PCB课程设计报告-最小单片机系统(正文)

1、一总体设计思路设计电路板最基本的过程可以分为三大步骤：(1)电路原理图的设计 电路原理图的设计是整个电路设计的基础，它决定了后面工作的进程。一般的，设计一个电路原理的工作包括：设置电路图纸参数，装入所需的元件库，放置元器件，进行原理图布线，调整，检查及修改，最后存盘打印图纸。（1） 启动原理图编辑器（2） 设置图纸参数（3） 放置元器件（4） 进行原理图布线（5） 调整布线（6） 保存输出（7） 存盘打印图纸在原理图设计过程中，首先设置好图纸，网格和光标，以及窗口大小，然后在元器件编辑器界面制作原理图所需器件，创建新元件，产生元件报表，绘制原理图设计进阶，做好元件的自动编号，原理图的电气检查，

2、即ERC。在这一过程中，要充分利用PROTEL99所提供的各种原理图绘图工具、各种编辑功能，来实现我们的目的，即得到一张正确、精美的电路原理图。(2)产生网络表 设计原理图的最终目的是要生成印刷电路板，而印刷电路板与原理图的纽带就是网络表，故将设计完成的原理图转换为网络表，是必经之步，也是设计原理图的主要目的。 生成网络表的操作步骤： 打开准备产生网络表的原理图文件并执行菜单命令Design-Create Netlist，系统将弹出Netlist Creation设置对话框，即根据网络表的输出格式和项目层次结构进行设置。生成网络表对话框包含2个选项卡：Preferences选项卡和Trance

3、 Options选项卡。 设置好后，进行生成网络表的过程，并生成网络表文件。其文件名与主电路图的文件名相同，扩展名为.NET。（3）印制电路板的设计印制电路板的设计主要是针对PROTEL99的另外一个重要的部分PCB而言的，PCB图的基本元素主要包括以下6种： 元件封装：包括插件式元件封装和STM元件封装； 铜箔连线：铜箔导线也称铜箔连线，简称连线； 焊盘：用于固定元件引脚或引出线、测试线等； 过孔：过孔的作用是为了连接不同层面之间的导线； 字符丝印：为了方便电路板的安装与维修，需要在PCB上下表面印制所需要的字符和标志图案等，入元件标号和标称值、元件外形和厂家标志，生产日期等都需要通过丝网印

4、刷的方式来实现； 敷铜（多边形填充）：敷铜又叫铺地，在设计完成全部布线后。为了提高电路板的抗干扰性能，有时候需要把电路板空白的地方全部做成一个电极。二.原理图设计的一般流程一般来说，设计一个电路的原理图主要包括设置编辑器参数、规划布局、放置元件、布线、检查调整以及保存和输出等步骤。1.流程框图：启动原理图编辑器设置工作参数检查及修改布线和调整放置元件和布局生成报表保存输出结束2.原理图设计步骤(1)启动原理图编辑器 首先需要启动PROTEL 99 SE 的原理图编辑器。(2)设置图纸及工作界面参数绘制原理图之前需要根据设计内容的复杂程度选择合适的图纸，并根据用户的需要以及习惯对工作区进行设置，

5、方便具体的原理图设计操作。(3)放置元件和布局规划元件布局，从元件库中找到所需的元件，并放置到图纸上。然后对元件的标号、属性等进行设置。元件的布局一般遵循以下几个原则： 同一功能模块尽量放到一起，可以方便的理解电路结构，同时便于管理。 元件的摆放有利于布线，方便进行布线操作。 美观。(4)布线和调整放置好元件后就可以将各个引脚按功能用导线连接到一起了，同时根据布线的需要对元件布局进行一些调整。这一步骤也可与（3）交错进行，目的都是为了便于达到设计要求。(5)对原理图进行检查和修改完成原理图的绘制后还需要对其进行进一步的检查和修改。主要包括两部分：一是确保原理图绘制的正确性，没有疏漏和误连接，这

6、一点可以借助PROTEL 99 SE 提供的电气检查功能（ERC）来实现；二是从逻辑上检查所设计的电路是否能是实现所需要的功能，及设计者需要对自己的设计思路进行反思，确保电路在原理上的正确性，这一点非常重要，一个电路设计最终能够正确、可靠的实现预期的功能。往往取决于设计者的思路是否正确、对可能遇到的问题是否做了充分的考虑，这也从根本上评判了电路设计的好坏。对设计进行充分的检查，尽可能的把问题在原理设计阶段解决，能够极大地提高电路设计的效率，减少返工的次数，从而能够有效地缩短整个设计周期、降低设计成本。否则等到了完成PCB的设计甚至已经加工电路板才发现原理图设计上的疏漏，就会造成极大的人力和物力

7、的浪费。(6)生成网络表等报表 设计好原理图之后需要生成网络表，用以进行后续的PCB设计，还可以选择元件清单等各种报表，用以进行器件的购买以及进行电路评判等工作。(7)保存输出 对最终完成的原理图设计要进行保存，在设计的过程中也要经常对设计资料进行保存，避免发生意外导致设计资料的丢失。如果需要可以将原理图打印输出。3.原理图电路：绘制AT89C51单片机：AT89C51单片机：4.ERC及网络表的导出：电气规则检查（ERC）：ERC结果：生成的网络表：三.PCB设计的一般流程PCB版图设计一般流程如下图所示：原理图设计配置PCB编辑环境元件布局导入网络表规划电路板PCB布线规则检查导出PCB文

