网络通信模块电路设计.docx

1、网络通信模块电路设计xx学院综合性实验报告专业：xx 年级/班级： xxxx级 20xx20xx学年第一学期课程名称电子线路辅助设计指导教师本组成员学号姓名实验地点xx学院xx实验时间项目名称基于ENC28j60的网络通信模块的设计实验类型综合性一、实验目的使用Altium Designer设计一个基于ENC28j60的网络通信模块。二、实验仪器或设备1.一台计算机。2.Altium Designer软件。三、总体设计(一)新建工程(二)元件的制作2.1.制作ENC28j60芯片的封状2.2.制作HR911105模块的封装(三)绘制电路原理图3.1.系统供电电路3.2.ENC28j60通信电路

2、3.3.HR911105网络接口电路(四)电路原理图的后续操作4.3.元件的标注4.4.更改元器件的PCB封装4.5.原理图的编译与查错4.6.生成元器件报表4.7.生成网络报表(五)绘制PCB电路板5.1.规划电路板5.2.装入网络表和元件封装5.3.元件的布局5.4.自动布线5.5.手工修改布线(六)PCB设计的后续操作6.1.重新定义电路板形状6.2.覆铜6.3.字符串信息整理6.4.DRC检查6.5.打印电路图6.6.打印PDF文档 四、实验步骤1.新建工程执行【File】|【New】|【Project】|【PCB Project】命令，新建一个空白的工程文件， 并将其保存在网络通信文

3、件夹下，重新命名为“ENC28j60.PrjPCB”。执行【File】|【New】|【Schematic】命令，新建一个空白的原理图设计文件，命名为 “ENC28j60.SchDoc”。2.元件的制作2.1 制作ENC28j60芯片的封状 执行菜单命令【File】|【New】|【Library】|【Schematic Library】，新建库文件，命名为“ENC28j60.SchLib”并保存； 执行菜单命令【Tools】|【New Component】，在弹出的对话框中将新建的元件命名为 ENC28j60；图 2 添加元件 执行菜单命令【Place】|【Rectangle】在绘图区绘制一个大

4、小合适的矩形； 执行菜单命令【Place】|【Pin】放置管脚，ENC28j60 共有 28 个管脚。图 3 元件属性设置对话框图 4 元件管脚编辑器对话框 由于芯片的管脚较多，分别修改比较麻烦，在管脚编辑器中修改元件管脚的属性则方便得多。双击【SCH Library】面板中的“ENC28j60”标签，弹出图 3 所示的元件 属性设置对话框，再点击对话框左下角的【Edit Pins】按钮，弹出图 4 所示的元件 管脚编辑器界面。请读者按照图中的设置来修改元件的管脚属性，修改完毕后的原理 图模型如图 5 所示。图 5 ENC28j60 的原理图模型 接下来为 ENC28j60 添加 PCB 封装

5、。在图 11-3 所示的对话框中点击【Models for ENC28j60】区域的【Add】按钮，选择“Footprint”引脚封装。并在弹出的 6 所 示的 PCB 模型对话框中点击【Browse】按钮浏览封装模型，如图 7 所示。图 6 PCB 模型对话框 ENC28j60 的封装为“DIP-28”，这个封装所在的库位于“C:Program FilesAltium Designer Summer 08LibraryPcbThru Hole”目录下的“Dual-In-Line Package.PcbLib” 文件中，请读者将其加载并选中其中的 DIP-28，封装的预览如图 7 的右半部。图

6、 7 浏览元件封装至此，完整的 ENC28j60 的库文件就制作完成了。2.2 制作HR911105模块的封装 执行菜单命令【Tools】|【New Component】，在弹出的对话框中将新建的元件命名为 HR911105； 执行菜单命令【Place】|【Rectangle】在绘图区绘制一个大小合适的矩形； 执行菜单命令【Place】|【Pin】放置管脚，各管脚的设置如图 8 所示，绘制完毕的HR911105 原理图模型如图 9。图 8 HR911105 的管脚设置图 9 HR911105 的原理图模型 HR911105 的 PCB 封装并非标准的封装，所以需要自己来绘制。执行菜单命令【Fi

7、le】【|New】【|Library】【|PCB Library】，新建 PCB 库文件，命名为“ENC28j60.PcbLib”并保存。在随书附带的光盘中找到 HR911105 的 Datasheet“HR911105.pdf”并打开，如图 10 所示，HR911105 的几 何尺寸在图中均有标识。图 10 HR911105 的尺寸 按照图 10 的数据绘制出 HR911105 的 PCB 封装模型，如图 11。 绘制过程中要注意焊盘孔径的大小要稍大于元件实际的引脚，以及引脚之间的距离。 可以先放置好各焊盘的大致位置，设置好焊盘的孔径。然后使用系统的【Reports】|【Measure Di

8、stance】工具来确定焊盘的精确位置，最后再绘制丝印层的几何图形。图 11 HR911105 的 PCB 封装 接下来将 HR911105 的 PCB 封装添加到 HR911105 的原理图模型中去。与 ENC28j60 添加 PCB 封装的过程一样，在 3 所示的元件属性对话框中为 HR911105 添加 PCB 封装。需注意的是，添加封装前还需将刚刚绘制完成的“ENC28j60.PcbLib”加载到3. 绘制电路原理图3.1 系统供电电路首先加载 1117 元件所在的库，在【Libraries】面板中点击【Search】按钮，弹出图 13所示的元件库查找对话框，在上面的文本框中填入需要查

