第10章单片机数据采集系统PCB板制作

第10章单片机数据采集系统PCB板制作第一页，共74页。第十章单片机数据采集系统PCB板制作第二页，共74页。本章学习目标本章以制作单片机多路数据采集系统PCB板为例，介绍双面板的制作技巧和编辑修改方法，以达到以下学习目标：知识目标了解手工绘制电路板边框的方法。技能目标掌握自制元件库的添加和自制封装元件的调用方法。掌握补泪滴操作方法。掌握PCB制板技能的综合应用，提高实际制板能力。第三页，共74页。本章内容介绍本章将综合前面各章所学知识和技能，以实例形式讲解PCB双面板制作的完整过程，包括从原理图制作出发，一直到PCB板最终制作完成。要求在原理图中调用自己制作的原理图元件，在PCB板中使用自己制作的元件引脚封装，是对前面各章节知识和技能的一次综合和演练。第四页，共74页。§10.1确定和添加元件封装根据前面项目的介绍，并结合元件的实际外形和管脚排列情况，在常用集成元件库MiscellaneousDevices.IntLib、MiscellaneousConnectors.IntLib和双列直插封装库Dual-In-LinePackage.PcbLib中，确定合适的元件封装如表所示。第五页，共74页。表10.1单片机多路数据采集系统元件封装表第六页，共74页。§10.2引用自制PCB元件引脚封装

10.2.1单个元件引用自制PCB元件引脚封装

1.打开原理图元件属性设置对话框。单击【追加…】添加按钮第七页，共74页。选择添加新模型类型

弹出如图所示选择新模型类型对话框，在模型类型【模型类型】下拉列表框中选择【Footprint】，添加引脚封装模型，点击【确认】按钮。第八页，共74页。3.浏览封装库

第九页，共74页。封装库浏览

第十页，共74页。

选择数码管封装库和需要的引脚封装第十一页，共74页。4.选定新封装

第十二页，共74页。数码管已经修改为自制的引脚封装“ZZDIP10”

第十三页，共74页。10.2.2利用全局修改功能修改多个元件引脚封装

如果要同时修改很多元件的引脚封装，再采取以上方法逐个进行修改，势必速度很慢，效率不高。此时我们可以利用DXP2004提供的全局修改功能，一次性修改同一类元件的引脚封装。DXP2004提供的全局修改功能可以先选取具有某些特征的同一类元件，然后对选取的元件进行某些参数的修改。此处我们利用全局修改功能同时修改三极管的引脚封装，方法如下。第十四页，共74页。1.选中某个元件1.打开原理图文件，单击其中的一个三极管（如Q1），使其处于点击选中状态，如图所示。第十五页，共74页。执行【查找相似对象…】菜单命令单击鼠标右键，将弹出浮动菜单，如图所示，执行【查找相似对象…】菜单命令第十六页，共74页。弹出查找相似对象设置对话框

在图中设置欲查找对象的特征，如此处想查找所有的PNP三极管，所以我们将库参考名称LibraryReference项设置为【Same】相同的，表示将查找所有的PNP三极管第十七页，共74页。3.进行全局查找

点击【确认】按钮，进行全局查找后，所有PNP型三极管处于选中状态，被突出显示，而其它元件被蒙板覆盖，如图所示，以便于后面的修改操作。第十八页，共74页。

4.修改三极管封装

在当前封装【CurrentFootprint】栏中输入自制的三极管封装“ZZBCY1”，然后按回车键进行修改操作。第十九页，共74页。封装已经全部修改

关闭Inspect对话框，双击图中任一三极管（如Q4），弹出如图属性对话框，可以看到封装已经全部修改为自制的引脚封装“ZZBCY1”。

第二十页，共74页。6.取消其它元件的蒙板覆盖状态。单击【清除】清除按钮，取消其它元件的蒙板覆盖状态。注意：利用全局修改功能修改元件的引脚封装后，必须将元件引脚封装所在的库文件添加到当前库中，否则在后面更新PCB板时无法调入该元件的引脚封装。第二十一页，共74页。10.3.1新建PCB文件

根据元件的数量和体积，可以大约估算电路板的面积，确定电路的长、高尺寸，经过分析，确定本电路板长、高参考尺寸为：80×140mm。可以利用前面介绍的向导方法新建PCB文件和规划电路板尺寸。

