航标灯的PCB电路设计

摘要SP180S由伟纳电子开发设计并公开了全部的软硬件资料的一款免费编程器，使用USB端口通讯和供电，目前可以支持Atmel公司常用AT89C和AT89S系列单片机，支持SST系列单片机和部分AVR系列单片机，并可支持AT24Cxx,AT93Cxx系列串行Eeprom的烧写，能够满足单片机初学者和爱好者学习51单片机的要求。SP180S硬件设计成熟，软件功能完善（拥有专业通用编程器软件的所有功能），并且有专门的论坛提供技术支持，可以确保你DIY成功！印制电路板技术正在飞速发展，在各个领域得到了广泛应用。本次设计以此为出发点，结合单片机编程器的基本原理，以AT89C51为核心，在DXP2004平台下从对电路进行设计，并在DXP2004平台下对SP180SUSB编程器进行了详细的原理图设计以及PCB设计。首先根据电路原理从系统控制、USB通信、DC/DCConevert三个模块对电路进行设计，最后综合所有模块进行PCB设计，并介绍了PCB设计的参数设置，布线规则。利用PROTEL电路设计软件进行原理图设计，PCB布线，借此巩固单片机应用、模拟电路、数字电路课程及学会工程软件PROTEL的使用。关键词：DXP2004；PCB；编程器；AT89C51目录TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"1 引言 12 PCB原理图 1\o"CurrentDocument"3 操作步骤 3\o"CurrentDocument"4 心得体会 8\o"CurrentDocument"参考文献 91引言PCB(PrintedCircuitBoard),中文名称为印制线路板，简称印制板，印制电路基本概念在本世纪初已有人在专利中提出过,1947年美国航空局和美国标准局发起了印制电路首次技术讨论会,当时列出了26种不同的印制电路制造方法.并归纳为六类:涂料法、喷涂法、化学沉积法、真空蒸发法、模压法和粉压法.当时这些方法都未能实现大规模工业化生产,直到五十的年代初期,由于铜箔和层压板的粘合问题得到解决,覆铜层压板性能稳定可靠,并实现了大规模工业化生产,铜箔蚀刻法,成为印制板制造技术的主流,一直发展至今.六十年代,孔金属化双面印制和多层印制板实现了大规模生产,七十年代收于大规模集成电路和电子计算机和迅速发展,八十年代表面安装技术和九十年代多芯片组装技术的迅速发展推动了印制板生产技术的继续进步,一批新材料、新设备、新测试仪器相继涌现.印制电路生产动手术进一步向高密度,细导线,多层,高可靠性、低成本和自动化连续生产的方向发展。随着微型器件制造和表面安装技术的发展，促使印制板的制造技术的革新和改进的速度更快，特别是电路图形的导线宽度目前国外广泛采用是引脚间通过三根导线、达到实用化阶段的导线宽度是引脚间通过4-5根导线，并向着更细的导线宽度发展。为适应SMD多引线窄间距化，实现PCB板布线细线化。正在普及的工艺是:普遍采用CAD/CAM系统，从设计提供的数据通过制造系统转换成生产用的资料；在原材料方面采用薄铜箔和薄干膜光刻胶；由于窄间距要求PCB板表面具有光面平坦的铜表面，以便制作微型焊盘和具有细线及其窄间距的电路图形；所使用的基材应具有较高的热冲击能力，以使PCB板在电装过程中经过多次也不会产生气泡、分层及焊盘鼓起等缺陷，确保表面安装组件的高可靠性；并采用高粘度铜箔和改性环氧树脂确保在焊接温度下保持其足够的粘合强度、并还应具有高的尺寸稳定性，确保制作过程精细电路图形定位的一致性和准确性的要求。总之，细导线化、窄间距化的PCB板制造技术发展速度是很快的，要想跟上世界先进的技术水平，就必须了解目前国外在这方面的发展动态。2PCB原理图1□图2.1PCB原理图1□图2.1PCB原理图3操作步骤（1）新建原理图。这是设计一副原理图的第一个步骤。（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，方便具体的原理图设计操作。（3） 装载元件库。装载元件库就是将需要用到的元件库添加到系统中（4）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。（5）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。（6）注解。为了设计的美观和清晰，可以对原理图进行必要的文字注释和图片修饰，这些都对以后的PCB设置没有影响，也是为了方便自己和他人读图。（7）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，这一点可以借助PROTEL99SE提供的电气检查功能（DRC）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的浪费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。保存、打印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。如果需要可以对原理图进行打印或制作各种输出文件。4运行结果5心得体会通过本次SP180SUSB编程器电路的PCB设计，最终在DXP2004的平台下得到了此电路的一张四层印制电路板，其规格尺寸为46mmx75mm,电路板上有以at89c51为核心的元器件52个。此电路使用USB端口通讯和供电，有电源和烧写状态指示灯，可直观了解编程器当前状态，编程过程中的芯片判断、擦除、烧写各种操作完全由编程器上的监控芯片控制，不受PC配置及其主频的影响，烧写非常稳定可靠。经过烧写一片8k的AT89C51仅需要4"，烧写加校验6"40。可支持任何器件的所有编程器操作命令。可自由设置自动编程的操作内容，支持一键编程操作，编程结束声音提示功能，还可以选择中文简体，中文繁体，英文三种语言界面。参考文献郭勇.ProtelDXP2004SP2印制电路板设计教程.第一版.机械工业出版社,2014