自动化管琴华PCB报告.docx

1、自动化管琴华PCB报告湖南工程学院电 子 实 习课题名称 PCB制板与工艺设计 专业班级 自动化0904 姓 名 管琴华 学 号 200901020434 指导教师 赵葵银，邱泓 2012年 7 月 5日湖南工程学院电 子 实 习 任 务 书课题名称 PCB制板与工艺设计 专业班级 自动化0904 学生姓名 管琴华 学 号 200901020434 指导老师 赵葵银、邱泓 审 批 任务书下达日期 2012 年 7月 2日任务完成日期 2012年7月 6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

2、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

3、：原理图材料清单顶层底层各层叠印（各层重叠一起打印）丝印层3D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 式目 录第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

4、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.Protel 99SE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PROTEL DXP应用M.化学工业出版社.2007.3、 高鹏.电路设计与制版PROTEL 99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.

5、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.目 录第 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 4第 3 章 ERC与网络表 5第 4 章 PCB制板与工艺设计 6第 5 章 各种报表的生成 9第 6 章 PCB各层面输出与打印 13第 7 章 总结 19第 1 章 电路图绘制此原理图的绘制需要做如下前期准备工作：（1）分析图纸。通过查阅资料，对元器件有初步的了解，比如，图中CY62256是一个组织结构为32K*8位字长的高性能CMOS静态RAM，有28个引脚等等相关信息。还需要确定的是，图纸并非完全正确，分析芯片的同时也需要分

6、析图纸的电路接线是否存在问题，这些都是为下面的原理图的绘制做好铺垫。（2）建立文件。建立原理图设计文件，命名为：管琴华Protel99.ddb。启动原理图编辑器之前，在DDB文件内新建【Schematic Document】文件，命名为管琴华.sch。（3）绘图环境设置。根据图纸的元器件的多少以及排版，将原理图图纸大小设置为A3，其它选择默认。环境设置如图1-1所示。通过原理图管理浏览器将常用的元件库导入进来。DOS Schematic Libraties.ddb、Miscellanceous Devices.ddb、Sim.ddb、NSC Databooks.ddb等等导入元件库如图1-2所

7、示。图1-2 导入元件库 图1-3 AT89S51元器件（4）放置元器件。在库里面没有的元器件，通过建立分立元器件库来绘制。新建自己的元器件库文件，双击【Schematic Library Document】，命名为管琴华.lib，打开工作窗口，创建元件，绘制芯片选择矩形大小，放置管脚，按tab键引脚属性进行说明。按空格键对引脚方向进行调整，完成后，点击左边的description，设置元件属性，把电源和地两个引脚设置好相关属性后隐藏，如AT89S51，P1.0引脚，name是P1.0，number是1，electrical为IO，（电源和地的electric设置为Power属性），footp

8、rint为DIP40，default为U？。制作的AT89S51如图1-3所示。单片机51实验板PCB设计的原理图如下1-4所示。图1-4 单片机51实验板原理图第 2 章 元器件参数对应封装选择及说明（1）通过网络查阅资料，根据元器件的规格或者容量大小选择元器件封装形式，是贴片还是直插式，是大尺寸还是小尺寸，对每一个元器件设置封装。（2）如104容量的电容选择0805贴片电容。（3）根据常识，晶振旁边的两个30pf电容选择直插式瓷片电容。（4）单片机芯片AT89S51、ROM芯片CY62256、或门芯片AM74ALS32M、与非门DM74LS00N、串口电平转换MAX202、具有存储功能的2

9、4C02、8路透明D类锁存器与三态输出逻辑芯片SN74HCT573等等全部采用双排直插式封装DIP,后面的数字为引脚数量。比如AT89S51芯片有40个引脚，那么它的封装为DIP40。（5）发光二极管的封装根据市面上卖的元器件，自己制作封装。9针插孔、蜂铃器、单个接线端子以及按钮都得先确定其尺寸大小来绘制封装形式。详细参见第5章材料清单报表生成部分。第 3 章 ERC与网络表按照电气规则法则测试的方法执行【Tools】/【ERC】或者在工作区单击鼠标右键选择【ERC】，如图3-1所示，内容如下：Error Report For : Documents管琴华.Sch 5-Jul-2012 08:

