PCB实验报告Word文档格式.docx
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后来经过老师的指导，我才知道，依据实物板中元件的走线，可以给元件封装添加网络连接，能省去绘制原理图这一步骤，也简化了设计的难度。
当然这两种方法都是值得尝试的。
3.2设计方案
方案一：
根据实物板理解其原理，制作出库中没有的元件，将其调出并绘制出原理图，再导入PCB进行布局布线。
方案二：
利用ProtelDXP软件直接建立PCB文件，并将板子中用到的元件封装画出，再在库中调出，放置在合适的位置、添加网络标号、布局、布线。
3.3设计流程图
（1）方案一的设计流程：
（2）方案二的设计流程：
两种方案经过一番对比之后，我发现方案一能使人更好的理解其布线原理，且绘制流程符合标准流程，对初学者来说是一种很好的学习方法，但是需要花费大量的时间去研究元件引脚的连接问题。
而方案二的流程很简单，跳过了对原理图的绘制，能够节约大量时间。
由于此设计的重点是得到PCB图，所以我认为应该直接从元件的封装入手，然后将其调出，添加网络标号，只要细心观察实物板的连线，精心布局，此方案定能达到事半功倍的目的。
故我选择了方案二。
3.4布线方案
方案一:
采用自动布线法。
将元件的位置摆放好后，便可使用系统内部的自动布线功能，几秒内就可将一个庞大的复杂的电路布线成功，但可惜的是，布出来的PCB图效果极差，导线的走线极不平滑，会有尖角产生，两个相距很近的连接在一块儿的焊盘，也可能会被绕了一大圈后才能连上，这也是用机器布线的一大弊端。
方案二:
采用手动布线法。
此方法的每一个环节都需要人为操作，要想布出一个既美观又实用的PCB图，那是需要耗费大量的时间和精力的。
但就目前的技术而言，以质量为前提条件，手动布线是最常用的一种方法，因此，我选择方案二。
3.5实物板中用到的特殊元件
（1）ATmega1280
（2）FT232RL
（3）LM2576
（4）LM298N
3.6封装的绘制
绘制封装的第一步是设置好图纸参数，由于我国主要使用公制单位毫米（Metric），所以要将软件默认的英制单位（Imperial）改为公制单位，并在“PCB板选择项”中将其相关参数进行修改，具体修改为何值因人而异。
修改完毕后就可以开始绘制封装了。
当我们测量完元件引脚间距及其相关参数后，在放置焊盘的过程中经常会遇到距离控制不精确的问题，在这里有一种方法：
首先放置一个焊盘并将其设置为圆心点。
然后根据左下角的坐标轴放置接下来的焊盘，在移动焊盘的过程中我们还可以根据放置的距离对“捕获网格”进行修改，这样就能放置处精确的距离。
在丝印层（TopOverlay）绘制封装的过程中应使其符合元件的实际大小，以保证能够顺利安装元件。
完成元件绘制后应该将元件设置在中心点，设置方法如下：
编辑→设置参考点→中心。
因为在PCB的绘制过程中，各个元件都是以中心点为移动和旋转的参考点，如果元件偏离中心点太远可能会导致无法放置到想要的位置。
所以这点非常重要，初学者很容易遗漏！
和元件原理图一样，元件封装图也可以在软件自带元件封装库中找到。
由于元件封装的命名有通用标准，我们只要知道所需绘制元件的封装名即可在软件自带封装库中找到。
本设计中所用到的元件封装如附录所示。
3.7PCB板绘制及布线规则
电路板设计的流程中最后一步就是PCB板的绘制，也是最为重要的一步，它的好坏将直接影响其电路的好坏。
其布线原则十分复杂，需要拥有多年的电路设计经验的人士才能熟练掌握的技巧，特别是在高频电路尤为重要。
因此，在这里不做过多讨论，只对其基本原则进行讨论。
（1）元件布局
虽然ProtelDXP能够自动布局，但是实际上电路板的布局几乎都是手工完成的。
要进行布局时，一般遵循如下规则：
1、按照电路功能布局
如果没有特殊要求，尽可能按照原理图的元件安排对元件进行布局，信号从左边进入、从右边输出，从上边输入、从下边输出。
按照电路流程，安排各个功能电路单元的位置，使信号流通更加顺畅和保持方向一致。
以每个功能电路为核心，围绕这个核心电路进行布局，元件安排应该均匀、整齐、紧凑，原则是减少和缩短各个元件之间的引线和连接。
数字电路部分应该与模拟电路部分分开布局。
2、元件放置的顺序
首先放置与结构紧密配合的固定位置的元件，如电源插座、指示灯、开关和连接插件等。
