6復(fù)雜雙面貼片印刷電路板的設(shè)計方案及其小型工業(yè)干膜法制作

第6章簡潔雙面印刷電路板設(shè)計及其小型工業(yè)干膜法制作本章以單片機學(xué)習(xí)儀完整板的設(shè)計與制作為教學(xué)項目,從該產(chǎn)品的方案分析、原理圖符號籌備、原理圖繪制、元器件封裝籌備、印刷電路板設(shè)計、文檔整理與輸出及其印刷電路板的小型工業(yè)干膜法制作等工作流程支配本章的教學(xué)內(nèi)容。針對該項目電路規(guī)模大的特點采納層次原理圖的設(shè)計方法，所用元器件以貼片封裝為主.本章作為印刷電路板設(shè)計與制作的最高階段，在前面章節(jié)學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，應(yīng)該逐步獨立完成設(shè)計制作，本章以給出設(shè)計任務(wù)和任務(wù)結(jié)果為主，讀者可以依據(jù)設(shè)計任務(wù)獨立完成設(shè)計工作。教知識重點任務(wù)書、絲印與項目自檢工作規(guī)范、原理圖符號籌備、層次原理圖繪制、元器件封裝籌備、印刷電路板設(shè)計、文檔整理與輸出、印刷電路板的小型工業(yè)干膜法制作、綜合訓(xùn)練知識難點層次原理圖的設(shè)計方法、小型工業(yè)干膜法推舉教學(xué)方法依據(jù)設(shè)計制造流程通過多媒體進行操作演示、分組練習(xí)建議學(xué)時21學(xué)時學(xué)推舉學(xué)習(xí)方法參考教材和老師演示，分組完成項目設(shè)計制作任務(wù)必須掌握的理論知識絲印及項目自檢工作規(guī)范、原理圖符號籌備、層次原理圖繪制、元器件封裝籌備、印刷電路板設(shè)計、文檔整理與輸出、印刷電路板的小型工業(yè)干膜法制作必須掌握的技能簡潔雙面貼片印刷電路板的設(shè)計及其小型工業(yè)干膜法制作技能教學(xué)導(dǎo)航教學(xué)導(dǎo)航6.1任務(wù)書單片機學(xué)習(xí)儀完整板方案分析單片機學(xué)習(xí)儀完整板方案分析單片機學(xué)習(xí)儀完整板原理圖符號準(zhǔn)備單片機學(xué)習(xí)儀完整板原理圖繪制單片機學(xué)習(xí)儀完整板元器件封裝準(zhǔn)備單片機學(xué)習(xí)儀完整板印刷電路板設(shè)計單片機學(xué)習(xí)儀完整板的小型工業(yè)干膜法制作單片機學(xué)習(xí)儀完整板文檔整理與輸出任務(wù)書知識分布網(wǎng)絡(luò)知識分布網(wǎng)絡(luò)1.單片機學(xué)習(xí)儀完整板方案分析針對項目任務(wù)和客戶溝通,正確引導(dǎo)客戶能夠?qū)⒆约旱膶嶋H需求用較為適當(dāng)?shù)募夹g(shù)語言進行表達(dá)（或者由相關(guān)技術(shù)人員幫助表達(dá)）以明確項目的過程。這個過程中包含了對要設(shè)計的印刷電路板基本電路功能和模塊電路的確立和設(shè)計制作活動.2.單片機學(xué)習(xí)儀完整板原理圖符號籌備單片機學(xué)習(xí)儀完整板電路的層次原理圖如下：圖6-1—1（a）總圖(master。SchDoc）、6-1—1(b)接口電路1（jiekou1.SchDoc）、6—1—1（c）微掌握器電路（MCU.SchDoc）及6-1—1(d)接口電路2（jiekou2.SchDoc）.該電路的物料清單BOM(BillofMaterial）參見表6-1—1所示.設(shè)計者應(yīng)該依據(jù)原理圖和物料清單籌備原理圖符號，填寫如表6—1-2所示的原理圖符號清單。單片機學(xué)習(xí)儀完整板電路中沒有支配需要通過原理圖符號庫編輯器進行繪制的特殊元器件，全部原理圖符號來源于Protel2004自帶的符號庫和單片機學(xué)習(xí)儀簡化板電路繪制過程中創(chuàng)建的簡化板庫文件（jianhuaban.SCHLIB）.圖6-1-1（a）總圖（master.SchDoc）6—1-1（b）接口電路1（jiekou1。SchDoc）6—1—1（c）微掌握器電路（MCU.SchDoc）6-1—1（d）接口電路2（jiekou2。SchDoc)表6—1-1單片機學(xué)習(xí)儀完整板電路物料清單元件標(biāo)識（Designator）元件描述（Comment）實物圖元件標(biāo)識（Designator)元件描述（Comment）實物圖C1、C810uF電解電容C2、C322pF貼片電容C4、C6、C7、C13～C180。1uF貼片電容C547uF電解電容C9~C121uF電解電容R1、R12、R13（10K)；R3、R34、R35（5。1K)；R4、R5、R7、R9、R14～R16、R25（1K）；R8（100）；R10、R11（4。7K）;R17～R24（330）；R26（2K)；R32、R33（10）；R3110K`D1、D2、D3貼片二極管LED1～LED11貼片發(fā)光二極管BL1BellK1SPDTS1～S20SW-PB輕觸按鍵SW1SW-DPDT雙刀雙擲電源開關(guān)VT1、VT2（S9012）；VT3（S9013）Y1（11.0592M）、Y2（32768K)晶振J1（Header4、標(biāo)準(zhǔn)4腳插孔）；J10(Header5、標(biāo)準(zhǔn)5腳插孔）；P0～P3（Header8、標(biāo)準(zhǔn)8腳插孔）J6（標(biāo)準(zhǔn)3腳插針）、J8（標(biāo)準(zhǔn)2插針)Header3Header2J2（Header8X2標(biāo)準(zhǔn)雙列16腳插針）；J3（Header3X2標(biāo)準(zhǔn)雙列6腳插針)；J4（Header6X2標(biāo)準(zhǔn)雙列12腳插針）；J5(Header5X2標(biāo)準(zhǔn)雙列10腳插針）；PU1（Header20X2標(biāo)準(zhǔn)雙列40腳插針）J4DConnector9D型9腳連接器U2LM7805CT三端穩(wěn)壓器U3MAX232CSE串行通訊電路U4DS18B20溫度傳感器U5ST24C02M1EEPROM存儲器U6、U7MC74HC574DWU8SN74HC138DU9DS1302S時鐘芯片DS1SM3381紅外接收模塊J7PWR2.52.5寸電源插孔U1STC89C52RCR2（5.1K×8排電阻)R6（1K×8排電阻)LDS1~LDS42LED—CC—RDU121602Y2(32768K)晶振表6—1—2原理圖符號清單元件在庫中名稱（LibraryRef）元件標(biāo)識（Designator）元件描述（Comment）所在原理圖庫元件說明3。單片機學(xué)習(xí)儀完整板原理圖繪制原理圖繪制包含對硬件設(shè)計人員的原理圖導(dǎo)入或者草圖的重新繪制.