10、54:02End Report执行菜单命令【Design】/【Create Netlist】，输出格式为Protel形式，其它默认。如图3-2所示图3-1 电气规则检查 图3-2 创建网络表节选部分网络表内容如下： 元件声明开始key17 元件序号SW-PB 元件封装形式 元件声明结束( 网络开始定义AD0 网络名称U12-6 网络连接点U16-19 网络连接点U17-21 网络连接点)第 4 章 PCB制板与工艺设计4.1 PCB制板PCB板的设计制作执行下列步骤：（1） 新建【PCB Document】，命名为管琴华.PCB。（2） 装载封装库。在浏览器中选择【Libraries】，选择【

11、ADD/Remove】，如图4-1所示。（3） 设置工作环境。选择【Design】/【Option】，设置如图4-2所示。图4-1 封装库装载 图4-2 PCB工作环境设置（4） 规划电路板。切换到【KeepOutLayer】工作层面，确定电路板的尺寸大小。（5） 载入网络表与元件。执行【Design】/【Load Nets】，点击【Browse】，选择网络表，通过修改原理图，修改元器件或者修改封装库直至错误完全消失时便可以载入。（6） 元件布局。将载入的元器件会根据功能要求合理摆放好在相应的位置，使之看起来更加美观，学会了使用快捷键调整元件方向以及位置。（7） 元件布线。1 执行【Desig

12、n】/【Class】对网络进行分类，为对不同要求的布线做好准备，这里将它分为两类，即：POWER和LINE两种。2 执行【Design】/【Rules】，通过【Rule Classes】选择【Width Constraint】设置布线线宽，在过滤去中选择【Net Class】，以电源线设置为例，如图4-3所示。3 同上设置布线层面，将PCB设置为双面板。如图4-4所示。图4-3 线宽设置 图4-4 PCB工作层面设置4 由于自动布线并不是很理想，这里采用手工加自动，以手工为主。执行【Auto Route】/【All】（8） 设计规则检查。执行【Tools】/【Design Rule Check

13、】内容如下：Protel Design System Design Rule CheckPCB File : Documents管琴华.PCBDate : 5-Jul-2012Time : 10:58:51Processing Rule : Broken-Net Constraint ( (On the board ) )Rule Violations :0Processing Rule : Short-Circuit Constraint (Allowed=Not Allowed) (On the board ),(On the board )Rule Violations :0Violat

14、ions Detected : 0Time Elapsed : 00:00:07（9） 在【KeepOutlayer】层面，执行【Place】【Pad】放置定位孔，孔径为3mm，执行【Place】/【String】按下TAB键放置标注。（10） 执行【Place】/【Dimension】对板子大小进行标注，板子的大小为6615mil*6225mil。（11） 添加泪滴，以及底层敷铜（12） 执行【View】/【Board in 3D】创建三维视图。4.2 工艺设计4.2.1 布局工艺（1） 元件布局考虑到用户使用方便，单片机51实验板的布局将数码管放置在右上角便于观察，将按键放在下方或者右下方

15、的位置便于操作。（2） 按照电路的功能布局。以单片机为核心的电路，把单片机芯片放置在最中间的位置，其余相关的排布在周围。（3） 由于晶振属于高频元件，所以要求其之间的连线应越短越好，减少连线的分布参数和相关之间的电磁干扰。（4） 留出电路板的安装孔。4.2.2 布线工艺(1) 双面板布线，两面的导线宜相互垂直、斜交、或弯曲走线，避免相互平行，以减少寄生耦合。(2) 印制导线的弯曲处一般用圆弧最小，避免使用小于90 度弯的走线，直角和夹角在高频电路中会影响电性能。(3) 增大电源线宽度，地线短而粗，设置接线宽在25-30mil 之间。信号线设置为10mil。印制板上的走线尽可能短，减少环路布线。

