項(xiàng)目四較復(fù)雜單片機(jī)電路板設(shè)計(jì)

1、較復(fù)雜單片機(jī)電路板設(shè)計(jì),目 錄,任務(wù)一繪制原理圖元器件符號(hào),任務(wù)二繪制本項(xiàng)目封裝符號(hào),任務(wù)三繪制原理圖與創(chuàng)建網(wǎng)絡(luò)表,任務(wù)四繪制雙面印制板圖,任務(wù)五本項(xiàng)目工藝文件,項(xiàng)目四 較復(fù)雜單片機(jī)電路板設(shè)計(jì),項(xiàng)目四的任務(wù)目標(biāo)是利用電子CAD軟件Protel 99 SE完成較復(fù)雜單片機(jī)雙面印制板設(shè)計(jì)。該項(xiàng)目的重點(diǎn)一是復(fù)合式元器件符號(hào)的正確放置，二是兩位數(shù)碼管的封裝確定，三是對(duì)電路中有接機(jī)殼金屬要求元器件的處理方法，四是進(jìn)一步熟悉雙面板布線，五是了解在元器件較多、走線較多情況下怎樣對(duì)走線進(jìn)行規(guī)劃,圖4-1 項(xiàng)目四電路圖,項(xiàng)目四 較復(fù)雜單片機(jī)電路板設(shè)計(jì),項(xiàng)目四 較復(fù)雜單片機(jī)電路板設(shè)計(jì),項(xiàng)目四 較復(fù)雜單片機(jī)電路板設(shè)

2、計(jì),要求： 1根據(jù)要求繪制元器件庫(kù)中沒(méi)有提供的或需要修改的元器件符號(hào)。 2根據(jù)實(shí)際元件確定所有元器件封裝。 3根據(jù)元器件屬性列表繪制原理圖并創(chuàng)建網(wǎng)絡(luò)表文件。 4根據(jù)工藝要求繪制雙面印制板圖,項(xiàng)目四 較復(fù)雜單片機(jī)電路板設(shè)計(jì),印制板圖的具體要求： （1）印制板尺寸：寬：2560mil、高：3720mil，在印制板四角分別放置四個(gè)安裝孔，安裝孔中心位置與兩側(cè)邊的距離均為155mil，安裝孔孔徑為3.5mm，詳見(jiàn)圖4-33； （2）繪制雙面板； （3）信號(hào)線寬為20mil； （4）接地網(wǎng)絡(luò)線寬為40mil； （5）+5v、+12v的網(wǎng)絡(luò)線寬為40mil； （6）原理圖與印制板圖的一致性檢查。 5編制工

3、藝文件,項(xiàng)目四 較復(fù)雜單片機(jī)電路板設(shè)計(jì),任務(wù)一 繪制原理圖元器件符號(hào),圖4-5 項(xiàng)目四中連接器符號(hào)CT2,一、繪制B1 B1是橋式整流器符號(hào)如圖4-1中所示，這一符號(hào)在項(xiàng)目一中已繪制可以直接使用。 二、繪制連接器符號(hào)CT2 矩形輪廓：高：10格，寬：2格，柵格尺寸為10mil,三、繪制數(shù)碼管符號(hào)DG1 1、數(shù)碼管結(jié)構(gòu),任務(wù)一 繪制原理圖元器件符號(hào),圖4-6 數(shù)碼管內(nèi)部結(jié)構(gòu)與引腳排列,圖4-7 兩位數(shù)碼管符號(hào),2、本項(xiàng)目數(shù)碼管符號(hào) 圖4-7是本項(xiàng)目采用的兩位數(shù)碼管符號(hào)。從圖中可知，兩個(gè)數(shù)碼的段碼ag和小數(shù)點(diǎn)dp是并在一起的，公共端是分開(kāi)的?！?+”對(duì)應(yīng)第一個(gè)數(shù)碼的公共端，“2+”對(duì)應(yīng)第二個(gè)數(shù)碼的