本項目要求應(yīng)用層次原理圖的繪制方法，繪制如圖6-1-1（a）總圖（master。SchDoc)、6-1-1（b）接口電路1（jiekou1。SchDoc)、6-1—1(c）微掌握器電路(MCU。SchDoc)及6-1-1（d)接口電路2（jiekou2。SchDoc)所示的單片機學(xué)習(xí)儀簡化板電路原理圖，通過繪制過程掌握層次原理圖的繪制技巧。4.單片機學(xué)習(xí)儀完整板元器件封裝籌備為圖6—1—1（a）、（b）、（c）及（d）所示單片機學(xué)習(xí)儀完整板電路中的元器件籌備封裝，完成封裝設(shè)置，簡略包括元器件封裝清單及特殊元器件封裝庫繪制，填寫表6—1—3所示的單片機學(xué)習(xí)儀完整板電路元器件封裝清單.對能夠在已有PCB封裝庫中找到對應(yīng)封裝的元件，選用封裝時應(yīng)確認(rèn)選用的封裝與元器件實物外形輪廓、引腳間距、通孔直徑等嚴(yán)格全都。對于在PCB封裝庫中找不到對應(yīng)封裝的元件，應(yīng)依據(jù)器件資料建立元件封裝，保證絲印與實物相符合，格外是新建立的電磁元件、自制結(jié)構(gòu)件元件庫是否與元件的資料相符合,新器件的封裝應(yīng)能夠滿意不同工藝（回流焊、波峰焊、通孔回流焊)的要求。依據(jù)本章教學(xué)的支配，對PCB封裝庫中找不到對應(yīng)封裝的特殊元器件,使用PCB封裝庫編輯器繪制這些特殊元器件的封裝庫文件,并在此基礎(chǔ)上完成單片機學(xué)習(xí)儀完整板電路元器件封裝清單填寫（表6—1-3）和封裝設(shè)置。表6-1-3單片機學(xué)習(xí)儀完整板電路元器件封裝清單元件在庫中名稱（LibraryRef)元件標(biāo)識（Designator）元件描述（Comment）封裝名稱（Footprint）所在封裝庫5.單片機學(xué)習(xí)儀完整板印刷電路板設(shè)計為圖6-1-1(a)、（b）、（c）及（d）所示單片機學(xué)習(xí)儀完整板電路設(shè)計印刷電路板,通過此內(nèi)容的學(xué)習(xí)使學(xué)習(xí)者嫻熟掌握雙面貼片印刷電路板的板型規(guī)劃、電路板布局、設(shè)置布線約束條件、布線前仿真、布線及設(shè)計自檢等工作。圖6-1-2（a）單片機學(xué)習(xí)儀完整板電路印刷電路板尺寸圖圖6-1—2（b）單片機學(xué)習(xí)儀完整板電路印刷電路板布局參考圖圖6—1-2(c)單片機學(xué)習(xí)儀完整板電路印刷電路板布線參考圖圖6-1-2（d）單片機學(xué)習(xí)儀完整板電路印刷電路板3D效果圖圖6—1-2（e）單片機學(xué)習(xí)儀完整板電路印刷電路板實物圖可供參考的PCB尺寸圖如圖6-1—2（a）所示，圖中標(biāo)明的外形尺寸、安裝孔大小及禁止布線區(qū)等相關(guān)尺寸，可作為PCB設(shè)計的參考.圖6-1-2（b）為單片機學(xué)習(xí)儀完整板電路元件布局參考圖；圖6—1—2（c)為單片機學(xué)習(xí)儀完整板電路布線參考圖；圖6—1—2（d）該印刷電路板的3D效果圖,圖6-1-2（e）為該印刷電路板實物圖。6。單片機學(xué)習(xí)儀完整板文檔整理與輸出技術(shù)文檔整理階段的主要工作是將設(shè)計過程中的技術(shù)文檔按電路板設(shè)計與制作組織結(jié)構(gòu)的要求組合起來，形成一個完整技術(shù)文檔系統(tǒng)，同時依據(jù)存檔和制作的需要對必須的文檔進行輸出。7.單片機學(xué)習(xí)儀完整板的小型工業(yè)干膜法制作通過小型工業(yè)干膜法制作單片機學(xué)習(xí)儀完整板電路印刷電路板。6.2絲印及項目自檢工作規(guī)范知識分布網(wǎng)絡(luò)知識分布網(wǎng)絡(luò)絲印規(guī)范絲印規(guī)范項目自檢規(guī)范工作規(guī)范6。2.1絲印規(guī)范1。全部元器件、安裝孔及定位孔都有對應(yīng)的絲印標(biāo)號。2。絲印字符盡量遵循從左至右、從下往上的原則，對于電解電容、二極管等極性器件，在每個功能單元內(nèi)盡量保持方向全都.3.為了保證器件的焊接牢靠性,要求器件焊盤上無絲印；為了保證搪錫錫道的連續(xù)性,要求需搪錫的錫道上無絲?。粸榱吮阌谄骷逖b和維修，器件標(biāo)號不應(yīng)被安裝后的器件遮擋;絲印不能壓在導(dǎo)通孔、焊盤上,以免開阻焊窗時造成部分絲印丟失，影響識別。絲印間距大于5mil。4.有極性元器件其極性在絲印圖上應(yīng)標(biāo)識清楚，極性方向標(biāo)記要易于辨認(rèn)。5.有方向的接插件其方向在絲印上標(biāo)識清楚。6。在PCB板面空間允許的情況下，PCB上應(yīng)有42×6的條形碼絲印框，條形碼的位置應(yīng)考慮便利掃描。7.PCB文件上應(yīng)有板名、日期、版本號等制成板信息絲印,位置明確、醒目。8。PCB上應(yīng)有廠家完整的相關(guān)信息及防靜電標(biāo)識。9.PCB上器件的標(biāo)識符必須和BOM清單中的標(biāo)識符號全都.10。平安規(guī)范要求1）保險管的平安規(guī)范標(biāo)識齊全保險絲四周應(yīng)該有6項完整的標(biāo)識，包括保險絲序號、熔斷特性、額定電流值、防爆特性、額定電壓值及英文警告標(biāo)識。若PCB上沒有空間排布英文警告標(biāo)識，可將工，英文警告標(biāo)識放到產(chǎn)品的使用說明書中說明。2）PCB上危險電壓區(qū)域應(yīng)標(biāo)注高壓警示符PCB的危險電壓區(qū)域部分應(yīng)用40mil寬的虛線與平安電壓區(qū)域隔離，并印上高壓危險標(biāo)識和“DANGER！HIGHVOTAGE”，高壓警示符如圖6-2—1所示：圖6—2-1高壓警示符3)PCB板五項平安規(guī)范標(biāo)識(UL認(rèn)證標(biāo)志、生產(chǎn)廠家、廠家型號、UL認(rèn)證文件號、阻燃等級）齊全。6.2。2項目自檢規(guī)范如果不需要評審組進行設(shè)計評審,可自行檢查以下項目。1.檢查高頻、高速、時鐘及其他脆弱信號線，是否回路面積最小、是否遠(yuǎn)離干擾源、是否有多余的過孔和繞線、是否有垮地層分割區(qū)。2。檢查晶體管、變壓器、光藕及電源模塊下面是否有信號線穿過，應(yīng)盡量避開在其下穿線，格外是晶體管下面應(yīng)盡量鋪設(shè)接地的銅皮。3.檢查定位孔、定位件是否與結(jié)構(gòu)圖全都，ICT定位孔、SMT定位光標(biāo)是否加上并符合工藝要求。4.檢查器件的序號是否按從左至右的原則歸宿無誤，并且無絲印掩蓋焊盤；檢查絲印的版本號是否符合版本升級規(guī)范，并標(biāo)識出.5.