16、第 5 章 各种报表的生成（1） 原理图材料清单的生成。首先进行电气规则检查，然后执行【Reports】菜单栏中的【bill of material】，生成单片机51实验板原理图清单，文件名为管琴华.LXS。清单内容表2-1如下所示Part TypeDesignatorFootprintDescription1K*8R12SIP93.3KR13AXIAL-0.44,7KR10AXIAL-0.44.7KR4AXIAL-0.44.7KR3AXIAL-0.44.7KX4R1SIP55KR2VR-510R5AXIAL0.410K*8R7SIP910KR8AXIAL-0.410uFC15RB.2/.4C

17、apacitor10ufC14RB.2/.4Capacitor24C02U18DIP-830PFC19RAD0.1Capacitor30PFC20RAD0.1Capacitor104C25805Capacitor104C22805Capacitor104C21805Capacitor104C34805Capacitor104C32805Capacitor104C16805Capacitor104C17805Capacitor104C18805Capacitor104C23805Capacitor104C24805Capacitor104C11805Capacitor104C1805Capaci

18、tor104C13805Capacitor104C27RAD-0.2Capacitor105C28RAD-0.2Capacitor105C31RAD-0.2Capacitor105C30RAD-0.2Capacitor105C29RAD-0.2CapacitorY2XTAL-1CrystalAT89S51U15DIP40CAPC3805CapacitorCAPC2805CapacitorCAPC4805CapacitorCAPC10805CapacitorCAPC9805CapacitorCAPC7805CapacitorCAPC5805CapacitorCAPC6805CapacitorCA

19、PC8RAD0.2CapacitorCY62256U17DIP-28DM74ALS00NU14DIP-14Quad 2-IN Pos Nand GDM74ALS32MU6DIP-14Quad 2-IN Pos Or GDM74ALS32MU7DIP-14Quad 2-IN Pos Or GDM74ALS32MU13DIP-14Quad 2-IN Pos Or GDM74ALS138NU5DIP-163-8LINE DEC/DEMULDM74LS273U10DIP-20OCTAL D-TYPE FF CRDM74LS273U9DIP-20OCTAL D-TYPE FF CRDM74LS273U8

20、DIP-20OCTAL D-TYPE FF CRDM74LS273U11DIP-20OCTAL D-TYPE FF CRDS18B20TO-92BHEADER2X2P15HD2X2HEADER 3P23SIP-3HEADER 5X2J2IDC10HEADER 5X2J1IDC10HEADER 5X2J4IDC10HEADER 5X2J11IDC10HEADER 5X2J3IDC10HEADER 10P5SIP-10HEADER 10P4SIP-10HEADER 10P6SIP-10HEADER 10P7SIP-10HEADER 10P8SIP-10HEADER 10P3SIP-10HEADER

21、 10P2SIP-10HEADER 10P1SIP-10IN007D1AXIAL0.4DiodeIN007D2AXIAL0.4DiodeMAX202U19DIP-16SN74HCT573U2DIP-20OCTAL D-TYPE TRANSPARENT LCH 3SOSN74HCT573U3DIP-20OCTAL D-TYPE TRANSPARENT LCH 3SOSN74HCT573U4DIP-20OCTAL D-TYPE TRANSPARENT LCH 3SOSN74HCT573U1DIP-20OCTAL D-TYPE TRANSPARENT LCH 3SOSN74HCT573U12DIP-

22、20OCTAL D-TYPE TRANSPARENT LCH 3SOSN74HCT573U16DIP-20OCTAL D-TYPE TRANSPARENT LCH 3SOSR515Q1TO-92APNP Transistor表2-1 材料清单表（2） 板子信息表的生成：执行【Reports】/【Board Information】，在弹出对话框中进入【General】选项卡。该选项卡显示关于电路板的一般信息，例如电路板的尺寸、电路板的连线、连线弧、过孔等图的元件数量等信息。单击【Report】即可生成REP报表文件。进入【Reports】/【Board Information】中的【Compo