§10.3载入PCB引脚封装和网络第二十二页，共74页。10.3.2载入元件引脚封装与网络

1.打开已经绘制好电路板边框的PCB文件，执行如图所示的菜单命令【设计】/【ImprotChangesFrom…】，弹出如图11.20所示的导入工程变化对话框。第二十三页，共74页。导入原理图变化对话框

第二十四页，共74页。执行更新载入各封装元件和网络连接

第二十五页，共74页。载入电路板的PCB引脚封装

第二十六页，共74页。§10.4元件布局

元件载入PCB板后，就可以根据元件的布局规律仔细调整元件的位置了，一般采取先自动布局再手工调整的方法，但由于本章元件较多，自动布局的效果不理想，所以直接采取手工布局的方法分部分进行，先对显示部分display块进行布局。PCB板元件位置的调整方法和原理图中元件位置的调整方法基本相同。第二十七页，共74页。10.4.1显示部分元件布局

整体移动display块第二十八页，共74页。删除display块符号

第二十九页，共74页。2.核心元件的布局

对数码管进行初步布局

第三十页，共74页。元件对齐和均匀分布操作方法

（1）初步调整元件的位置和排列顺序。第三十一页，共74页。

全部选中要调整的元件，按鼠标右键弹出浮动菜单，如图所示，执行菜单命令【排列】/【排列…】。第三十二页，共74页。弹出对齐元件对话框执行菜单命令【排列】/【排列…】，将弹出如图所示的元件排列对话框，分别在水平和垂直方向设置操作命令。如本例中设置水平方向为【等距】，即均匀分布，垂直方向为【底】，即底部对齐第三十三页，共74页。数码管排列效果

第三十四页，共74页。3.锁定元件

第三十五页，共74页。解除锁定状态提示：元件位置锁定后，在工作区中对该元件的操作就不起作用了。如果用户要再次移动该元件的位置，只有再次双击打开该元件的属性对话框，将【锁定】复选框不选中。第三十六页，共74页。显示部分布局效果

第三十七页，共74页。元件编号调整后的效果第三十八页，共74页。小技巧：自动调整元件文字位置。元件编号和参数可以手工逐个调整，为了加快调整的速度，可以利用编辑器的自动调整元件文字位置功能进行快速调整，下面以调整图中数码管的编号为例讲解具体方法。第三十九页，共74页。选择编号要放置于元件的位置先选中要调整编号的元件，如图中的数码管，右键弹出浮动菜单,执行【排列】/【定位元件文本位置】菜单命令，弹出如图所示的调整元件文字位置对话框，选择编号要放置于元件的位置第四十页，共74页。调整好的数码管编号

第四十一页，共74页。10.4.2其它方块电路元件布局

第四十二页，共74页。§10.5自动布线

10.5.1设置布线参数

执行【设计】/【规则…】菜单命令，设置各项参数。其中最关键的参数有【Width】导线宽度和【RoutingLayers】布线层面，其它参数采用默认值即可。

第四十三页，共74页。导线规则设置

导线宽度：一般导线宽度【Width】选【全部对象】，设置宽度为8mil；电源【VCC】和【GND】网络设置较宽，为12mil第四十四页，共74页。设置双面板的布线层

第四十五页，共74页。10.5.2自动布线执行菜单命令【自动布线】/【全部对象】菜单命令，将弹出自动布线策略选择对话框，选用默认选项【Default2LayerBoard】，点击【RouteAll】布所有导线按钮，PCB板编辑器开始自动布线。第四十六页，共74页。自动布线结果

第四十七页，共74页。§10.6手工修改双面板导线

由于自动布线时，系统片面地追求布通率，不可能考虑实际电路板电气特性方面的要求，因此对于一个电路较为复杂、元件较多的电路板而言，自动布线后的结果总会存在一定的不足和缺陷，所以必须仔细的检查和修改，从而使制作的电路板既美观、又能满足电气特性的要求，同时便于安装和调试。如图所示，电路板中虽然导线均已连接，但部分导线弯曲过多，绕行过远，同时地线和电源线一般要求靠近电路板边缘，修改如下。第四十八页，共74页。10.6.1调整显示模式，分析自动布线结果