4、公共端?！?+”和“2+”兩個(gè)引腳也可以稱為位選。 矩形輪廓：高：9格，寬：13格，柵格尺寸為10mil,任務(wù)一 繪制原理圖元器件符號(hào),四、繪制集成電路芯片符號(hào)U1 矩形輪廓：高：9格，寬：13格，柵格尺寸為10mil,圖4-8 項(xiàng)目四中的U1符號(hào),任務(wù)一 繪制原理圖元器件符號(hào),五、繪制集成電路芯片符號(hào)U2 矩形輪廓：高：5格，寬：7格，柵格尺寸為10mil,圖4-9 項(xiàng)目四中的U2符號(hào),任務(wù)一 繪制原理圖元器件符號(hào),六、繪制三極管符號(hào)T1 T1是NPN三極管，本項(xiàng)目采用的三極管引腳分布是基極在中間，這一符號(hào)已在項(xiàng)目二中修改完畢，可以直接使用。 七、繪制蜂鳴器符號(hào)BELL 在Miscellan

5、eous Devices.ddb中提供的蜂鳴器符號(hào)BELL中增加正極性標(biāo)志,圖4-10 蜂鳴器電路符號(hào),任務(wù)一 繪制原理圖元器件符號(hào),八、繪制電阻排符號(hào)RP1 該電路符號(hào)可以使用Miscellaneous Devices.ddb中電阻排符號(hào)RESPACK4進(jìn)行修改,圖4-11 四電阻排電路符號(hào),任務(wù)一 繪制原理圖元器件符號(hào),一、橋式整流器B1封裝 封裝參數(shù)： 元器件引腳間距離（圖4-12中焊盤(pán)的對(duì)角線距離）：250mil。 引腳孔徑Hole Size： 39mil，則焊盤(pán)直徑X-Size、Y-Size為80mil。 元器件輪廓：半徑Radius為200mil。 與元器件電路符號(hào)引腳之間的對(duì)應(yīng),

6、任務(wù)二 繪制本項(xiàng)目封裝符號(hào),圖4-12 項(xiàng)目四中的橋式整流器及封裝符號(hào),封裝符號(hào)中的焊盤(pán)號(hào)分別是1、2、3、4，引腳分布情況如圖4-12所示,二、蜂鳴器BELL封裝,任務(wù)二 繪制本項(xiàng)目封裝符號(hào),圖4-13 蜂鳴器,蜂鳴器的封裝參數(shù)為： 元器件引腳間距離：300mil； 引腳孔徑Hole Size： 39mil，則焊盤(pán)直徑X-Size、Y-Size為120mil； 元器件輪廓半徑：275mil； 與元器件電路符號(hào)引腳之間的對(duì)應(yīng)： 封裝中的焊盤(pán)號(hào)分別為1、2，在1#焊盤(pán)附近進(jìn)行正極性標(biāo)注,任務(wù)二 繪制本項(xiàng)目封裝符號(hào),圖4-14 蜂鳴器封裝符號(hào),三、無(wú)極性電容C1 C5封裝 可以直接采用系統(tǒng)在Adv

7、pcb.ddb中提供的RAD0.1。 四、電容C6封裝 封裝參數(shù)如下： 元器件引腳間距離：400mil； 引腳孔徑Hole Size： 28mil，則焊盤(pán)直徑X-Size、Y-Size為62mil； 元器件輪廓：矩形； 與元器件電路符號(hào)引腳之間的對(duì)應(yīng)： 封裝中的焊盤(pán)號(hào)也應(yīng)分別為1、2,圖4-15 項(xiàng)目四中采用的電容C6,任務(wù)二 繪制本項(xiàng)目封裝符號(hào),圖4-16 項(xiàng)目四中電容C6封裝符號(hào),五、電解電容C7封裝 電解電容C7的封裝參數(shù)與項(xiàng)目二中C4、C5的封裝相同，可以直接使用項(xiàng)目二中繪制的封裝符號(hào)。 六、電解電容C8封裝 電解電容C8與項(xiàng)目一中C2相同，可以直接使用項(xiàng)目一中繪制的C2封裝符號(hào)。 七

8、、連接器CT2封裝 連接器CT2是2.54mm十針雙排連接器，可以利用系統(tǒng)提供的Advpcb.ddb中十針連接器符號(hào)IDC10進(jìn)行修改,任務(wù)二 繪制本項(xiàng)目封裝符號(hào),圖4-17 IDC10封裝符號(hào),任務(wù)二 繪制本項(xiàng)目封裝符號(hào),圖4-18 修改后的CT2封裝符號(hào),修改后的CT2封裝符號(hào)參數(shù)： 元器件引腳間距離：2.54mm（保持IDC10封裝符號(hào)中的焊盤(pán)間距不變）； 引腳孔徑Hole Size： 28mil，則焊盤(pán)直徑X-Size、Y-Size為62mil； 元器件輪廓：矩形（無(wú)需修改）； 與元器件電路符號(hào)引腳之間的對(duì)應(yīng)： 因?yàn)镃T2的電路符號(hào)中引腳1、2、3、4、5分別都有兩個(gè)，因此焊盤(pán)號(hào)為1、

