印制电路板设计与制作

1、书名：印制电路板设计与制作 ISBN： 978-7-111-48918-4 作者：赵英 出版社：机械工业出版社 本书配有电子课件 任务一任务一 创建原理图元器件创建原理图元器件 任务二任务二 放置原理图元器件放置原理图元器件 任务三任务三 连接原理图线路连接原理图线路 任务四任务四 网络表及元件清单的生成网络表及元件清单的生成 任务五任务五 打印原理图打印原理图 项目3 单片机开发板电路的设计 任务一任务一 创建原理图元器件创建原理图元器件 4.1.1. 设置元器件编辑器的工作环境 （1） 创建“原理图元件库.ddb” 设计数据库 在Protel 99 se主窗口中，执行菜单命令 FileNe

2、w，创建如图4-2所示“原理图元件库.ddb” 设计数据库。 （2） 打开包含或链接着相应元器件库的设计数据库（扩展名 为.Ddb），并创建“常用元件. Lib”元件库文件。元件库编辑器界面主 要由设计管理器、主菜单栏、主工具栏和对象编辑区等部分组成。 一个十字坐标将对象编辑区划分为四个象限，其中第四象限制是绘 制、编辑元件符号的区域。 2. 创建原理图元器件 运用手动绘图的方法创建AT89S52单片机 ： 1、单击绘图工具栏中“新元件”图标，或执行ToolsNew Component 菜单命令，系统弹出如图4-7所示“New Component Name（新建元件命名）”对话框。在“Name

3、”文 本框中输入“AT89S52”，单击“OK”按钮。 2、绘制元件外形 单击绘图工具栏中的矩形图标，或执行 PlaceRectangle 菜单命令，单击左键，确定对角点 的位置，一般将元件矩形框的顶点放置在原点上，元 件处于第四象限。 3、放置元件引脚 单击绘图工具栏中引脚图标或者执行PlacePins 菜单命令，单击键盘的“空格”键，使引脚的接点指 向元件的外部 。双击所要编辑属性的引脚，可以 修改引脚参数。 4 4、对元件进行简单描述、对元件进行简单描述 单击元件库浏览器中“Description（元件描述）”按 钮，或执行菜单命令Tools/Description，系统弹出 如图4-1

4、0所示“Component Text Fields（元件文本 描述）”对话框。 4.1.2 创建复合封装元件创建复合封装元件 1. 打开“常用元件. Lib”元件库文件 在当前设计管理器环境下，执行菜单命令 FileOpen，打开“常用元件. Lib”元件库文件（元 件库保存路径D:/ 原理图元件库.ddb/常用元件. Lib）。 2. 创建新元件并并将文件名修改为“SN74LS00” 3. 绘制元件外形 4. 放置元件引脚（注意：电源的引脚已经隐藏） 4.1.2 创建复合封装元件创建复合封装元件 5. 由于每个SN74LS00元件中包含有四个功能单元（部 件），接下来绘制第二个功能单元，为了

5、提高效率， 可以采用复制的方法。 6. 按照同样的方法，绘制完成另外两个功能单元。 7. 对元件进行简单描述。 8. 保存新创建的元件。 4.1.3 复制、修改法创建元件复制、修改法创建元件 （1）打开“常用元件. Lib”元件库 （2）打开所要复制元件的元件库 （3） 执行菜单命令WindowTile Vertically，垂直 排列“常用元件.Lib”和“Miscellaneous Devices.lib” 元件库编辑窗口。 (3) 复制元件 在元件库浏览器查找要复制的元件（如RELAY-DPST） 右键单击已选中的元件。 执行“Copy” 右键菜单命令，就可以将选种的元件复制 到系统的剪

6、贴板上。 (4) 粘贴元件 单击“常用元件.Lib”编辑窗口的标题栏，将其切换为活 动窗口。 单击元件库浏览器的空白处，执行“Paste” 右键菜单命 令，将剪贴板上的元件粘贴到“常用元件.Lib”元件库中。 (6) 修改元件 执行菜单命令EditDelete，系统进入删除对象状 态。 移动光标，依次删除元件符号中多余的、不符合要 求的对象。 注意：要删除某些不在格点上的对象，必须先执行菜 单命令ViewSnap Grid，取消光标捕捉格点状态。 利用画图工具、IEEE工具，或执行相应的菜单命 令，按要求绘制、放置某些对象。修改完善的 RELAY-ZN4100符号如图4-22所示。 (7) 对

