PCB 51单片机电路的设计.docx
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PCB51单片机电路的设计
电子实习
课题名称PCB制板与工艺设计
专业班级
姓名
学号
指导教师
2012年5月31日
电子实习任务书
课题名称PCB制板与工艺设计
专业班级
学生姓名
学号
指导老师
审批
任务书下达日期2012年5月27日
任务完成日期2012年5月31日
设计内容与设计要求
设计内容：
对给定的电路（按学号进行分配），使用Protel软件，进行电路图绘制，进行PCB制版设计，设计为双面板，板子大小合适，进行合理的规则设置，PCB板子的元器件布局、布线合理，要求补泪滴、铺铜，电源线与地线不小于20mil，要求按工业化标准设计，并进行必要的合理的抗干扰处理。
设计要求：
1）初步分析电路图，按16纸张大小，绘制电路图，若超出16K，则分页绘制。
2）查阅元器件参数与封装，没有的封装要求自建封装库。
3）进行ERC规则检查，生成正确的网络表（不打印）；
4）按工业化标准进行PCB制板与工艺设计（参数设置，规则设置，板子大小确定，布局，布线，补泪滴，铺铜，抗干扰处理等）。
5）生成的报表有（网络表，板子信息表，材料清单表，数控钻孔文件，元件拾放文件）；
6）写说明书（以图为主，文字为辅）
7）必须打印的文档为：
①原理图②材料清单③顶层④底层⑤各层叠印（各层重叠一起打印）⑥丝印层⑦3D效果图。
其他的表单或PCB图层只生成，不打印。
8）提高说明书及电子文档
主要设计条件
1.现代电子设计实验室（EDA）；
2.Protel软件。
3.任务电路图；
4.设计书籍与电子资料若干。
5.示范成品PCB样板若干，示范电子成品若干。
说明书格式
第1章电路图绘制
第2章元器件参数对应封装选择及说明（有适当文字说明）
第3章ERC与网络表（有适当文字说明，网络表不需打印）
第4章PCB制板与工艺设计（有适当文字说明）
第5章各种报表的生成
第6章PCB各层面输出与打印
第7章总结
参考文献
进度安排
设计时间为一周
第一周
星期一、布置课题任务，课题介绍及讲课。
借阅资料，电路图绘制。
星期二、PCB封装确定，生成正确网络表。
星期三、PCB制板与工艺设计
星期四、PCB制板与工艺设计
星期五、说明书的编写，下午答辩。
参考文献
参考文献
1、程路.《Protel99SE多层电路板设计与制作》[M].人民邮电出版社.2007.
2、高名远.《电子工艺实训与PROTELDXP应用》[M].化学工业出版社.2007.
3、高鹏.《电路设计与制版PROTEL99入门与提高（修订版）》[M].人民邮电出版社.2008.
4、Mark.I.Montrose著.《电磁兼容和印刷电路板理论,设计和布线》[M].人民邮电出版社.2007.
5.深圳华为.《华为PCB布线规范》[M].内部资料.1999.
6.《提高印刷电路板的电磁兼容设计》.网络资料.
第1章电路图绘制…………………………………………………………1
第2章元器件参数对应封装选择及说明…………………………………2
第3章ERC与网络表………………………………………………………4
3.1ERC电气规则检查……………………………………………………4
3.2网络表生成……………………………………………………………4
第4章PCB制板与工艺设计………………………………………………5
4.1PCB制版流程…………………………………………………………5
第5章各种报表的生成……………………………………………………6
第6章PCB各层面输出与打印……………………………………………9
6.1顶层……………………………………………………………………9
6.2底层……………………………………………………………………10
6.3丝印层…………………………………………………………………11
6.4多层叠印图………………………………………………………………12
6.53D效果图………………………………………………………………13
第7章总结…………………………………………………………………14
参考文献………………………………………………………………………15
第1章电路图绘制
dx-51单片机实验开发电路：
图1-1dx-51单片机实验开发电路图
第2章元器件参数对应封装选择及说明
零件封装其实是指原件焊接到电路板时所指示的外观和焊点的位置。
选择菜单Design/Add/RemoveLibrary/装系统所在目录文件/ProgramFiles/DesignExplorer99SE/Library/Pcb/GenericFootprints,选取所需要的元件封装库进行Add，通常加载Advpcd元件封装库。