報告布線完成情況是否百分之百；是否有線頭;是否有孤立的銅皮。6。檢查電源、地的分割正確；單點共地已作處理。7。檢查各層光繪選項正確,標(biāo)注和光繪名正確。8.輸出光繪文件，用CAM350檢查、確認(rèn)光繪正確生成。9。按規(guī)定填寫PCB設(shè)計（歸檔)自檢表，連同設(shè)計文件一起提交給工藝設(shè)計人員進行工藝審查。10.對工藝審查中發(fā)現(xiàn)的問題,樂觀改進，確保單板的可加工性、可生產(chǎn)性和可測試性.6.3單片機學(xué)習(xí)儀完整板方案分析依據(jù)印刷電路板設(shè)計制作的流程,在方案分析階段確定了單片機學(xué)習(xí)儀完整板電路的電路基本功能和模塊電路劃分，以此作為后續(xù)印刷電路板設(shè)計尤其是印刷電路板布局的依據(jù)，簡略內(nèi)容見表6-3—1。表6—3—1單片機學(xué)習(xí)儀完整板電路印刷電路板項目方案分析表基本電路功能單片機MCU電路、電源供電電路、RS232串口通訊電路、流水燈電路、獨立鍵盤電路、繼電器電路、蜂鳴器電路、矩陣鍵盤電路、片選信號電路、LED數(shù)碼管電路及1602LCD等電路的原理介紹參考單片機學(xué)習(xí)儀電源電路、單片機學(xué)習(xí)儀小系統(tǒng)電路及單片機學(xué)習(xí)儀簡化板電路的相關(guān)介紹。單片機學(xué)習(xí)儀完整板電路在簡化板電路的基礎(chǔ)上增加了溫度傳感器電路、紅外檢測電路、EEPROM電路及精密時鐘電路。以U4（DS18B20)為核心構(gòu)成精密溫度傳感器電路，可以實現(xiàn)溫度的精確測量.DS1構(gòu)成紅外檢測電路，可編程實現(xiàn)對紅外信號的檢測。以U5（ST24C02M1）為核心的電路為EEPROM電路，可編程實現(xiàn)對I2C類器件的掌握.以U9（DS1302S）為核心的電路為精密時鐘電路，可實現(xiàn)精密時鐘掌握.模塊電路劃分液晶顯示電路:U12（LCD1602)、VT3、R31、R32、R33、R34及R35；片選信號電路：U8、J10及C17;8位LED數(shù)碼顯示電路：U6、U7、LDS1—LDS4、R17—R24、C15及C16；4×4矩陣鍵盤電路:S5—S20;電源供電電路含：J7、D1、C5、C6、D2、U2、C7、C8、SW1、J3、R4及LED1;RS232串口通訊接口：R5、LED2、U3、C9、C10、C11、C12、J9及C13;單片機小系統(tǒng)電路:C1、S1、R1、C2、C3、Y1、U1、R2、R3、C4、P0、P1、P2、P3、PU1、J1、J2、J3、J4、J5及J6；蜂鳴器電路：VT1、BL1、R7及R8；獨立鍵盤電路：S2、S3、S4、R14、R15及R16；流水燈電路：LED3—LED10及排電阻R6；紅外檢測電路：DS1；溫度傳感器電路：U4（DS18B20)、R11；EEPROM電路:U5（ST24C02M1）R12、R13及C14；精密時鐘電路：U9（DS1302S）、R25、R26、J8、C18及Y2；繼電器電路：VT2、K1、LED11、R9、R10及D3.6。4單片機學(xué)習(xí)儀完整板原理圖符號籌備單片機學(xué)習(xí)儀完整板原理圖符號準(zhǔn)備新建PCB工程文檔和原理圖文件單片機學(xué)習(xí)儀完整板原理圖符號準(zhǔn)備新建PCB工程文檔和原理圖文件原理圖符號準(zhǔn)備知識分布網(wǎng)絡(luò)6.4.1新建PCB工程文檔和原理圖文件建立專用“wanzhengban"文件夾，在該文件夾中新建工程文檔“wanzhengban.PrjPCB"和原理圖文件“master。Schdoc”,簡略操作如下.1.在Windows中建立專用的“wanzhengban”文件夾,將全部與該工程設(shè)計有關(guān)的文件都存放在此文件夾下。2.在Window桌面單擊【開頭】/【程序】/【Altium】/【DXP2004】菜單選項，啟動Protel2004。3.執(zhí)行菜單命令【File】/【New】/【Project】/【PCBProject】，添加一個新的文件名為“PCB_Project1。PrjPCB”工程文檔。4。執(zhí)行菜單命令【File】/【SaveProjectAs】，在另存為對話框中將該工程保存的默認(rèn)位置（安裝名目\Altium2004\Examples)改到指定的文件夾（\wanzhengban).在文件名輸入欄內(nèi)輸入文件名為“wanzhengban.PrjPCB",保存并退出另存為對話框.5.執(zhí)行菜單命令【File】/【New】/【Schematic】，在“wanzhengban。PrjPcb"工程文檔的“SourceDocuments”文件夾下，添加（鏈接)“Sheet1.SchDoc”的原理圖文件.6。執(zhí)行菜單命令【File】/【Save】,在文件保存對話框的文件名欄中鍵入“master。Schdoc",保存并退出保存對話框。執(zhí)行完上述操作后，Protel2004的工作區(qū)面板【Projects】如圖1所示，“wanzhengban"文件夾中新建的工程文檔和原理圖文件如圖2所示。圖1工作區(qū)面板【Projects】圖2“wanzhengban”文件夾6。4.2原理圖符號籌備在原理圖符號籌備過程中,對于事先知道要取用的元器件所在的原理圖符號庫文件，可以直接加載該庫文件；對于一些不知道所屬庫文件的元器件，可以利用庫搜尋功能，搜尋到庫文件并加載到Protel2004系統(tǒng)中來.針對圖6—1—1所示的單片機完整板電路，讀者可以利用上述兩種方法籌備原理圖符號并填寫表6—1-2所示的原理圖符號清單。單片機學(xué)習(xí)儀完整板電路中沒有需要通過原理圖符號庫編輯器進行繪制的特殊元器件，全部原理圖符號來源于Protel2004自帶的符號庫和單片機學(xué)習(xí)儀簡化板電路繪制過程中創(chuàng)建的簡化板庫文件（jianhuaban。SCHLIB）。表1給出了單片機學(xué)習(xí)完整板電路全部元器件在原理圖符號庫文件中的名稱（LibraryRef)及所屬的原理圖符號庫以供參考。對于表1中部分特殊元器件：U1、R2、R6、LDS1～LDS4、U12、PU1及J7，在上一章單片機學(xué)習(xí)儀簡化板電路繪制過程中，已經(jīng)創(chuàng)建過這些元器件符號,可以將簡化板庫文件（jianhuaban.SCHLIB）直接加載到當(dāng)前的Protel2004系統(tǒng)中來。紅外接收頭DS1可以用MiscellaneousConnectors。IntLib(Altium2004\Library）庫中的Header3代替。