7、新创建元件重新命名 执行菜单命令ToolsRename Component，将修改完 善的元件重新命名为“RELAY-ZN4100”。 (8) 单击主工具栏中“”按钮，或执行菜单命令 FileSave，保存新创建的元件。 任务二：任务二： 放置原理图元器件放置原理图元器件 4.2.1 加载原理图元件库加载原理图元件库 1.新建一个电路原理图文件。新建一个电路原理图文件。并命名新的项目文件为 “单片机开发板电路.ddb” ，新建一个电路原理图文档 并命名为“单片机开发板电路.sch” 。 2.进入原理图编辑器，点击元件库列表区域下方的“ADD” 按扭，在弹出的对话框中指定“常用元件. Lib”元

8、件库所在 路径，然后选择所需的元件库，分别点击“ADD”和”OK”按 扭，或者直接双击所需的元件库，即可把“常用元件. Lib” 元件库添加到当前元件库列表区域，如图4-26所示。 4.2.2 放置元件放置元件 在元件库浏览器中可以看 到元件库“常用元件. Lib” 和“Miscellaneous Devices”。 在列表区域找所需要的元 件 ，双击该元件名称或点 击Place按扭，即可把元件 分别放置到原理图中。 在放置元件的过程中通过 按Tab键，或者等放置好 元件后，再双击元件，来 编辑元件的属性， 4.2.3 放置电源和接地符号放置电源和接地符号 放置电源（VCC）和接地（GND）符

9、号，并编辑它们 的属性，如图4-28所示。 图4-28 电源和接地符号外形图。 注意：电源符号和接地符号的网络名称不能混淆，否 则在印制电路板时会出现短路等严重问题。 将单片机开发板电路中所需要的元器件放置在图纸上， 如图4-29所示。 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 D8 a bf c g d e 1 2 3 4 56 7 ab cde f g 8 dp dp 9 10 comcom U2LED 1 2 3 4 5 6 J2 S2 S3 S4 S5 R9 10K R10 10K D9 C3 10uF S1 R11 10K Q1 8550 U3 + C1 104 C2 100uF 1

10、 2 J1 P1.0 1 P1.1 2 P1.2 3 P1.3 4 P1.4 5 P1.5 6 P1.6 7 P1.7 8 RST 9 P3.0 10 P3.1 11 P3.2 12 P3.3 13 P3.4 14 P3.5 15 P3.6 16 P3.7 17 X2 18 X1 19 GND 20 VCC 40 P0.0 39 P0.1 38 P0.2 37 P0.3 36 P0.4 35 P0.5 34 P0.6 33 P0.7 32 PSEN 29 ALE 30 P2.0 21 P2.1 22 P2.2 23 P2.3 24 P2.4 25 P2.5 26 P2.6 27 P2.7 28

11、 EA 30 U1AT89S52 C4 30 C5 30 JZ 11.0592 R1 1K R21K R3 1K R4 1K R51K R6 1K R7 1K R81K 4.2.4 元件的布局元件的布局 先找出原理图核心元件 AT89S52，然后根据左 输入、右输出的原则， 把其它模块元件分类排 列好并尽可能使元件间 连线最短。 将图4-29 单片机开发板 电路元件放置图中的元 器进行布局，布局好的 电路图如图4-30所示。 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 D8 a bf c g d e 1 2 3 4 56 7 ab cde f g 8 dp dp 9 10 comcom U2LE

12、D 1 2 3 4 5 6 J2 S2 S3 S4 S5 R9 10K R10 10K D9 C3 10uF S1 R11 10K Q1 8550 U3 + C1 104 C2 100uF 1 2 J1 P1.0 1 P1.1 2 P1.2 3 P1.3 4 P1.4 5 P1.5 6 P1.6 7 P1.7 8 RST 9 P3.0 10 P3.1 11 P3.2 12 P3.3 13 P3.4 14 P3.5 15 P3.6 16 P3.7 17 X2 18 X1 19 GND 20 VCC 40 P0.0 39 P0.1 38 P0.2 37 P0.3 36 P0.4 35 P0.5 3

13、4 P0.6 33 P0.7 32 PSEN 29 ALE 30 P2.0 21 P2.1 22 P2.2 23 P2.3 24 P2.4 25 P2.5 26 P2.6 27 P2.7 28 EA 30 U1AT89S52 C4 30 C5 30 JZ 11.0592 R1 1K R21K R3 1K R4 1K R51K R6 1K R7 1K R81K 任务三任务三 ： 连接原理图线路连接原理图线路 4.3.1 连接线路 连线的最主要目的是按照电路设计的要求建立 网络的实际连通性。电路原理图中的元件连接 方式主要有四种：普通导线连接、网络标号连 接、总线连接和输入/输出端口连接。 1.