9、25也應(yīng)分別是兩個(gè)，如圖4-18所示,八、穩(wěn)壓二極管D1封裝 穩(wěn)壓二極管封裝參數(shù)： 元器件引腳間距離：400mil； 引腳孔徑Hole Size： 28mil，則焊盤(pán)直徑X-Size、Y-Size為62mil； 通過(guò)修改系統(tǒng)提供的Advpcb.ddb中二極管封裝符號(hào)DIODE0.4得到穩(wěn)壓二極管D1封裝。 將DIODE0.4封裝符號(hào)中的焊盤(pán)號(hào)分別修改為1和2，A改為1，K改為2,任務(wù)二 繪制本項(xiàng)目封裝符號(hào),圖4-19 穩(wěn)壓二極管,圖4-22 兩位數(shù)碼管實(shí)物,九、兩位數(shù)碼管DG1封裝 兩位數(shù)碼管封裝參數(shù)： 元器件引腳間距離： 兩排焊盤(pán)之間距離：500mil，每排兩個(gè)焊盤(pán)之間距離：100mil；

10、引腳孔徑Hole Size： 35mil，則焊盤(pán)直徑X-Size、Y-Size為70mil； 元器件輪廓：矩形。 與元器件電路符號(hào)引腳之間的對(duì)應(yīng)：數(shù)碼管的引腳排列如圖4-23所示。因?yàn)樵陧?xiàng)目四“任務(wù)一”中引腳號(hào)直接寫(xiě)的a、b等，焊盤(pán)號(hào)也應(yīng)與引腳號(hào)一致,任務(wù)二 繪制本項(xiàng)目封裝符號(hào),圖4-23 兩位數(shù)碼管封裝符號(hào),十、三針連接器J1封裝 J1是2.54mm三針連接器，可以直接使用Advpcb.ddb封裝庫(kù)中提供的SIP3。 十一、二針連接器J2封裝 J2是2.54mm兩針連接器，可以直接使用Advpcb.ddb封裝庫(kù)中提供的SIP2，只需修改焊盤(pán)參數(shù)。 修改后的焊盤(pán)參數(shù)如下： 焊盤(pán)孔徑Hole S

11、ize： 35mil，則焊盤(pán)直徑X-Size：70mil，Y-Size為90mil。 十二、二針連接器J3封裝 J3是3.96mm二針連接器，這一封裝符號(hào)已在項(xiàng)目二中繪制，可以直接使用,任務(wù)二 繪制本項(xiàng)目封裝符號(hào),任務(wù)二 繪制本項(xiàng)目封裝符號(hào),十三、開(kāi)關(guān)K1 K4封裝 封裝參數(shù)： 元器件引腳間距離： 兩個(gè)1#焊盤(pán)之間的距離：500mil； 1#焊盤(pán)和同列2#焊盤(pán)之間的距離：200mil； 引腳孔徑Hole Size：47mil，則焊盤(pán)直徑X-Size、Y-Size為80mil； 元器件輪廓：矩形； 與元器件電路符號(hào)引腳之間的對(duì)應(yīng)：焊盤(pán)號(hào)如圖4-24所示,圖4-24 項(xiàng)目四開(kāi)關(guān)封裝符號(hào),十四、發(fā)光

12、二極管L1 L3封裝 本項(xiàng)目采用的發(fā)光二極管與項(xiàng)目二采用的完全相同，可直接使用項(xiàng)目二中繪制的發(fā)光二極管封裝符號(hào)。 十五、電阻R1 R13封裝 直接使用Advpcb.ddb封裝庫(kù)中提供的AXIAL0.4。 十六、電阻排RP1封裝 可以直接采用Advpcb.ddb封裝庫(kù)中提供的SIP8，將焊盤(pán)尺寸稍加修改即可。 引腳孔徑Hole Size：31mil，則焊盤(pán)直徑X-Size、Y-Size為65mil,圖4-25 電阻排,任務(wù)二 繪制本項(xiàng)目封裝符號(hào),十七、電位器RW1封裝 直接采用Advpcb.ddb中提供的VR5。 十八、三極管T1封裝 可以直接使用項(xiàng)目二中采用的TO-92A封裝符號(hào)。 十九、三端