表1單片機學(xué)習(xí)儀完整板電路元器件所屬庫清單元件在庫中名稱（LibraryRef）元件標(biāo)識（Designator）元件描述（Comment）所屬原理圖庫元件說明CAPPol2C1、C810uFMiscellaneousDevices.IntLib(Altium2004\Library)電解電容CAPC2、C322pF貼片電容CAPC4、C6、C7、C13~C180.1uF貼片電容CAPPol2C547uF電解電容CAPPol2C9～C121uF電解電容Res2R1、R12、R1310K貼片電阻Res2R3、R34、R355.1K貼片電阻Res2R4、R5、R7、R9、R14～R16、R251K貼片電阻Res2R8100貼片電阻Res2R10、R114。7K貼片電阻Res2R17～R24330貼片電阻Res2R262K貼片電阻Res2R32、R33100貼片電阻RPotR3110K3296型多圈電位器Diode1N4001D1、D2、D31N4001貼片二極管LED0LED1~LED11LED貼片發(fā)光二極管BellBL1THDZ蜂鳴器Relay-SPDTK1HRS1H—S—DC5V單刀雙擲繼電器SW—PBS1～S20SW—PB輕觸按鍵SW—DPDTSW1SW-DPDT雙刀雙擲電源開關(guān)PNPVT1、VT2S9012三極管PNPVT3S9013三極管XTALY111.0592M晶振XTALY232768K晶振Header3DS1SM3381MiscellaneousConnectors.IntLib（Altium2004\Library）紅外接收頭Header4J1Header4標(biāo)準(zhǔn)四腳插孔Header8X2J2Header8X2標(biāo)準(zhǔn)雙列16腳插針Header3X2J3Header3X2標(biāo)準(zhǔn)雙列6腳插針Header6X2J4Header6X2標(biāo)準(zhǔn)雙列12腳插針Header5X2J5S5XISP標(biāo)準(zhǔn)雙列10腳插針Header3J6Header3標(biāo)準(zhǔn)3腳插針Header2J8EXTPOW標(biāo)準(zhǔn)2腳插針Header5J10Header5標(biāo)準(zhǔn)5腳插孔Header8P0~P3Header8標(biāo)準(zhǔn)8腳插孔DConnector9J9DB9D型9腳連接器LM7805CTU2LM7805CTNSCPowerMgtVoltageRegulator。IntLib(Altium2004\Library\NationalSemiconductor\)三端穩(wěn)壓器MAX232CSEU3MAX232CSEMaximCommunicationTransceiver。IntLib(Altium2004\Library\Maxim)串行通訊電路（貼片）DS1820U4DS18B20DallasSensorTemperatureSensor.IntLib（ALTIUM2004\Library\DallasSemiconductor）溫度傳感器ST24C02M1U5ST24C02M1STMemoryEEPROMSerial。IntLib(ALTIUM2004\Library\STMicroelectronics)EEPROM存儲器(貼片）MC74HC574DWU6、U7MC74HC574DWMotorolaLogicFlip-Flop.IntLib（ALTIUM2004\Library\Motorola）鎖存器（貼片）SN74HC138DU8SN74HC138DTILogicDecoderDemux。IntLib（ALTIUM2004\Library\TexasInstruments)3-8譯碼器（貼片）DS1302SU9DS1302S（ALTIUM2004\Library\DallasSemiconductor)時鐘芯片(貼片）STC89C52U1STC89C52RCjianhuaban。SCHLIB（自建庫\簡化板電路庫文件\）兼容51系列的單片機ResPackR25.1K×89腳排電阻ResPackR61K×89腳排電阻2LED-CC-RDLDS1～LDS4LG3621AH2位共陽數(shù)碼管LCD1602U121602液晶顯示屏1602Header40PU1Header40標(biāo)準(zhǔn)雙列40腳插針PWR2.5J7PWR2.52。5寸電源插孔6。5單片機學(xué)習(xí)儀完整板原理圖繪制單片機學(xué)習(xí)儀完整板原理圖繪制單片機學(xué)習(xí)儀完整板原理圖繪制設(shè)置原理圖選項及繪制總圖放置子圖元器件及子圖布局子圖原理圖布線檢查、校對、修飾及線路再調(diào)整文檔保存及輸出知識分布網(wǎng)絡(luò)知識分布網(wǎng)絡(luò)對于簡潔電路，ProtelDXP供應(yīng)了多種繪制方法，其中層次式電路的設(shè)計方法是最常用的方法之一。層次電路的設(shè)計思想是：首先對比較簡潔的電路進行功能劃分；然后設(shè)計一個系統(tǒng)總圖，總圖主要由功能方塊圖(子圖符號）來組成，以展現(xiàn)各個功能單元之間的系統(tǒng)關(guān)系；最后分別繪制各個功能電路圖。層次電路圖設(shè)計的關(guān)鍵在于正確地傳遞層次間的信號,信號的傳遞主要通過放置電路子圖符號、子圖出入端口和輸入/輸出端口來實現(xiàn)。通常在總圖中使用子圖符號,每個子圖符號必必要有與之對應(yīng)的電路圖(即子圖)存在。子圖符號的內(nèi)部有子圖出入端口，在與子圖符號相對應(yīng)的子圖中必須有輸入/輸出端口與子圖符號中的子圖出入端口相對應(yīng)，且必須同名。層次電路圖的設(shè)計可以采納自上而下和自下而上的層次電路設(shè)計方法.自上而下的層次電路設(shè)計方法對應(yīng)的菜單命令為：“CreateSheetFromSymbol”，即由電路方塊圖產(chǎn)生與方塊圖相對應(yīng)的電路原理圖(即子圖）。自上而下的層次電路設(shè)計是先設(shè)計包含子圖符號的總圖,如6-1-1（a）總圖（master.SchDoc)。然后再由總圖中的各個子圖符號創(chuàng)建與之相對應(yīng)的子圖(如6-1-1（b）接口電路1（jiekou1.SchDoc）、6-1—1(c）微掌握器電路（MCU。SchDoc)及6—1—1（d)接口電路2(jiekou2.SchDoc））。由圖6—1—1（a）、（b)、（c）及（d)構(gòu)成單片機學(xué)習(xí)儀完整板電路的層次原理圖。自下而上的層次電路設(shè)計方法對應(yīng)的菜單命令為：“CreateSymbolFromSheet”，即由電路原理圖(即子圖)產(chǎn)生與之相對應(yīng)的電路方塊圖.自下而上的層次電路設(shè)計方法是先設(shè)計各功能電路圖（即子圖，如6—1—1(b）接口電路1（jiekou1。SchDoc）、6-1—1（c）微掌握器電路（MCU。