再放置特殊元件，例如发热元件、集成电路等。
最后放置小元件，例如电阻、电容、二极管等。
（2）网络连接
1、装载了网络表之后，在打开的PCB文件中执行Design→Netlist→Editnets命令，系统将弹出“网络表管理器”对话框。
2、此时，可以在Net in Class列表中选择需要连接的网络，然后双击该网络名或者单击下面的“Edit”按钮，系统将弹出Edit Net编辑网络对话框，此时可以选择添加连接该网络的元件引脚。
（3）布线的规则
1、线长：
铜膜线应尽可能短，在高频电路中更应该如此。
铜膜线的不拐弯处应为圆角或斜角，而直角或尖角在高频电路和布线密度高的情况下会影响电气性能。
当双面板布线时，两面的导线应该相互垂直、斜交或弯曲走线，避免相互平行，以减少寄生电容。
2、线宽：
铜膜线的宽度应以能满足电气特性要求而又便于生产为准则，它的最小值取决于流过它的电流，但是一般不宜小于0.2mm。
只要板面积足够大，铜膜线宽度和间距最好选择0.3mm。
一般情况下，1~1.5mm的线宽，允许流过2A的电流。
例如地线和电源线最好选用大于1mm的线宽。
3、线间距：
相邻铜膜线之间的间距应该满足电气安全要求，同时为了便于生产，间距应该越宽越好。
最小间距至少能够承受所加电压的峰值。
在布线密度低的情况下，间距应该尽可能的大。
4、大面积填充：
电路板上的大面积填充的目的有两个，一个是散热，另一个是用屏蔽减少干扰，为避免焊接时产生的热使电路板产生的气体无处排放而使铜膜脱落，应该在大面积填充上开窗，后者使填充为网格状。
使用敷铜也可以达到抗干扰的目的，而且敷铜可以自动绕过焊盘并可连接地线。
5、地线：
尽量加粗地线。
若地线很细，接地电位会随电流的变化而变化，导致电子系统的信号受到干扰，特别是模拟电路部分，因此地线应该尽量宽，一般以大于1mm为宜。
（4）DRC检查规则
当PCB板绘制完成后，要怎样检查其是否符合设计规格呢？
这时就要用到“设计规则检查”这项功能。
DXP提供了自动查错功能，而其约束规则是由自己设定的。
只要按照“布线规则”在“PCB规则和约束编辑器”中找到相应的规则修改即可。
里面几乎包括了所有布线原则，如果在绘制的过程中违反了规则，系统将把错误的部分显示为绿色，这时你就要想办法将其修改。
绿色导线即为不符合规则的导线。
那么要如何将其改为正确的呢！
答案很简单，只要在“PCB规则和约束编辑器”中找到导线宽度规则将其修改即可。
具体操作如下：
设计→规则，打开“PCB规则和约束编辑器”找到DesignRules→Routing→width。
将其最小线宽和最大线宽做相应的修改即可解除错误。
因此，规则是十分重要的，必须熟悉“PCB规则和约束编辑器”中的各项参数的含义。
（5）补泪滴设置
一切工作做完之后，便可对整个PCB图补泪滴以加固焊盘。
可以通过执行选项命令工具→泪滴来进行设置。
四、设计结果与分析
4.1设计结果
（1）PCB图
（2）原理图
4.2结果分析
由PCB图可以看出，PCB板的长为110mm，宽为73mm，采用的是双面板布线，顶层为红线，底层为蓝线，图中的走线几乎都是以芯片ATmega1280为核心，从始至终都围绕着它进行布局布线，所以这些地方打的过孔也比较多，图中有些元件相距较远，导致两个焊盘之间的距离较远，所以有些导线拉的很长，但在布线时，也已尽最大的努力来避免类似的情况发生。
图中的另一个特点是走线的粗细不同，即地线>
电源线>
信号线。
这种关系牵涉到一个很重要的问题，既使在整个PCB板中的布线完成得都很好，但由于电源线、地线的考虑不周到而引起的干扰，会使产品的性能下降，有时甚至影响到产品的成功率。
所以我们对电源线、地线的布线非常慎重，尽量加宽电源、地线宽度，最好是地线比电源线宽，它们的关系是：
通常信号线宽为：
0.2~0.3mm,最细宽度可达0.05~0.07mm,电源线为1~2.5mm，以使电源线、地线所产生的噪音干扰降到最低限度，以保证板子的质量。
PCB图画出之后，原理图的绘制问题也就迎刃而解，总体来看，本设计所用到的元件并不多，主要有ATmega1280、FT232RL、L298N、FT232RT等。
在绘制原理图时，可以用网络标号代替导线，将整个电路模块化，这里将其分为5个模块，显得简单、明了。
五、设计体会