23、nents】，单击【Report】即可产生电路板元件的信息报表。命名为管琴华.REP。（报表信息参看DDB文件）（3） 文件层次分析报表的生成：执行【Reports】/【Design Hierarchy】，在“Documents”内产生*.rep文件，该报表对*.ddb文件内“Documents”文件夹里所有文件进行统计，形成结构数据信息如下所示：Design Hierarchy Report for C:UsersAdministratorDesktop2012年PCB课程设计管琴华管琴华Protel.ddbDocumentsPCB管琴华.LIB管琴华.cfg管琴华.DRC管琴华.ERC管琴

24、华.Lib管琴华.NET管琴华.PCB管琴华.Sch管琴华.XLS管琴华.REP3D 管琴华.PCB第 6 章 PCB各层面输出与打印文件输出。执行【File】/【Setup Printer】选择打印机，通过安装虚拟打印机，将文件打印成图片形式保存。选择目标文件，执行【Properties】，增加或删减要打印的层面。（1） 顶层如下图6-1所示。图6-1 51单片机实验板PCB顶层（2） 底层如下图6-2所示。图6-1 51单片机实验板PCB底层（3） 各层叠印如下图6-3所示。图6-1 51单片机实验板PCB各层叠印（4） 丝印层如下图6-4所示。图6-4 51单片机实验板PCB丝印层（5）

25、 3D效果图如下图6-5所示图6-5 51单片机实验板PCB 3D正视图（6）3D侧面效果如图6-6所示。图6-6 51单片机实验板PCB 3D侧面图第 7 章 总结回顾这一个星期以来的PCB课程设计，才知道自己还有多少知识没有深入懂得。对自己的课程设计做了一个简单的计划，如下，周一，通过查阅资料和老师提问的方式用一天的时间分析图纸，主要是对不熟悉的芯片进行了解，分析引脚性能和图纸的总体电路连接，为画原理图和PCB做好充足的准备，以至于不会盲目去放元器件和去写封装。经过图纸的分析这才发现图纸里存在很多的错误，网络标号的错误，电路连接不全的错误和电路连接错误等等。图纸的正确性为其后面的工作开展做

26、好铺垫。周二，画原理图，对于51单片机实验板PCB的课程设计来说，芯片众多、引脚众多、网络标号众多和图纸很大让我在完成设计后，进行电气规则检查的时候发现很多的错误，一个一个的修改，最后还是让我给完成了。周二的晚上和周三一整天的时间用来设计PCB，从导入网络表时的179个错误到最后的0个错误，主要是自己建立的元器件的Number没有进行编号，而Name有编号，在样在封装库里是不会承认的，所以会显示错误，如果封装库里找不到你标有的封装也会显示错误，所以要建立自己的封装库，元器件的引脚属性与封装库里的没有对应，比如二极管等等。根据实际来进行布局，这里的布线采用纯手工完成，这个过程很耗费时间，也很繁琐

27、，交叉先太多太杂。遇到当线不能从顶层也不能从底层通过，我是采用通过建立过孔的方式，一边过顶层，一边过底层，这样就可以了。周四写报告，周五交报告及文件。整个的计划还是在自己的掌握之中，只是中间有遇到问题的时候还是不能自己独立去解决，虽然并非全部，但是知道对自身的发展不好，所以遇到问题的时候得时时刻刻记住自己一定要独立思考后再决定是否需要别人的帮助。在绘制完PCB之后，有几点自己的小小的收获，学会了使用部分的快捷键，学会了怎么样排除错误，学会了怎样使布线会更加规范等等。感谢老师和同学的用心指导，使得此次的课程设计能够完成的较好。参考文献1 沈精虎. 电路设计与制版PROTEL99入门与提高（修订版

28、）M.人民邮电出版社.2008.2 顾滨.PROTEL99实用教程（第二版）M.人民邮电出版社.2008.3 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.2007.4 提高印刷电路板的电磁兼容设计.网络资料.5 PCB封装库大全.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SCH绘制完成情况（10%）PCB设计完成情况（20%）工艺设计是否符合规范(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：表中标*号项目是硬件制作或软件编程类课题必填内容； 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）。