SchDoc）及6-1—1(d）接口電路2(jiekou2.SchDoc），然后創(chuàng)建一個空的所謂父圖，依據(jù)各個子圖，在空的父圖中放置與各個子圖相對應(yīng)的子圖符號，由系統(tǒng)關(guān)系繪制子圖符號的連接(如6-1-1（a）總圖(master.SchDoc）).在此,采納自上而下的層次電路設(shè)計方法繪制單片機學(xué)習(xí)儀完整板電路的層次原理圖。6。5。1設(shè)置原理圖選項及繪制總圖本章已經(jīng)為單片機學(xué)習(xí)儀完整板電路的層次原理圖繪制建立了專用“wanzhengban"文件夾，在該文件夾中新建了工程文檔“wanzhengban.PrjPCB"和原理圖文件“master.Schdoc”，可以打開原理圖文件“master。Schdoc”,進入原理圖編輯器環(huán)境。1.設(shè)置原理圖選項執(zhí)行菜單命令【Design】/【DocumentOptions】，在彈出的文檔選項【DocumentOptions】對話框中,選定【sheetOptions】標(biāo)簽，設(shè)定圖紙方向（Orientation）、標(biāo)題塊（TitleBlock）、參考邊框（ShowReference）、邊框（ShowBorder)、邊框顏色(BorderColor）、圖紙顏色（SheetColor）、鎖定柵格（Snap）、可視柵格(Visible)、電氣柵格的使能、電氣柵格大?。℅ridRange）、標(biāo)準(zhǔn)圖紙類型（StandardStyle）及自定義圖紙類型（CustomStyle)等常規(guī)設(shè)置。選定【Unit】標(biāo)簽，設(shè)定英制單位系統(tǒng)(ImperialUnitSystem）或公制單位系統(tǒng)（MetricUnitSystem)。在此，全部使用默認(rèn)設(shè)置。2。繪制總圖（master.SchDoc）總圖是層次電路圖的主圖，全部的子圖都以子圖符號的形式消滅在總圖中。1）繪制子圖符號參照圖6-1-1（a）所示的總圖（master.SchDoc)，鼠標(biāo)左鍵單擊Wiring工具欄上的按鈕或執(zhí)行菜單【Place】/【SheetSymbol】命令，光標(biāo)粘附一個子圖符號，在放置子圖符號狀態(tài)下，單擊鍵盤【tab】鍵，系統(tǒng)彈出如圖6-5—1所示的子圖符號編輯對話框。圖6-5—1子圖符號編輯對話框“Designator”欄內(nèi)輸入“MCU"，將該子圖符號命名為“MCU”；在“FileName”欄內(nèi)輸入“MCU.Schdoc”，則與之對應(yīng)的子圖文件是“MCU.Schdoc”。移動光標(biāo)到合適位置,單擊鼠標(biāo)左鍵確定子圖符號的第一頂點;向右下角移動光標(biāo)并單擊鼠標(biāo)左鍵，確定另一個頂點并完成當(dāng)前子圖符號的繪制。重要提示三個子圖符號的大小并不是一次就確定好的，可以根據(jù)接下來放置的子圖輸入/輸出端口隨時調(diào)整三個子圖符號的大小。依據(jù)同樣的方法，在左邊子圖符號的“Designator”欄內(nèi)輸入“jiekou1”，在“FileName"欄內(nèi)輸入“jiekou1.schdoc”，繪制子圖符號“jiekou1”；在右邊子圖符號的“Designator”欄內(nèi)輸入“jiekou2”，在“FileName”欄內(nèi)輸入“jiekou2。Schdoc”，繪制子圖符號“jiekou2”。完成3個子圖符號繪制之后如圖6-5—重要提示三個子圖符號的大小并不是一次就確定好的，可以根據(jù)接下來放置的子圖輸入/輸出端口隨時調(diào)整三個子圖符號的大小。圖6-5—2子圖符號的繪制2）放置子圖輸入/輸出端口鼠標(biāo)左鍵單擊【W(wǎng)iring】工具欄中的按鈕，或執(zhí)行菜單【Place】/【AddSheetEntry】命令放置子圖輸入/輸出端口，在子圖輸入/輸出端口放置狀態(tài)下，單擊鍵盤【tab】鍵，彈出的子圖輸入/輸出端口編輯對話框如圖6—5—3所示。如在子圖符號jiekou1中放置子圖輸入/輸出端口“P00”,在編輯對話框?qū)傩詸诘摹綨ame】項輸入“P00”,在【I/OType】欄的下拉列表中選擇“Input”，如圖6-5-3所示.在合適的位置單擊鼠標(biāo)左鍵放置子圖輸入/輸出端口“P00”,放置后如圖6—5—2所示。圖6-5-3子圖出入端口編輯對話框依據(jù)表6—5—1，在三個子圖符號（jiekou1、MCU及jiekou2）內(nèi)放置子圖輸入/輸出端口并設(shè)置其屬性。完成子圖輸入/輸出端口放置的總圖如圖6—5-4所示。表6-5-1三個子圖輸入/輸出端口的屬性表所在子圖符號名稱（Name）I/O類型（I/OType）名稱（Name）I/O類型（I/OType）jiekou1P00InputP14InputP01InputP15InputP02InputP16InputP03InputP17InputP04InputLCDRSInputP05InputLCDRWInputP06Input138AInputP07Input138BInputP10Input138CInputP11InputVCCUnspecifiedP12InputGNDUnspecifiedP13InputMCUP00Output138COutputP01OutputVCCUnspecifiedP02OutputGNDUnspecifiedP03OutputSW1OutputP04OutputSW2OutputP05OutputSW3OutputP06OutputLED1OutputP07OutputLED2OutputP10OutputLED3OutputP11OutputLED4OutputP12OutputLED5OutputP13OutputLED6OutputP14OutputLED7OutputP15OutputLED8OutputP16OutputBELLOutputP17OutputHongWaiOutputLCDRSOutputRELAYOutputLCDRWOutputTEMPOutput138AOutputSDAOutput138BOutputSCLOutputJiekou2SW1InputBELLInputSW2InputHongWaiInputSW3InputRELAYInputLED1InputTEMPInputLED2InputSDAInputLED3InputSCLInputLED4InputP10InputLED5InputP11InputLED6InputP12InputLED7InputVCCUnspecifiedLED8InputGNDUnspecified3）調(diào)整布局,完成導(dǎo)線連接參照圖6-1—1（a）所示的總圖（master。