刚刚拿到板子的那一刻起，给我的第一印象就是全是密密麻麻的走线，脑子里一团雾水，仔细一看板子，发现上面的元器件大部分都标着名称，于是我们就以这个线索为着眼点，开始搜集相关的信息。
比如ATmega1280、FT232RT、LM2576、L298N，这些元器件都是我们在课堂上没有接触过的，如果不把这些芯片的管脚功能及个数弄清楚，在布局布线时很容易出错。
当我们把陌生的元件资料搜集好之后，便开始利用ProtelDXP软件建立元件库和封装库，封装的尺寸可用尺子在PCB板子上测量出来，元件库中所画元件的尺寸，能保证和原理图中的其他元件相匹配就可以了。
有些元件的封装在库中也能找到，但是我们还是要以实物为准，建立一个属于自己的库，只有这样，才能为后续的布线工作做好充分的准备。
基础工作做好之后，我们就进入了一个非常重要的一个环节——添加元件和网络连接，这是一项很艰巨的任务，需要对板子进行仔仔细细的观察，不可放过和漏掉一条走线，由于要抄画的板子是双面板，所以两面都有走线，这也为设计增添了不少障碍，只考人眼是不行的，这时万用表便成了不可或缺的工具。
确定了两个元件之间的连接关系后，我们要人为的添加网络连接，这一点老师在课堂上是强调过的，但是由于隔的时间比较久，我们都有些生疏了，幸亏课本上有相关步骤和方法，我们这才一步步的做出了所有元件的网络连接。
整个设计中最关键的一块儿要数布线了，双面板与单面板相比要容易一些，这其中少不了的是过孔，它的作用是连通各层之间的线路，当从顶层过度到底层时，一定不能忘记放过孔。
虽然双面板布线容易些，但是由于元件较多，也会出现阶梯状走线，无法保证短距离连线，这使得布局就没那么美观了。
整个设计下来，确实花费了我们不少的功夫，我也明白了做任何事情都要有一定的恒心，绝不能因为难而放弃或半途而废。
总之，通过这段时间的琢磨和学习，我对如何使用ProtelDXP绘制PCB图又有了进一步提升。
提高了对DXP这一软件的熟练度，绘图速度和看图能力也有了很大提高，对电路图的设计也有了新的见解，觉得自己正朝着电子工程师这一方向迈进。
我们的设计能够圆满完成也要感谢老师，谢谢您对我们的精心辅导。
六、参考文献
[1]高有堂编著．电子电路设计与制版教程．西安：
西安地图出版社,2001
[2]李俊婷主编．计算机辅助电路设计与ProtelDXP（第1版）．北京：
高等教育出版社,2006
[3]赵广林编著．轻松跟我学Protel电路设计与制版[M]．北京：
电子工业出版社,2005
[4]高有堂编著．电子电路设计制板与仿真（PROTELDXP）．郑州：
郑州大学出版社,2005
附录一 元件清单
Designator
LibRef
Description
Footprint
Comment
C1
CapPol3
PolarizedCapacitor（SurfaceMount）
C1C2
C2
C4
Cap
Capacitor
C
C5
C7
C18
C30
C31
D1
Diode
DefaultDiode
D
D2
D9
D10
D11
D12
D13
D14
D15
D16
D19
LED0
TypicalINFRAREDGaAsLED
LED
D20
J1
POWER
J2
Header4
Header,4-Pin
HDR1X4
J3
Header8
Header,8-Pin
HDR1X8
J4
J6
J8
J9
J10
J11
J12
J13
J14
J17
J18
J20
MHDR1X2
Header,2-Pin
MOTOR_1
J25
MOTOR_2
L1
Inductor
P1
MHDR1X3
Header,3-Pin
R1
Res2
Resistor
R
R5
R6
R7
R8
R24
R25
R26
S2
SW-PB
Switch
BUTTON
U1
LM2576-5
U2
ATMEGA1280
LCC100
U3
Header5X2
Header,5-Pin,Dualrow
ISP
U6
USB
U7
FT232RL
SOP28
U8
L298
L298N
USB-VCC
Y2
XTAL
CrystalOscillator
附录二 封装
1、BUTTON
2、C
3、C1C2
4、C7
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