8、件以及打印1.原理图设计在进行PCB设计之前一般都需要先进行原理图的绘制，设计电路从逻辑上所需实现的功能，然后指定好各个元件的封装信息，生成网络表。如果电路简单，也可以通过PCB编辑器直接设计印制电路板，但这种情况不多。 配置PCB编辑环境在进行PCB设计之前，需要对编辑环境参数做一些设置，包括设置电路格点类型选择、光标样式、电路板板层设置等。其中板层设置需要根据设计的电路情况进行选择，其他环境参数用户可以根据个人习惯进行设置，一般采用默认即可。 规划电路板PCB设计首先要根据电路进行这个整体规划，主要是大概确定电路板的屋里尺寸，一般处于成本和设计要求的考虑需要电路板尽量小，但尺寸过小又会导致

9、走线困难等问题，所以需要综合考虑。电路板尺寸可以在进行元件布局时进一步调整，但一般要在布线之前确定最终尺寸。 引入网络表网络表是原理图同PCB之间的桥梁。通过引入网络表，原理图中的元件封装就会引入到PCB编辑器中，同时根据原理图的定义确定各个元件引脚之间电气逻辑连接关系。PROTEL99SE提供了原理图到PCB的直接同步功能，其实质上同引入网络表的作用是一样的。 元件布局通过网络表引入的元件封装就代表着实际元件的安放位置，调整其相互之间的位置关系就是布局要完成的工作。在进行元件布局时要综合考虑走线以及功能等各种因素，良好的布局要保证电路功能的正常实现、避免元件之间的相互干扰，同事还要便于走线以

10、及便于阅读。合理的布局是保证电路板正常工作的基础，对后面的布线工作也有很大影响，在设计时要多加考虑。PROTEL 99 SE 提供了自动布局功能，但是精确度不够理想，因此在设计中一般都采用手工布局，如果设计的电路很复杂，用到的元件很多，可以先使用自动布局功能进行整体布局，然后对局部在进行细致的手工修改。 布线布线是PCB的关键步骤，布线的成功与否直接决定了电路板的功能是实现。PROTEL 99 SE 提供了强大的自动布线功能，用户可以通过设置布线规则对导线线宽、平行线间距、倒孔大小等各种参数加以约束，从而布置出既符合制作工艺要求又满足用户需求的导线。自动布线完成后。系统会给出布线成功率，导线总

11、数等提示。对于不符合要求的线路，用户可以手工进行调整。 规则检查PROTEL 99 SE 提供规则检查功能，用于检查PCB的设计是否符合设置的规则，防止出现疏忽等原因导致的错误。 导出PCB以及打印完成PCB设计并检查无误后即可将PCB文件导出。对设计结果还可以打印输出，便于对照查看。2.创建PCB文件：加载网络表：元件加载后的效果：元件自动布局后的效果：调整后的PCB板：敷铜后的效果：4. 设计结果分析 本次设计的PCB板为双面板，由于双面板的顶层和底层都可以走线，所以双面板可以设计出更复杂的电路板，但同时也增加了设计的难度。在布线过程中就出现了一些线难以布通的情况，后来将线改布在了另一层才

12、可以通过。对于更加复杂的多面板，则需要添加过孔才可以实现。在调整元器件时，可以先使用自动布局。但由于自动布局的效果往往不是很理想，所以在自动布局的基础上还需进行手工调整，才能使整个PCB布局合理美观。为了提高电路板的抗干扰能力，所以还对PCB板的底层和顶层进行了敷铜。当然，这次设计的PCB板也有些不足的地方：元器件的布局不是很美观；因为布线是在自动布线的基础上再进行的改进，所以一些走线也不是很美观。五 课程设计的心得体会 每经历过一次课程设计，都会让人脱胎换骨一次。对于这句话我现在是深有体会！这次PCB课程设计总共花了一个星期的时间，我了解到电子线路设计与PCB制作是电子、通信工程等信息大类专

13、业的一门重要的专业技术课程。电路的仿真和PCB版的的设计是嵌入式系统工程的一部分。而学习这门课程目的是为了让学生掌握电路设计的基本知识、技能、方法，努力消除校企之间人才要求的落差，更好地适应企业或社会对应用型人才的需要。这次课程设计，使我们熟悉了Protel 99 SE，为今后进步学习和使用Protel 打下了一定的基础，同时也提高了我们的实践动手能力及思考、解决问题的能力，也是我们懂得团队智慧的无穷及团队合作的重要性。学PCB感觉不是一件简单的事，虽然看别人操作很容易，但当自己动手却会出现一系列的问题甚至有时结果看起来一样，可还是有很大的差别。在综合布线方面是一件很细的活而且考虑的要很多，因为它影响着系统的性能。这次课程设计有利于提高我们的动手、思考和解决问题的能力，能让我们把所学的书本知识运用到实际生活中去，同时也丰富了我们的业余生活提高我们对知识的理解能力。通过几天的PCB设计过程，将从书本上学到的知识应用于实践，学会了初步用Protel绘制原理图的基本方法，虽然这个过程中遇到了一些困难，但