本设计所用到的元器件所对应的封装如下表所示：
CAPRAD0.2
1KAXIAL0.3
2KAXIAL0.3
5.1KAXIAL0.3
10KAXIAL0.3
20KAXIAL0.3
2AP9DIODE0.4
SW-PBSO4
LS1RB.3/.6
ELECTRO1RB.2/.4
CON3SIP3
U4DIP32
U1DIP-40
U2DIP-20
U3DIP-28
U5DIP16
U6DIP16
U8DIP8
NPNTO-92A
CRYSTALXTAL1
DIODEDIODE0.4
Q1DIODE0.7
第3章ERC与网络表
3.1ERC电气规则检查
电气规则检查是利用电路设计软件对用户设计好的电路进行测试，以便能够检查出人为的错误或者疏忽。
电气规则检查无误后才能继续的工作。
以下是这次课程设计原理图电气规则检查后生成的报表：
ErrorReportFor:
Documents\单片机实验板.Sch
3.2网络表生成
网络表是原理图与印制电路板之间的一座桥梁，是印制电路板自动布线的灵魂。
当原理图画好之后,选择菜单Design/CreateNetlist可以生成具有元件名、元件封装、参数及元件之间连接关系的网络表。
网络表是表示电路原理图或印刷电路板元件连接关系的文本文件。
网络表文件的主文件名与电路图的主文件名相同，扩展名为.NET。
第4章PCB制版与工艺设计
4.1PCB制版流程
要制作PCB板必须先创建一个PCB文件，选择Keepoutlayer层后后再执行Place/InteractiveRouting选定进行规划PCB板的尺寸大小，实行菜单Design/Options,把电路板定义为双面板。
选择菜单Desgn/LoadNets（创建网络表）/点击Brower，选择在原理图中创建的.NET的网络表/若没有错误的话，点击Execute,将原理图中的元器件以各个封装形式加载到PCB中（若有错误，回到原理图中进行错误处修改，然后再生成网络表，以此一步一步走，直至没有错误），待元器件加载到PCB板上，合理的布局，紧凑，整齐，然后菜单/AutoRouting/All/Routeall，程序即对印刷电路板进行自动布线。
只要元件的布局合理，布线参数设置得当，Protel99SE的自动布线的布通率几乎是100%，但是PCB中的自动布线不是非常的符合要求的，这时应当手工布线修改一些线路使其符合布线的原则。
布玩线后就是补泪滴和覆铜。
第5章各种报表的生成
根据设计要求要生成的报表有网络表，板子信息表，材料清单表，数控钻孔文件，元件拾放文件，其中材料清单表如下所示：
部件类型
元件标号
封装
描述
*
SW8
SO4
0.1uF
C23
RAD0.2
Capacitor
0.1uF
C22
RAD0.2
Capacitor
0.1uF
C21
RAD0.2
Capacitor
0.1uF
C24
RAD0.2
Capacitor
0.1uF
C32
RAD0.2
Capacitor
0.1uF
C31
RAD0.2
Capacitor
0.1uF
C30
RAD0.2
Capacitor
0.1uF
C33
RAD0.2
Capacitor
1
SW16
SO4
1K
R7
AXIAL0.3
1K
R6
AXIAL0.3
1K
R8
AXIAL0.3
1K
R10
AXIAL0.3
1K
R9
AXIAL0.3
1K
R5
AXIAL0.3
1K
R4
AXIAL0.3
2ABC
SW15
SO4
2AP9
D2
DIODE0.4
Diode
2AP9
D1
DIODE0.4
Diode
2K
R16
AXIAL0.3
3DEF
SW14
SO4
4GHI
SW12
SO4
5.1K
R15
AXIAL0.3
5.1K
R14
AXIAL0.3
5JKL
SW11
SO4
6MNO
SW10
SO4
7PQRS
SW4
SO4
8.2
R3
AXIAL0.3
8.2
R2
AXIAL0.3
8TUV
SW3
SO4
9WXTZ
SW2
SO4
10K
R1
AXIAL0.3
10u
C19
RB.2/.4
ElectrolyticCapacitor
10u
C18
RB.2/.4
ElectrolyticCapacitor
10uF
C20
RB.2/.4
ElectrolyticCapacitor
20K
R13
AXIAL0.3
22.1148M
XT1
XTAL1
Crystal
30P
C2
RAD0.2
Capacitor
30P
C1
RAD0.2
Capacitor
40
U4
DIP32
74ALS373
U2
DIP-20
74HC138
U5
DIP16
80C52
U1
DIP-40
105
C8
RAD0.2