SchDoc），在完成子圖輸入/輸出端口放置的總圖6—5—4中使用繪制導(dǎo)線命令或工具完成導(dǎo)線連接，完成導(dǎo)線連接的總圖如圖6—5-5所示。圖6-5-4完成子圖輸入/輸出端口放置的總圖圖6-5-5導(dǎo)線連接的總圖執(zhí)行菜單命令【File】/【Save】,保存編輯好的“master。Schdoc”文檔.到此為止，總圖文檔(master。Schdoc)已經(jīng)編輯完成，接下來開頭創(chuàng)建各個子圖文檔.6.5。2放置子圖元器件及子圖布局1.由子圖符號創(chuàng)建子圖執(zhí)行菜單命令【Design】/【CreateSheetFromSymbol】,將十字形光標(biāo)移動到子圖符號“jiekou1”上,單擊鼠標(biāo)左鍵，在彈出如圖6-5—6所示的確認(rèn)對話框，單擊按鈕，保持子圖輸入/輸出端口的原始類型不變（單擊按鈕，信號方向?qū)⑷》?。系統(tǒng)自動由“jiekou1”子圖符號創(chuàng)建一個文件名為“jiekou1.Schdoc”的原理圖文檔，并將子圖符號內(nèi)的子圖輸入/輸出端口帶入子圖，用輸入/輸出端口的形式消滅在新建的“jiekou1。Schdoc"的原理圖文檔圖紙的左下角，如圖6—5—7所示。執(zhí)行菜單命令【File】/【Save】，將自動生成的“jiekou1。Schdoc”文檔保存在“wanzhengban”文件夾中。圖6—5—6確認(rèn)對話框圖6-5-7“jiekou1。Schdoc”中的輸入/輸出端口重復(fù)步驟(1），分別由子圖符號“MCU”和“jiekou2”,創(chuàng)建對應(yīng)的子圖MCU。Schdoc”和“jiekou2。Schdoc”.帶入“MCU.Schdoc”中的輸入/輸出端口如圖6—5-8（a）所示,帶入“jiekou2。Schdoc”中的輸入/輸出端口如圖6-5—8（b)所示。此時的工作區(qū)面板【Projects】如圖6-5—9所示。適當(dāng)調(diào)整輸入/輸出端口的布局，為后續(xù)子圖文件的元器件放置做好籌備。(a）“MCU。Schdoc”的輸入/輸出端口（b)“jiekou2.Schdoc”的輸入/輸出端口圖6—5-8圖6—5-9工作區(qū)面板【Projects】2。在三個子圖文件中放置元器件并布局1）放置子圖文件“jiekou1.Schdoc"的元器件并布局參考圖6—1-1(b)接口電路1(jiekou1。SchDoc）和表6-5-1單片機學(xué)習(xí)儀完整板電路元器件所屬庫清單，在子圖文件“jiekou1。Schdoc"中放置元器件。對完成元器件放置的子圖文件“jiekou1。Schdoc”進行元器件布局，完成布局后如圖6—5-10所示.圖6-5—10完成元器件放置及布局的子圖文件“jiekou1.Schdoc”2）放置子圖文件“MCU。Schdoc"的元器件并布局參考圖6-1—1（c）微掌握器電路(MCU.SchDoc）和表6—5—1單片機學(xué)習(xí)儀完整板電路元器件所屬庫清單,在子圖文件“MCU。Schdoc”中放置元器件.對完成元器件放置的子圖文件“MCU.Schdoc”進行元器件布局,完成布局后如圖6-5—11所示。3）放置子圖文件“jiekou2.Schdoc”的元器件并布局參考圖6—1—1（d）接口電路2（jiekou2。SchDoc）和表6—5—1單片機學(xué)習(xí)儀完整板電路元器件所屬庫清單,在子圖文件“jiekou2。Schdoc”中放置元器件.對完成元器件放置的子圖文件“jiekou2.Schdoc”進行元器件布局，完成布局后如圖6—5-12所示.圖6—5-11完成元器件放置及布局的子圖文件“MCU.Schdoc"圖6—5—12完成元器件放置及布局的子圖文件“jiekou2.Schdoc"6。5.3子圖原理圖布線圖6-5—13完成原理圖布線的子圖文件“MCU。Schdoc”圖6-5—14完成原理圖布線的子圖文件“MCU。Schdoc”參照前面章節(jié)介紹的方法，在已經(jīng)完成元器件放置及布局的單片機學(xué)習(xí)儀完整板層次電路的三個子圖中，使用原理圖繪制工具完成三個子圖原理圖布線。在原理圖布線時網(wǎng)絡(luò)標(biāo)簽（NetLabel)容易出錯，在此通過橢圓框選，在實際原理圖中不需要繪制。完成原理圖布線的子圖文件“jiekou1。Schdoc”如圖6—5—13所示.完成原理圖布線的子圖文件“MCU。Schdoc”如圖6—5—14所示.完成原理圖布線的子圖文件“jiekou2.Schdoc”如圖6—5—15所示。圖6—5-15完成原理圖布線的子圖文件“jiekou2。Schdoc”6。5。4檢查、校對、修飾及線路再調(diào)整只有原理圖正確才能保證印刷電路板圖的正確，如果將原理圖的錯誤帶到印刷電路板的設(shè)計中，這種錯誤的修改是十分繁瑣的，所以在原理圖繪制階段我們必須保證原理圖的正確性.原理圖的檢查、校對應(yīng)該包含兩個方面,一方面是人工檢查、校對，對比原始圖紙和新繪制的圖紙，查找出錯的地方；一方面是通過執(zhí)行編譯命令，發(fā)現(xiàn)人工檢查、校對忽視的錯誤。兩個方面應(yīng)該是相輔相成，缺一不行的。1。人工檢查、校對在人工檢查、校對層次原理圖時，常常需要在不同層次的電路之間進行切換,如總圖與子圖之間的相互切換、總圖輸入/輸出端口與子圖對應(yīng)電氣網(wǎng)絡(luò)之間的切換等。1）由總圖切換到子圖如果要從總圖“master.Schdoc”文檔切換到子圖“jiekou1.Schdoc”文檔，以便對“jiekou1.Schdoc"文檔進行編輯，可按以下步驟操作：(1)單擊“master。Schdoc”文檔標(biāo)簽，切換到原理圖編輯環(huán)境下。（2）執(zhí)行菜單命令【Tools】/【Up/DownHierarchy】，或直接單擊標(biāo)準(zhǔn)工具欄上的層次切換按鈕，此時間標(biāo)將變?yōu)槭中巍?3）移動光標(biāo)指向“jiekou1”子圖符號中央位置，單擊鼠標(biāo)左鍵即可切換到“jiekou1。Schdoc”文檔,并以最大顯示模式顯示在原理圖編輯器環(huán)境下。單擊右鍵退出切換狀態(tài)。2）由子圖切換到父圖如果要從子圖“jiekou1。Schdoc"切換到父圖“master。Schdoc”，可按以下步驟操作：（1）切換到當(dāng)前編輯的“jiekou1.Schdoc”文檔.(2）執(zhí)行菜單命令【Tools】/【Up/DownHierarchy】，或直接單擊標(biāo)準(zhǔn)工具欄上的層次切換按鈕，此時間標(biāo)將變?yōu)槭中?。?)移動光標(biāo)指向其中一個輸入/輸出端口，單擊左鍵切換到父圖，并以高亮的最大顯示模式顯示被單擊的輸入/輸出端口所對應(yīng)的子圖出入端口。