《电子线路cad设计实验报告概要》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电子线路cad设计实验报告概要（12页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、课 程 设 计（论文） 课程名称 电子线路CAD设计 题目名称 51简单系统板 学生学院 信息工程学院 专业班级 应用电子技术 学 号 3114002644 学生姓名 吴升佳 指导教师 罗思杰老师 2015 年 11 月 05 日一、电路设计任务与要求。1.熟悉原理图编辑器的功能与使用方法；掌握原理图元件及元件库的使用，元件的放置与编辑、电路原理图的设计以及报表、原理图输出等技巧与方法。2.熟悉印制电路板的设计流程，掌握元件封装库的使用和元件封装的放置方法。3.掌握PCB绘图工具的操作使用方法和PCB设计规则。4.掌握布局和布线等印制电路板的设计知识。5.掌握PCB报表的生成和PCB图打印输出
2、方法。6.掌握印刷电路板的设计流程。7.要求电路满足：包含IC芯片4个(每个IC的管脚不少与8个)以上；电容不少于10个；电阻不少于10个；连接器13个；其它元器件若干。（设计PCB板时要考虑的问题：电路板的形状、大小尺寸，单面板还是双面板；IC要考虑封装形式（如DIP/SDIP/SOP），放置IC时要考虑位置、方向；电路板的电源及接线形式等等。具体见附件PCB布局技巧）。二、1.电路原理图简述。本原理图是一个STC系列的简单系统板。其中中央处理器为STC89C52，其具有以下标准功能： 8k字节Flash，512字节RAM， 32 位I/O 口线，看门狗定时器，内置4KB EEPROM，MA
3、X810复位电路，3个16 位定时器/计数器，4个外部中断，一个7向量4级中断结构（兼容传统51的5向量2级中断结构），全双工串行口。另外 STC89C52 可降至0Hz 静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU 停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。最高运作频率35MHz，6T/12T可选。同时连接了一个12MHz晶体振荡电路和一个电阻电容复位电路。USB端口集供电、通讯一体，可通过CH340T转接芯片进行MCU与PC的通讯。CH340是一个USB总线的转
4、接芯片，实现USB转串口；进而实现PC端给单片机下载程序。同时连接了一个12M晶体振荡电路和线性稳压电路（LM1117）。DS1302是具有涓细电流充电能力的低功耗实时时钟芯片，其可以对年、月、日、周、时、分、秒进行计时，且具有闰年补偿等多种功能。DS1302连接有+3V的备用电源，在主电源关闭的情况下也能保持时钟的持续运行。12864液晶显示模块是12864点阵的汉字图形型液晶显示模块，可显示汉字及图形，内置8192个中文汉字（16X16点阵）、128个字符（8X16点阵）及64X256点阵显示RAM（GDRAM）。与CPU直接接口，提供两种界面来连接微处理机：8-位并行及串行两种连接方式。
5、具有多种功能：光标显示、画面移位、睡眠模式等。此外还有电源滤波电路。2.PCB图设计主要步骤。创建Integrated library，并在其库下分别创建Schematic library和PCB library且保存；利用元器件设计工具绘画元器件并保存在之前创建的元器件库里；绘制完所有所需元器件后，绘制PCB封装图，绘制封装图需严格对照实物尺寸，因此可上立创商城或者上网下载常用的封装库进行copy；打开Model Manager对元器件和封装进行一一对应；生成集成库并导入library。创建PCB Project，并在其目录下创建Schematic和PCB；利用原理图设计工具绘制原理图，并且
6、生成对应的网络表；将Schematic更新到PCB.PcbDoc。进入PCB系统后的第一步就是设置PCB设计环境，包括设置格点大小和类型，光标类型，版层参数，布线参数等等。大多数参数都可以用系统默认值；规划电路版，主要是确定电路版的边框，包括电路版的尺寸大小等等。在绘制电路版地边框前，要将当前层设置成Keep Out层，即禁止布线层。对元器件进行手动布局。零件布局，应当从机械结构散热、电磁干扰、将来布线的方便性等方面综合考虑。先布置与机械尺寸有关的器件，并锁定这些器件，然后是大的占位置的器件和电路的核心元件，再是外围的小元件。布线。设置布线的各个规范(使用层面、各组线宽、过孔间距、布线的拓朴结
7、构等部分规则) ，即布线规则；进行手动布线。3. 敷铜、焊盘处理的操作过程。完成了布线之后，因为走线较细，在线与焊盘之间的连接比较脆弱，一般会在这个过渡段增加一个泪滴状的过渡，避免PCB板在加工钻孔的时候，该位置容易出现应力集中面撕裂。Tools Teadrops Optioms OK。为了增加系统的抗干扰能力，一般最后往往会在底层把铜膜与地相连，即敷铜。Place Polygon Pour 选择Solid、层为Bottom Layer、Net为GND GND 选择敷铜范围。3、功能分析。本原理图可通过下载程序实现对年、月、日、周日、时、分、秒进行计时，并且利用液晶显示；同时模块相对独立，理论