Capacitor
105
C11
RAD0.2
Capacitor
105
C13
RAD0.2
Capacitor
105
C12
RAD0.2
Capacitor
105
C17
RAD0.2
Capacitor
105
C14
RAD0.2
Capacitor
105
C9
RAD0.2
Capacitor
105
C10
RAD0.2
Capacitor
105
C15
RAD0.2
Capacitor
224
C4
RAD0.2
Capacitor
224
C3
RAD0.2
Capacitor
224
C7
RAD0.2
Capacitor
224
C5
RAD0.2
Capacitor
224
C6
RAD0.2
Capacitor
62256
U3
DIP-28
Beep
LS1
RB.3/.6
CANCEL
SW1
SO4
CON5
J8
SIP5
Connector
DOWN
SW9
SO4
ENTER
SW5
SO4
EX
J7
SIP34
Connector
ISP25
J5
SIP6
Connector
LCD
J2
SIP36
Connector
MAX202
U6
DIP16
MIC1_61DB
XTAL1
NPN
BG1
TO-92A
NPNTransistor
PHOTO
Q1
DIODE0.7
NPNPhototransistor
RST51
J3
SIP3
Connector
TLC0832
U8
DIP8
UP
SW13
SO4
表5-1元器件列表及对应的封装
第6章PCB各层面输出及打印
6.1顶层
6.2底层
6.3丝印层
6.4多层叠印
6.33D效果图
第7章总结
为期一周的课程设计，在匆忙中结束了，虽说匆忙，但也认真对待了。
这使我对protel又有了更深层次的了解，在巩固以前知识的同时又学到了很多的新知识。
提高了自学的能力，学会了做PCB板的技术。
作为一名自动化专业的学生，做这样的课程设计是十分有意义。
在已度过的三年大学生活里我们大多数接触的是专业基础课。
我们在课堂上掌握的仅仅是专业基础课的理论面，如何去面对现实中的各种电子设计？
如何把我们所学到的专业基础理论知识用到实践中去呢？
我想做类似的大作业就为我们提供了良好的实践平台。
在做本次课程设计的过程中，我感触最深的当属查阅了很多次设计书和指导书，以及大量的网络资料。
为了让自己的设计更加完善，更加符合设计标准，一次次翻阅指导书是十分必要的，同时也是必不可少的。
我们做的是课程设计，而不是艺术家的设计。
艺术家可以抛开实际，尽情在幻想的世界里翱翔，而我们一切都要有据可依。
有理可寻，不切实际的构想永远只能是构想，永远无法升级为设计。
这是我的第二次布局，第一次元件安排不够合理。
布到90%多就再也难以布完，第二次我认真重新布局，也久布不通。
后来采用较多过孔才布成。
作为一名专业学生掌握一门或几门制图软件同样是必不可少的，虽然本次课程设计没有要求用PROTEL99se制图，但我也用了其他的软件，在做电子档的时候需要制图，截图等等。
另外，课堂上也有部分知识忘记，于是我又不得不边学边用，时刻巩固所学知识。
这也是我作本次课程设计的第二大收获。
整个设计我基本上还满意，由于水平有限，难免会有错误，还望老师批评指正，特此感谢老师对我的指导。
参考文献
1程路.《Protel99SE多层电路板设计与制作》[M].人民邮电出版社.2007.
2高名远.《电子工艺实训与PROTELDXP应用》[M].化学工业出版社.2007.
3高鹏.《电路设计与制版PROTEL99入门与提高（修订版）》[M].人民邮电出版社.2008.
4Mark.I.Montrose著.《电磁兼容和印刷电路板理论,设计和布线》[M
人民邮电出版社.2007.
5深圳华为.《华为PCB布线规范》[M].内部资料.1999.
6《提高印刷电路板的电磁兼容设计》.网络资料.
电气信息学院课程设计评分表
项目
评价
优
良
中
及格
差
设计方案合理性与创造性（10%）
开发板焊接及其调试完成情况*（10%）
硬件设计或软件编程完成情况（20%）
硬件测试或软件调试结果*（10%）
设计说明书质量（20%）
答辩情况（10%）
完成任务情况（10%）
独立工作能力（10%）
出勤情况（10%）
综合评分
指导教师签名：
________________
日期：
________________
注：
①表中标*号项目是硬件制作或软件编程类课题必填内容；
②此表装订在课程设计说明书的最后一页。
课程设计说明书装订顺序：
封面、任务书、目录、正文、评分表、附件（非16K大小的图纸及程序清单）。
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