單擊右鍵退出切換狀態(tài)。3）總圖輸入/輸出端口與子圖對應(yīng)電氣網(wǎng)絡(luò)之間的切換如果要查看總圖“master.Schdoc”文檔中某一個子圖輸入/輸出端口與子圖對應(yīng)電氣網(wǎng)絡(luò)之間的連接關(guān)系（如查看與子圖符號“jiekou1”的子圖輸入/輸出端口“P00”項關(guān)聯(lián)的子圖電氣網(wǎng)絡(luò)），可按以下步驟操作：（1）切換到當(dāng)前正編輯的“master.Schdoc”文檔.（2)執(zhí)行菜單命令【Tools】/【Up/DownHierarchy】，或直接單擊標(biāo)準(zhǔn)工具欄上的層次切換按鈕，此時間標(biāo)將變?yōu)槭中巍＃?）移動光標(biāo)指向子圖符號“jiekou1”的子圖輸入/輸出端口“P00”，并單擊左鍵，立即切換到子圖文件“jiekou1.Schdoc”,并以高亮模式顯示與“P00”相關(guān)聯(lián)的電氣網(wǎng)絡(luò).單擊標(biāo)準(zhǔn)工具欄上的按鈕，退出高亮顯示模式.2.執(zhí)行編譯命令當(dāng)原理圖繪制完畢后，執(zhí)行編譯項目可以發(fā)現(xiàn)原理圖中存在的電氣規(guī)章錯誤，執(zhí)行菜單命令【Project】/【CompileDocmentwanzhengban。SchDoc】，系統(tǒng)開頭編譯單片機學(xué)習(xí)儀完整板電路原理圖.當(dāng)項目被編譯時，在項目選項中設(shè)置的錯誤檢查被啟動，在彈出的【Message】窗口中顯示錯誤及警告信息，對單片機學(xué)習(xí)儀完整板電路原理圖編譯之后的【Message】窗口如圖6-5—16所示。圖6—5-16單片機學(xué)習(xí)儀完整板電路原理圖編譯的【Message】框通過報告中敘述的錯誤類型可以修改原理圖的錯誤。在【Message】對話框中單擊錯誤或警告，跳轉(zhuǎn)到原理圖違反檢查規(guī)章的地方，此時違反檢查規(guī)章的地方將高亮顯示,電路圖上其他對象將暗顯示，如圖6—5—17所示。單擊原理圖標(biāo)準(zhǔn)工具欄中的按鈕，可以撤銷違反檢查規(guī)章對象的選中狀態(tài).在【Message】對話框中顯示的錯誤或警告，基本上是違規(guī)信號完整性分析規(guī)章或電路仿真規(guī)章的，對PCB設(shè)計而言沒有影響，可以忽視這類錯誤或警告。圖6-5—17違反檢查規(guī)章的高亮顯示3。單片機學(xué)習(xí)儀完整板電路的修飾利用Protel2004的非電氣對象繪制工具對繪制完成的單片機學(xué)習(xí)儀完整板層次電路圖進行必要的修飾，使該原理圖更具可讀性和美觀性。完成繪制任務(wù)的單片機學(xué)習(xí)儀完整板層次電路圖如圖6—5—5、圖6-5-13、圖6—5—14及圖6—5-15所示.6。5.5文檔保存及輸出可以參考前面章節(jié)中介紹過的原理圖打印輸出方法，對單片機學(xué)習(xí)儀完整板電路原理圖的打印輸出進行頁面設(shè)置（PageSetup)、打印預(yù)覽（Preview)、打印機設(shè)置（PrinterSetup）和打?。≒rint)等操作。6。6單片機學(xué)習(xí)儀完整板元器件封裝籌備單片機學(xué)習(xí)儀完整板元器件封裝準(zhǔn)備特殊元器件的封裝模型繪制單片機學(xué)習(xí)儀完整板元器件封裝準(zhǔn)備特殊元器件的封裝模型繪制知識分布網(wǎng)絡(luò)知識分布網(wǎng)絡(luò)單片機學(xué)習(xí)儀完整板封裝準(zhǔn)備單片機學(xué)習(xí)儀完整板封裝準(zhǔn)備上一章元器件封裝籌備部分，介紹過通過完整繪制和相近封裝改造兩種方法，完成單片機學(xué)習(xí)儀簡化板項目中12個特殊元器件的封裝模型繪制過程.本章將連續(xù)使用這些方法繪制單片機學(xué)習(xí)儀完整板項目的特殊元器件封裝模型（紅外接收頭DS1，封裝名稱：SM3381），并在此基礎(chǔ)上完成單片機學(xué)習(xí)儀完整板項目元器件封裝籌備。6.6.1特殊元器件的封裝模型繪制1。封裝庫文件籌備AABCADD圖6—6-1封裝模型“SM3381”的外形及尺寸將專用文件夾“jianhuaban"中的封裝庫文件“jianhuaban。PcbLib"，拷貝到單片機學(xué)習(xí)儀完整板項目文件夾“wanzhengban”中,并更名為“wanzhengban。PcbLib"。雙擊該文件，以自由文件的形式打開（也可以加載到單片機學(xué)習(xí)儀完整板工程文檔中）該文件，同時打開PCB庫編輯器。在元件封裝庫管理器面板的Conponents區(qū)域，單擊鼠標(biāo)右鍵，在彈出的右鍵子菜單中執(zhí)行【NewBlankComponent】命令，新建的元件封裝名稱為“PCBComponent_1”，雙擊該封裝名稱,在彈出的元件屬性對話框中將該封裝的名稱改為“SM3381”.這樣，“wanzhengban。PcbLib”封裝庫文件將在保留原有12個封裝模型的基礎(chǔ)上，增加一個新的封裝“SM3381”,其外形及尺寸如圖6-6—1所示。簡略尺寸如下：A:50mil；B：200mil；C：100mil；D:2mm；焊盤外徑:1.5mm；焊盤孔徑：0.9mm；半圓弧半徑：2mm.2.元件封裝庫編輯系統(tǒng)環(huán)境設(shè)置依據(jù)封裝“SM3381”尺寸特點，將可視柵格2設(shè)為100mil，其他柵格的設(shè)置見圖6—6—2所示.圖6-6—2完成設(shè)置的BoardOptions對話框3。創(chuàng)建元件封裝模型1）放置焊盤首先將3號焊盤放在坐標(biāo)(0，0）位置,外形(Shape)為圓形，外徑1.5mm,孔徑0.9mm.依據(jù)焊盤之間水平間距100mil，放置2號和1號焊盤，完成放置的3個焊盤如圖6—6—3所示。圖6—6-3放置封裝“SM3381”的焊盤圖6—6-4在封裝“SM3381”上繪制半圓弧2）繪制外形輪廓通過鍵盤中的“Q"鍵切換到公制狀態(tài)下，單擊PCB庫標(biāo)準(zhǔn)工具欄中的柵格按鈕,將鎖定柵格設(shè)為0。1mm.在頂層絲印層,單擊菜單【Place】/【Arc（Center）】或使用畫弧線工具，在坐標(biāo)為（3。8，—2）的點確定圓心，繪制半徑為2mm的半圓弧，如圖6-6—4所示。由坐標(biāo)(—1。3,—2）、（8。9，—2）、(8.9，2）及（—1。3，2)畫矩形，與半圓弧形成封閉曲線，如圖6-6-1所示。3）設(shè)置元件封裝參考點單擊主菜單【Edit】/【SetReference】，設(shè)置3號焊盤為參考點。