13、穩(wěn)壓器T2封裝 可以直接采用Advpcb.ddb中提供的TO-126封裝符號(hào)。 二十、集成電路芯片U1封裝 U1是雙列直插式28引腳集成電路芯片?？梢允褂肁dvpcb.ddb封裝庫(kù)中提供的DIP28，只是需要修改焊盤(pán)參數(shù)。 修改后的焊盤(pán)參數(shù)如下： 引腳孔徑Hole Size：31mil，則焊盤(pán)直徑X-Size、Y-Size為67mil,任務(wù)二 繪制本項(xiàng)目封裝符號(hào),二十一、集成電路芯片U2封裝 U2是雙列直插式八引腳集成電路芯片?？梢允褂肁dvpcb.ddb封裝庫(kù)中提供的DIP8，只是需要修改焊盤(pán)參數(shù)。 修改后的焊盤(pán)參數(shù)如下： 引腳孔徑Hole Size：31mil，則焊盤(pán)直徑X-Size、Y-

14、Size為67mil。 二十二、運(yùn)算放大器U3封裝 可以使用Advpcb.ddb封裝庫(kù)中提供的DIP8，只是需要修改焊盤(pán)參數(shù)。 修改后的焊盤(pán)參數(shù)如下： 引腳孔徑Hole Size：31mil，則焊盤(pán)直徑X-Size、Y-Size為67mil,任務(wù)二 繪制本項(xiàng)目封裝符號(hào),二十三、晶振JZ1封裝 封裝參數(shù)： 元器件引腳間距離：100mil。 引腳孔徑Hole Size： 28mil，則焊盤(pán)直徑X-Size、Y-Size為62mil。 元器件輪廓：矩形。 與元器件電路符號(hào)引腳之間的對(duì)應(yīng)： 兩側(cè)焊盤(pán)的焊盤(pán)號(hào)應(yīng)分別為1和2，中間焊盤(pán)的焊盤(pán)號(hào)為3,任務(wù)二 繪制本項(xiàng)目封裝符號(hào),圖4-27 項(xiàng)目四使用的陶瓷晶

15、振,圖4-28 項(xiàng)目四使用的晶振JZ1封裝符號(hào),在繪制圖4-1所示電路圖時(shí)需注意三個(gè)問(wèn)題，一是圖中有大量的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)，應(yīng)按照項(xiàng)目五中介紹的步驟正確放置；二是電路中有復(fù)合式元器件符號(hào)U3，U3的正確放置方法將在下面進(jìn)行介紹；三是在放置U3之前，注意先加載U3所在的元器件庫(kù)Protel DOS Schematic Libraries.ddb。 一、復(fù)合式元器件符號(hào)概念 對(duì)于集成電路，在一個(gè)芯片上往往有多個(gè)相同的單元電路。如或非門(mén)電路4001，它有14個(gè)引腳，在一個(gè)芯片上包含四個(gè)或非門(mén)，引腳7是接地端，引腳14是電源端，為芯片上的所有單元供電，如圖4-29所示。 在Protel軟件中，這四個(gè)或非門(mén)元器

16、件名稱一樣，只是引腳號(hào)不同，如圖4-30中的U1A、U1B等，這樣的元器件稱為復(fù)合式元器件,任務(wù)三 繪制原理圖與創(chuàng)建網(wǎng)絡(luò)表,任務(wù)三 繪制原理圖與創(chuàng)建網(wǎng)絡(luò)表,圖4-29 4001引腳排列圖,圖4-30 4001電路符號(hào),任務(wù)三 繪制原理圖與創(chuàng)建網(wǎng)絡(luò)表,二、放置復(fù)合式元器件符號(hào) 連續(xù)放置一個(gè)復(fù)合式元器件符號(hào)的所有單元： 在原理圖中先加載Protel DOS Schematic Libraries.ddb； 按兩下P鍵，在彈出的Place Part對(duì)話框中按圖4-31所示輸入各屬性值，單擊【Ok】按鈕，在適當(dāng)位置單擊鼠標(biāo)左鍵則放置了一個(gè)符號(hào)，此時(shí)仍彈出圖4-31所示對(duì)話框，單擊【Ok】按鈕后繼續(xù)單擊