9、找的元件名“reg1117”并点击【Search】按钮开始查找，经过一段时间的搜索，系统会列出所有相关的元件。图 13 查找元器件3.2 ENC28j60通信电路ENC28j60 是 10M 的网络通信芯片，一方面它通过 SPI 接口与外部控制电路交换数据 信息，并且产生接收和发送中断信号，另一方面它将待发送的数据以 10Mbit/s 的速度发 送到网络变压器。图 14 ENC28j60 通信电路电路图3.3 HR911105网络接口电路HR911105 网络接口电路集成了网络变压器、RJ45 接口和 LED，电感 L1 是必须的， 在这里可以选择电感或者是铁氧体磁珠。图 15 HR91110

10、5 网络接口电路电路图4. 电路原理图的后续操作4.1 元件的标注 执行【Tools】菜单下的【Annotate Schematic】命令弹出图 16 所示的自动标注设 置对话框，执行下面的【Update Changes List】命令，系统对所有元件进行预编号， 编号的结果显示在 Proposed 栏中； 执行【Accept Changes】命令，弹出图 17 所示的工程变更单，该对话框中显示出 了即将对原理图做出的更改。 执行【Validate Changes】对即将对原理图做出的更改进行验证，验证无误后执行【Execute Changes】命令执行更改，如图 11-18 所示，点击【Cl

11、ose】完成自动标注。图 16 元件的自动标注图 17 工程变更单图 18 执行标号的更改4.2 更改元器件的PCB封装 执行菜单命令【Edit】|【Find Similar Objects】，光标变成十字状，将光标移至任何一 个电阻元件上点击弹出图 19 所示的查找相似对象对话框。将对话框中的“Symbol Reference”项后的“Any”改为“Same”，再点击【OK】按钮确认，此时原理图中所 有的电阻元件均处于选中状态，下面再统一修改他们的引脚封装属性。图 19 查找相似对象对话框打开【SCH Inspector】面板，将面板中的“Current Footprint”由当前的 AXI

12、AL-0.4改为 C0805 贴片封装并确认，此时会发现电路图中所有的电阻元件封装都变成了C0805。图 20 修改电阻元件的引脚封装 以同样的方法将电路中所有的无极性去耦电容封装由原先的 RAD-0.3 改为 C0805。 将原理图中其它元件的封装按照下一小节导出的元器件报表中的内容进行修改。4.3 原理图的编译与查错接下来对原理图进行编译，执行【Project】|【Compile Document ENC28j60.SchDoc】 命令，编译完毕后系统会提示原理图的编译结果，若有错误的话则在在【Message】面板 中显示编译错误的信息，编译完全通过的话则没有错误提示。4.4 生成元器件报

13、表生成元器件报表可以对电路中元器件的封装、标号等进行进一步的检查。图 21 元器件表对话框执行菜单命令【Reports】|【Bill of Materials】弹出图 21 所示的元器件报表生成对 话框，这里面列出了原理图中元器件注释、描述、标号以及封装的具体信息。为了方便保 存或是打印，可以将该报表导出为 Excel 文件格式，导出前先进行预览，点击【Menu】 按钮在弹出的菜单中选择【Report】命令，打开图 22 所示的元器件清单导出预览框。 若对预览满意的话点击【Export】按钮，在工程文件夹下的“Project Outputs for ENC28j60” 文件夹中生成 Excel

14、 格式文档，打开该文档如图 23 所示，内容与元器件列表对话框中 的内容相同。图 22 元器件报表导出预览4.5 生成网络报表执行菜单命令【Design】|【Netlist for Document】|【Protel】，系统会在 Project 面板的 “GeneratedNetlist Files”目录中生成“ENC28j60.NET”网络报表，双击打开报表，如图 24 所示，在该表的基础上可以完成 PCB 电路板的设计。其实在 Altium Designer 中进 行原理图和 PCB 设计并不需要自己单独生成网络报表，系统会自动完成原理图设计 系统和 PCB 编辑系统之间的信息交互。图 2

15、4 生成的网络报表5. 绘制PCB电路板执行菜单命令【File】|【New】|【PCB】，新建一个 PCB 设计文件，并保存为 “ENC28j60.PcbDoc”。5.1 规划电路板打开新建的“ENC28j60.PcbDoc”文件，执行菜单命令【Design】【|Layer Stack Manager】，弹出图 25 所示的 PCB 板层设置对话框，设置电路板为双层板并确定。图 25 PCB 板层设置执行菜单命令【Design】|【Options】，设置 PCB 图纸。读者可以按照自己的设计习 惯来设置图纸的尺寸以及网络的大小，一般不需要修改默认的图纸尺寸。图 26 PCB 图纸属性设置5.2 装入网络表和元件封装在载入原理图网络表前首先要在 PCB 编辑环境中加载入元器件所需的引脚封装。将自己所建立的元件引脚封装“ENC28j60.PcbLib”加载到系统中来。并且还要 加载“C:Program FilesAltium Designer Summer 08LibraryPcbThru H