在默认情况下，PCB编辑器采用复合显示模式显示所有用到的层面，但在分析自动布线结果时，用户希望将精力集中在布线层面上，而对于元件布局、编号、参数、元件外形等信息暂时不必考虑，可以隐藏起来，以便于更好的分析走线情况。第四十九页，共74页。修改为单层显示模式

如果希望单层显示各层的信息，如顶层的布线效果，可以执行【工具】/【优先设定…】菜单命令，弹出如图所示的修改编辑器参数对话框，选择显示【Display】标签，选中【单层模式】复选框，将PCB编辑器显示模式修改为单层模式。第五十页，共74页。

分析顶层导线

绕行过远弯曲不美观绕行过远第五十一页，共74页。

分析底层导线

绕行过远绕行过远绕行过远尖角弯曲第五十二页，共74页。10.6.2调整显示层面，规划修改方案

虽然单层显示模式下，可以单独对各布线层进行分析，找出要修改的导线，但对于双面板而言，导线修改时要同时兼顾顶层和底层的导线，才能确定修改方案，所以我们采取调整显示层面的方法，同时显示顶层和底层的走线，而将顶层丝印层隐藏起来。1.将显示模式恢复为多层复合显示模式，即取消【单层模式】复选框的选中状态。第五十三页，共74页。隐藏顶层丝印层

第五十四页，共74页。

隐藏顶层丝印层后的显示效果

第五十五页，共74页。10.6.3修改导线

分析需修改的导线在导线修改过程中，某些导线如果仅在同一层面上走线，可能因为同层面其它导线的阻挡而不便或无法布通导线，如图中的导线1。因此在必要的地方还需添加过孔，改变导线的层面避开同层导线，以便于弯曲导线的修改。要修改的弯曲导线1同一层阻挡其走线的导线2第五十六页，共74页。（1）撤销原导线1

在该处放置过孔，但位置太窄将导线3外移，并修改弯曲处（1）撤销原导线1。执行【工具】/【取消布线】/【连接】命令，出现十字光标，将其对准导线1，点击鼠标左键即可撤销该导线，如图所示(2)规划导线修改方案第五十七页，共74页。重新绘制导线3

修改好的导线3第五十八页，共74页。放置过孔

新放置的过孔第五十九页，共74页。设置过孔的网络属性

第六十页，共74页。绘制底层导线

新绘制的底层导线第六十一页，共74页。绘制顶层导线

新绘制的顶层导线第六十二页，共74页。2.走线过程中改变导线层面

导线1和导线2位于同一层面同层导线2导线1第六十三页，共74页。导线1在走线过程中遇到同顶层导线2，为了继续走线，必须改变层面，可以在绘制过程中需要改变导线层面的位置，按Tap键，弹出如图所示的【交互式布线】交互式走线对话框。第六十四页，共74页。光标中心出现过孔

第六十五页，共74页。导线1改变层面，穿过导线2

第六十六页，共74页。修改好的导线

第六十七页，共74页。§10.7补泪滴

在电路板中，为了提高布通率，许多导线的宽度较小，而焊盘的面积却较大，如果以等宽度导线进入焊盘或过孔，势必造成电路板在元件焊接、装配、维修过程中，应力集中于焊盘和导线的连接处，极易形成裂纹和焊盘翘起，影响电路板的焊接质量，形成虚焊。该现象在单面板中尤为突出，为了在加工和焊接时分散应力，我们可以在窄导线进入焊盘和过孔时，逐步加大导线宽度，形成泪滴状，从而有效的分散应力，防止焊盘脱落虚焊。制作泪滴状导线的操作就称为补泪滴。具体方法如下：第六十八页，共74页。1.选择对象

选择要补泪滴的导线或网络，可以根据导线的粗细，选择需要补泪滴的导线。执行【编辑】/【选择】选择菜单下的各子菜单命令，进行各种不同的选择操作，如果是对所有焊盘和过孔都进行补泪滴操作，则可以不用选择对象。第六十九页，共74页。2.补泪滴

执行菜单命令【工具】/【泪滴焊盘…】，弹出如图所示的补泪滴选择对话框，左边选择操作的对象，右边选择操作动作和泪滴类型。第七十页，共74页