电子CAD课程设计.docx

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电子CAD课程设计

课程：

电子CAD课程设计

电子与电气工程系

实践教学环节说明书

题目名称单片机开发板设计

院（系）电子与电气工程学院

专业电子信息工程

班级……

学号……

学生姓名……

指导教师……

起止日期18周周一~19周周五

一、设计要求和条件

1、使用ProtelDXP软件进行电气原理图设计和印刷电路板设计，通过课程设计，深入学习并掌握ProtelDXP的操作，能够熟练使用该软件。

2、通过上机实验，掌握基本的实验方法和技能，以及原理图库文件设计、元件封装的画法、网络报表的导出、PCB整体布局、双面板的制作等。

3、设计思路清晰，所用元件基本符合实际要求。

4、原理图设计合理，PCB布局布线合理规范。

5、电源线和地线至少20mil，其他15mil以上。

6、最后给电源线和地线敷铜。

7、高分析解决问题的能力，培养科学素养。

二、设计目的

通过对单片机开发板的设计与制作，进一步学习掌握专业软件ProtelDXP的使用方法及其实际设计的应用。

会绘制SCH原理图，建立SCH库文件，生成网络表并能够分析网络表，建立PCB库文件并能够绘制封装正确地导入网络表，对PCB进行布局布线。

三、设计方案论证（包括设计思路、设计方案、有关计算、图表、程序等。

）

1、设计思路

单片机以微处理器（MPU）技术及超大规模集成电路技术的发展为先导应用于电子行业的各个方面。

它是在一块芯片中集成了CPU（中央处理器）CPU和数据存储器RAM、程序存储器ROM及其他I/O通信口,构成一个最小的计算机系统。

单片机最小系统电路主要集合了串口电路、USB接口电路、蜂鸣器与继电器电路、AD&DA转换电路、数码管电路、复位电路、晶振电路和4*4矩阵键盘等电路。

本次课程设计为单片机开发板的设计，原理图和PCB设计流程如下：

图1.1原理图设计流程图

图1.2PCB设计流程图

2、设计过程

（1）电路原理图设计：

依据元件的相关参数画出原件（见附录2）并添加相应封装（见附录2），按照图1.1所示流程，绘制原理图（见附录1）。

导出原件清单（见附录4）。

（2）生成网络报表（见附录3）：

：

设计的原理图如果想转变成可以制作成电路板的PCB图需要网络表的支持。

网络表可以说是Sch文件和印制电路板文件之间的一座桥梁。

一般来讲，ProtelDXP根据原理图文件中的电气连接特性生成一个网络表文件，然后用户在PCB设计系统下引用该网络表，并进行电路板绘制。

（3）PCB布局：

画出PCB边框，放置安装孔，调整元件位置，编辑元件。

（4）印刷电路板的设计：

这部分工作主要在PCB设计环境下完成。

在PCB编辑环境下，根据从网络表中获得的电气连接以及封装形式，将元件的管脚用信号线连接起来，就可以完成PCB板的布线工作了。

（5）生成印刷电路板报表（见附录3）。

四、设计结果与分析

采用了自上而下的层次图设计方法，使用了绘制电路图的一般过程：

修改元件库里的元件、放置元器件library/search；绘制总线place/bus；放置总线分支place/busentry；放置网络标号place/netlabor；绘制其他导线；放置电源和地；编译项目compilepcbproject然后找错修改；电路板参数修改designoptions/boardoptions；分别在机械层mechanical和禁止布线层keep-outlayer画线placewring；加载网络表及元器件；自动布局tools、autoplacement/autoplacer；手动布局；自动布线autoroute/all；保存文件。

完成以上一系列过程后，绘制成设计要求的PCB，具体实验结果见本报告册附录1、附录3。

五、设计体会

两周的课程设计，我加深了对ProtelDXP的学习，对于使用ProtelDXP软件绘制电路图有了更进一步的掌握和了解。

对于学习一门实用性学科来说，也许只有用自己所学的知识做出一个可以实际运用的东西之后才能体会到自己的学习是有价值的，所以我倍加珍惜这次实习的机会，因而也受益匪浅！

与此同时，也学会了一些快捷键的操作，如L打开boardlayers，空格键翻转元件等等，方便了以后的学习与操作。

六、参考文献

[1]刘瑞新．单片机原理及应用教程[M]．北京：

机械工业出版社，2005.7

[2]高有堂.电路板设计制板与仿真[M]．郑州大学出版社

[3]彭军.电子线路设计与制作.[M].北京：

科学出版社，2005.04

[4]周荣富、曾技.电子线路CAD.[M].北京大学出版社，2011.1.1

附录1（原理图及PCB图）:

图2.1单片机开发板原理图

图2.2PCB顶层

图2.3PCB底层

附录2（重要原件及封装）：

图3.1AT89C51图3.2L805

图3.3LCD_NOKIA5110图3.4NRF905

图3.5DConnector9

图3.6CapPol1

附录3（网络报表）：

附录4（元件清单）：

Designator

LibRef

Description

Footprint

Comment

BT1

Battery

MulticellBattery

BAT-2

Battery

C3、C5、C6、C12、C14

Cap

Capacitor

CC2012-0805

Cap

C1、C2、C4、C7~11、C13、C15

Cap

Capacitor

R2012-0805

Cap

C16~21

CapPol1

PolarizedCapacitor（Radial）

CAP_R8MM

CapPol1

C22~25

Cap

Capacitor

CC2012-0805

104

D1

Diode

DefaultDiode

DSO-C2/X2.3

Diode

DS1~8

LED2

TypicalRED,GREEN,YELLOW,AMBERGaAsLED

LED3_3MM

LED2

DS9~12

LED2

TypicalRED,GREEN,YELLOW,AMBERGaAsLED

R2012-0805

LED2

J1~2

DConnector9

ReceptacleAssembly,9Position,RightAngle

DSUB1.385-2H9

DConnector9

JP1~4

Header8X2

Header,8-Pin,Dualrow

HEADER_8X2

Header8X2

JP5

Header9

Header,9-Pin

HDR1X9

Header9

JP6~10

Header8

Header,8-Pin

HDR1X8

Header8

JP11、JP12

Header3

Header,3-Pin

HDR1X3

Header3

JP13、JP14

Header3

Header,3-Pin

VCC5

Header3

JP15、JP16

Header5X2

Header,5-Pin,Dualrow

HDR2X5

Header5X2

JP17

Header20X2

Header,20-Pin,Dualrow

HDR2X20

1602&12864

JP18~21

Header5

Header,5-Pin

HDR1X5

Header5

JP22

Header9X2

Header,9-Pin,Dualrow

HDR2X9

Header9X2

JP23、JP24

Header4

Header,4-Pin

USB_BIG-duplicate

USB

JP25、JP26

Header2

Header,2-Pin

HDR1X2

Header2

JP27

Header2

Header,2-Pin

HDR2

Header2

JP28

Header6

Header,6-Pin

HDR1X6

Header6

JP29

Header4

Header,4-Pin

HDR1X4

Header4

L1

Inductor

Inductor

R2012-0805

Inductor

LS1

Bell

ElectricalBell

BEEP

Bell

Q1~7

PNP

PNPBipolarTransistor

BCY-W3/D4.7

PNP

R1~46

Res2

Resistor

R2012-0805

Res2

R47

RES_8

RES_9

R48~52

RES2_ADJ

RES_ADJ1

R_ADJ

R53

ResAdj2

VariableResistor

RES_ADJ3296

ResAdj2

S1

SW-SPDT

Single-Pole,Double-ThrowSwitch

SWITCH

SW-SPDT

S2~23

SW-PB

Switch

SWITCH

SW-PB

U1、U2

SEG_BS

SEG_BS-duplicate

SEG_BS

U3

AT89C51

AT89C51

AT789C51

U4、U5

74HC138

SO-G16

74HC138

U6、U7

DS1302

SO-G8

DS1302

U8

LCD_NOKIA5110

LCD_Nokia5110

Nokia5110

U9

SD_CARD_SEAT

SD_CARD

SD_CARD

U10

PCF8591

SO-G16/G6.9

PCF8591

U11

DS18B20

BCY-W3

DS18B20

U12

L7805

L7805

L7805

U13

LM317

LM317_2

LM317

U14

NRF905

NRF905

NRF905

U15

SM3800

SM3800

SM3800

U16

PL2303

PL2303

PL2303

U17、U18

ASM1117

ASM1117

ASM1117

U19

PS2_6PIN

PS2_TWO

PS2_6PIN

U20

MAX232

SO-G16

MAX232

U21

ULN2003A

DIP16

ULN2003A

U22

MAX485

SO-G8

MAX485

Y1、Y3

XTAL

CrystalOscillator

XTAL

12M

Y2

XTAL

CrystalOscillator

XTAL_1

32.768K