17、鼠標(biāo)左鍵則放置4001的第2單元符號(hào)，如此操作可放置4001的所有單元。在放置過(guò)程中，單擊鼠標(biāo)右鍵可退出放置狀態(tài),任務(wù)三 繪制原理圖與創(chuàng)建網(wǎng)絡(luò)表,圖4-31 在Place Part對(duì)話框中輸入4001屬性值,任務(wù)三 繪制原理圖與創(chuàng)建網(wǎng)絡(luò)表,放置復(fù)合式元器件符號(hào)的任意單元： 在放置元器件符號(hào)過(guò)程中，當(dāng)元器件符號(hào)處于浮動(dòng)狀態(tài)時(shí)，按【Tab】鍵，調(diào)出元器件屬性對(duì)話框如圖4-32所示。在屬性對(duì)話框的第二個(gè)Part中輸入2，則放置的是第2單元，輸入3則放置第三單元，依次類推,圖4-32 放置復(fù)合式元器件符號(hào)任意單元時(shí)的屬性設(shè)置,任務(wù)四 繪制雙面印制板圖,一、規(guī)劃電路板 1繪制物理邊界 在機(jī)械層Mecha

18、nical4 Layer按印制板尺寸要求繪制電路板的物理邊界。 2繪制安裝孔 安裝孔包括過(guò)孔和過(guò)孔外圍的圓。 （1）繪制圖4-33中三個(gè)相同安裝孔 用放置過(guò)孔的方法繪制圖4-33中左上角、左下角、右下角三個(gè)安裝孔，過(guò)孔外徑Diameter設(shè)置為3mm，過(guò)孔孔徑Hole Size設(shè)置為3.5mm,圖4-33 項(xiàng)目四印制板圖物理邊界與安裝孔,任務(wù)四 繪制雙面印制板圖,在KeepOutLayer，在放置過(guò)孔的位置繪制一個(gè)與過(guò)孔孔徑相等的同心圓。 （2）繪制圖4-33右上角安裝孔 這一安裝孔利用放置焊盤(pán)的方法實(shí)現(xiàn)。 焊盤(pán)的尺寸參數(shù)是孔徑Hole Size為 3.5mm，焊盤(pán)直徑X-Size、Y-Siz

19、e為7mm。 3繪制電氣邊界 將當(dāng)前工作層設(shè)置為KeepOutLayer，在物理邊界的內(nèi)側(cè)繪制電氣邊界。 二、裝入網(wǎng)絡(luò)表 在PCB文件中執(zhí)行菜單命令Design Load Nets，將根據(jù)原理圖產(chǎn)生的網(wǎng)絡(luò)表文件裝入到PCB文件中,任務(wù)四 繪制雙面印制板圖,三、元器件布局 本項(xiàng)目的元器件布局應(yīng)注意以下幾點(diǎn)： （1）數(shù)碼管的位置 本項(xiàng)目中，按照?qǐng)D4-35的位置放置即可。 （2）發(fā)光二極管的位置 本項(xiàng)目中，按照?qǐng)D4-35的位置放置即可。 （3）開(kāi)關(guān)的位置 本項(xiàng)目中，按照?qǐng)D4-35的位置放置即可。 （4）本項(xiàng)目的核心器件是U1 U1外圍電路涉及的元器件應(yīng)盡量放置在U1附近，特別是晶振，應(yīng)盡量靠近U1,任務(wù)四 繪制雙面印制板圖,5）電源電路 本項(xiàng)目的電路中有一個(gè)包括整流、穩(wěn)壓、濾波在內(nèi)的穩(wěn)壓電路，輸入是交流，輸出是直流，為整機(jī)供電，這一部分電路最好放置在印制板一角，盡量減小電源對(duì)其它電路的影響。 （6）各輸入、輸出端子要置于板邊。 （7）電容C6應(yīng)盡量放置在以焊盤(pán)表示的安裝孔附近。 （8）將晶振JZ1的中間焊盤(pán)與GND網(wǎng)絡(luò)相連,任務(wù)四 繪制雙面印制板圖,圖4-35 完成布局后的情況,任務(wù)四 繪制雙面印制板圖,四、手工布線 1調(diào)整焊盤(pán)參