14、普通导线连接前面项目二已介绍。 2. 网络标号连接 网络标号在电气意义上相当于一个电气节点，所 以凡是具有相同网络标号的图件之间在电气上 是连通的。 放置网络标号可以通过菜单命令“Place”“Net Label”，或者点击绘图工具栏中的按扭即可进入 放置网络标号状态。 注意：相同网络标号的英文字母大、小写要一致， 否则系统将视其为不同的网络标号。 3. 总线连接 总线代表了许多条导线的集合，合理组织总线会使原理图 更加更加简洁美观。总线本身没有任何的电气特性，它需 要与总线分支以及网络标号组合使用才能够建立相应的电 气连接关系，。 绘制总线：执行菜单命令“Place”“Bus”，或点击绘图工

15、具 栏中的按扭，即进入画总线状态。 绘制总线分支：总线分支是总线和导线之间的连接点，总 线分支一般设置为45倾斜的短线段。执行菜单命令 “Place”“Net Label”，或点击绘图工具栏中的 按扭。 4. 输入/输出端口连接 输入/输出端口连接方式也是一种简捷的电路连接方式，它是通过输入、 输出端口进行连接电路，而不是通过导线连接。实际上与网络标号的 连接方式有几分相似。 输入/输出端口连接方式一般应用在层次原理图的框图之间的连接以简 化电路原理图，通常输入/输出端口简称为电路的I/O口。 执行菜单命令“Place”“Port”或点击绘图工具栏中的按扭，在放置端口 的过程中，按“Tab”键

16、，系统弹出端口属性设置对话框 。 任务四任务四 网络表及元件清单的生成网络表及元件清单的生成 4.4.1 原理图电气规则检查原理图电气规则检查 电气规则检查（Electrical Rule Check，ERC）是利用 Protel 99SE软件对电路原理图进行的电气法则检查， 即是否有违反电气规则的错误。 进行电气规则检查后，系统自动生成检查报告，检查 报告以错误（Error）或警告（Warning）来提示，并 在电路原理图中有错误的地方以红色标记。 原理图电气检查规则设置，执行菜单命令ToolsERC， 系统弹出电气规则检查设置对话框， 运行ERC之后，系统会自动打开一个错误检测报告， 若有

17、错误则在相应的地方放置红色的错误标志，按照 程序给出的错误提示，改正错误的地方，然后再次运 行ERC检测，ERC错误报告将显示0个错误，。 4.4.2 单片机开发板电路原理图单片机开发板电路原理图 的打印及网络表生成的打印及网络表生成 1. 生成网络表 网络表包含着元件和相互连接的信息，是电路原理图 和PCB印制电路板之间的一座桥梁。网络表文件 （*. net）是一张包含电路原理图全部元件信息和连线 关系的信息列表，用来指导PCB自动布线， 执行菜单命令“Design” “Create Netlist”，系统将弹出 如图4-37所示的网络表设置对话框， 设置生成网络表的格式，一 般采用首选的P

18、rotel格式 方块电路与I/O端口相连， 该选项应用于层次原理图 中。 一般情况下采用默认设置即可。设置完选项参数后， 单击OK按钮即可生成网络表文件（*.net）。 2. 网络表格式 网络表由2部分组成。第一部分为元件描述，用“”将每 个元件单独归纳为一项，包括元件名称、标称值和封装形 式；第2部分为网络连接描述，用“（）”把电气上相连的 元件管脚归纳为一项，并定义有一个网络名。 下面是一张“单片机开发板电路”原理图生成的网络表： 元件描述开始 C1 元件标号 Designator RAD0.2 元件封装 Footprint 104 元件标称值 Part Type 三个空行可对元件进一步说明 元件描述结束 4.4.3 其他报表文件的生成其他报表文件的生成 1. 生成引脚列表 执行菜单命令“Report” “Selected Pins”，系统将弹出 如图4-38所示的对话框。图中列出了当前电路原理图 中处于选中状态的引脚列表，其中包含了元件的引脚 编号，以及网络标号等信息。 2. 生成元件清单 生成元件清单列表中包含了电路图中所有元件的数量、名 称和封装等信息。 执行菜单命令“Report” “Bill of Material” 。默认设置的元 件清单内容包括了元件的“Footprint”（元件封装形式）和 “Description”（元件说明），一般情况下，可只选择 “