8、上不受硬件连接的限制，且主芯片留有插针，自由度高，可以能过连接外设实现强大整体功能。三问题与讨论1.试述PCB图的设计流程。在设计电路原理图和PCB设计时需注意的哪些问题和细节？（1）PCB图设计流程的简述：规划电路板:单击“Keep-Out Layer”层，该层为禁止布线层，一般用于设置电路板的电气边界。画出PCB图的大体边界（摆放好元件封装后需要进一步的调整边界）。加载原理图元件封装：执行Design-Import Changes From命令。手动布局元器件。自动/手动布线：执行Auto Route前，需添加布线规则，改变布线规则可以点进入Routing Rules。在Width里添加V
9、CC和GND规则，线宽比一般导线大一些。设计顶面和底面的走线方向，点Rout All开始自动布线。自动布线还需手工调整布线：将不满意的布线删除，然后手动布线，修改后对布线通与否进行检查。（2）设计PCB时需注意的问题：在选择元件封装时应注意该封装是否已过时；按电路模块进行布局，实现同一功能的相关电路称为一个模块，电路模块中的元件应采用就近集中原则，同时数字电路和模拟电路分开；布局时应将发热大和需要外接输入与输出的元件靠边放；所有IC元件单边对齐，封装方向一致，有极性元件极性标示明确，同一印制板上极性标示不得多于两个方向，出现两个方向时，两个方向互相垂直；注意电源线与地线应尽可能呈放射状，以及信
10、号线不能出现回环走线。2.电路的元件自动布局要做那些准备工作？执行自动布局的命令有那些？元件自动布局有那些局限性？（1）布局好原理图，连好电源线以及自动布局参数设置；ToolsComponentPlacerAutoPlacer。（2）自动布局方式有两种:“ClusterPlacer”(成组布局方式)和“StatisticalPlacer”(统计布局方式)。执行自动布局菜单命令；“ClusterPlacer”是成组布局方式。这种方式按照电气连接关系将元件分成组，并连接成元件串，最后在规划好的布局区域内，虽然可以加快元件的自动布局速度,但对电路的优化工作很少。这种方式适用于元件较少的电路，且前面所
11、设置的自动布局参数，只有在这种方式下才有效。“StatisticalPlacer”是基于统计的布局方式。其原则是保证连线的长度最短。（3）自动布局完成后，我们发现自动布局往往不如人意，有时系统在自动布局时没有充分利用布局区域的空间，而且元件布置不太合理，有的区域太密等，根本不符合电路的工作要求，我们不能完全依赖程序的自动布局，往往需要重新对元件布局进行手工调整。尤其是在单面板的设计中，元件布局的合理性将直接影响到布线工作是否能够完成，同时也涉及到电路是否能正常工作和电路的抗干扰等问题，因此对元件布局进行手工调整是十分必要的。3.电路的自动布线要做那些准备工作？执行自动布线的命令有那些？自动布线
12、有那些局限性？若需局部手动布线,应如何操作?（1）自动布线之前要进行自动布线规则的设定。自动布线的规则主有Clearance Constraint（安全间距），Routing Corners（布线转角），Routing Layers（布线板层），Routing Priority（布线次序），Routing Topology（布线的拓朴结构），Routing Via Style（导孔型式），SMD Neck-Down Constraint(SMD焊盘颈状收缩)，SMD To Corner Constraint(SMD焊点限制)，SMD To Plane Constraint(SMD到内部电源层的
13、间距)，Width Constraint（走线线宽）。（2）自动布线方式既可以进行全局布线，也可以对用户指定的区域、网络、元件甚至是连接进行布线，用户可以根据需要选择最佳的布线方式。执行auto route根据需要选择下面的命令布线：“All”方式表示系统完成所有的布线工作，无需用户中途干预;“Net”方式表示由用户指定逐个网络进行交互式的自动布线，每指定一个网络，就给该网络布线；“Connection”方式表示由用户指定逐个连接进行交互式的自动布线，每指定一个连接关系，就给该连接布线;“Component”方式表示由用户指定元件来进行交互式的自动布线，每指定一个元件，就给该元件的所有引脚布线
14、;“Area”方式表示由用户划定区域来进行交互式的自动布线，每选择一个区域，系统就给该区域的所有元件的引脚布线。（3）自动布线功能很强大，在布线环节上我们是省了很多功夫，但最后导致的结果是后面焊锡的时候但我们手工工艺达不到，在顶层器件引脚下的焊盘我们就焊不上，直接就导致整个制作失败。（4）手动布线：走线角度设为四十五度；顶层红线横走，底层蓝线竖走；边缘集中走线，红线蓝线不重叠；地线最后走，电源线尽可能粗；使用快捷键加过孔和后退。4.简述敷铜的意义，在PCB图中如何放置敷铜？PCB的敷铜一般都是连在地线上，增大地线面积，有利于地线阻抗降低，使电源和信号传输稳定，在高频的信号线附近敷铜，可大大减少
15、电磁辐射干扰。总的来说增强了PCB的电磁兼容性，提高板子的抗干扰能力。四、原PCB打印图PCB修改图元件网络报表。FootprintCommentLibRefDesignatorQuantityBATTERYBATTERYBATTERYB11CAPCAPCAPC1, C2, C3, C4, C7, C8, C9, C10, C13, C14, C1511CAPPOLCAP POLCAP POLC5, C6, C11, C124DIODEDIODEDIODED11PIN-W2/E2.8Fuse 2Fuse 2F11USBUSBUSBJ11RES1RES1RES1R1, R4, R5, R6, R7, R86RES3RES3RES3R21RESPACKRESPACKRESPACKR31NPN9014NPN9014NPN9014T11CH340TCH340TCH340TU11SIP2012864SIP20U21STC89C52STC