選擇存盤命令將新創(chuàng)建的元件封裝及元件庫保存,完成元件封裝“SM3381”的繪制，此時的PCB庫管理器面板(PCBLibraries）如圖6-6—5所示。圖6—6—5PCB庫管理器面板（PCBLibraries）6.6.2單片機學(xué)習(xí)儀完整板封裝籌備本章仍以表格形式給出單片機學(xué)習(xí)完整板電路全部元器件封裝模型的名稱及其所屬的庫文件，如表6-6—1所示。參照表6-6—1，加載所需的封裝庫，完成單片機學(xué)習(xí)儀完整板電路封裝模型設(shè)置。表6—6—1單片機學(xué)習(xí)儀完整板電路元器件所屬封裝庫清單元件在庫中名稱（LibraryRef）元件標(biāo)識(Designator）元件描述（Comment）封裝名稱（Footprint）所屬封裝庫CAPPol2C1、C810uFCAPPR5-5×7Capacitor—Electrolytic.PcbLib（Altium2004\Library\Pcb)CAPC2、C322pFCC2012—0805ChipCapacitor-2Contacts。PcbLib（Altium2004\Library\Pcb)CAPC4、C6、C7、C13～C180。1uFCC2012-0805ChipCapacitor-2Contacts。PcbLib（Altium2004\Library\Pcb）CAPPol2C547uFCAPPR5—10×16Capacitor-Electrolytic。PcbLib（Altium2004\Library\Pcb）CAPPol2C9、C10、C11、C121uFCAPPR2-5X5Capacitor-Electrolytic.PcbLib（Altium2004\Library\Pcb)Res2R1、R12、R1310KCR2012—0805ChipResistor-2Contacts。PcbLib（Altium2004\Library\Pcb）Res2R3、R34、R355.1KRes2R4、R5、R7、R9、R14～R16、R251KRes2R8100Res2R10、R114.7KRes2R17～R24330Res2R262KRes2R32、R33100RPotR3110KVR1wanzhengban.PCBLIB(自建庫\完整板電路庫文件\)Diode1N4001D1、D2、D31N4001CD2012-0805ChipDiode—2Contacts.PcbLib（Altium2004\Library\Pcb）LED0LED1～LED11LEDCD2012-0805ChipDiode-2Contacts.PcbLib（Altium2004\Library\Pcb）BellBL1BellBELLwanzhengban。PCBLIB（自建庫\完整板電路庫文件\）Relay-SPDTK1SPDTSPDT1SW-PBS1～S20SW-PBSW1SW—DPDTSW1SW-DPDTPOW-DPDTPNPVT1、VT2S9012BCY-W3/B。7MiscellaneousDevices.IntLib(Altium2004\Library）PNPVT3S9013BCY-W3/B.7MiscellaneousDevices。IntLib（Altium2004\Library）XTALY111。0592MBCY—W2/E4。7CrystalOscillator。PcbLib（Altium2004\Library\Pcb）XTALY232768KBCY—W2/D1。5Header4J1Header4HDR1X4MiscellaneousConnector。IntLib(Altium2004\Library）Header8X2J2Header8X2HDR2X8Header3X2J3Header3X2HDR2X3Header6X2J4Header6X2HDR2X6Header5X2J5S5XISPHDR2X5Header3J6Header3HDR1X3Header2J8EXTPOWHDR1X2Header5J10Header5HDR1X5Header8P0~P3Header8HDR1X8Header40PU1Header40HDR2X20JIANHUABAN.PCBLIB（自建庫\簡化板電路庫文件\)DConnector9J9DB9DB9FLELM7805CTU2LM7805CTTO220—HMAX232CSEU3MAX232CSENSO16默認(rèn)封裝(MaximCommunicationTransceiver。IntLib)DS1820U4DS18B20PR35默認(rèn)封裝DallasSensorTemperatureSensor。IntLib（ALTIUM2004\Library\DallasSemiconductor）ST24C02M1U5ST24C02M1SOP8默認(rèn)封裝STMemoryEEPROMSerial.IntLib（ALTIUM2004\Library\STMicroelectronics）MC74HC574DWU6、U7MC74HC574DW751D-03默認(rèn)封裝MotorolaLogicFlip—Flop.IntLib（ALTIUM2004\Library\Motorola）SN74HC138DU8SN74HC138DD016默認(rèn)封裝TILogicDecoderDemux.IntLib(ALTIUM2004\Library\TexasInstruments）DS1302SU9DS1302SSOIC8WA默認(rèn)封裝DallasPeripheralRealTimeClock.IntLib(ALTIUM2004\Library\DallasSemiconductor）PWR2。5J7PWR2.5POW—INJIANHUABAN.PCBLIB(自建庫\簡化板電路庫文件\）STC89C52U1STC89C52RCMDIP-40ResPackR25.1K×8HDR1X9MiscellaneousConnectorPCB。IntLib（Altium2004\Library）ResPackR61K×82LED—CC—RDLDS1~LDS4LG3621AH2LED—CCwanzhengban.PCBLIB（自建庫\完整板電路庫文件\）LCD1602U1216021602Header3DS1SM3381SM3381Wanzhengban.PCBLIB(自建庫\完整板電路庫文件\）在單片機學(xué)習(xí)儀完整板電路全部元器件的封裝模型加載完之后，單擊菜單命令【Reports】/【BillofMaterials】,查看原理圖的材料清單，彈出如圖6—6-6所示的工程材料清單對話框。對比表6—6-1單片機學(xué)習(xí)儀完整板電路元器件所屬封裝庫清單,確認(rèn)封裝模型加載的正確性。圖6—6—6工程材料清單6。7單片機學(xué)習(xí)儀完整板印刷電路板設(shè)計單片機學(xué)習(xí)儀完整板印刷電路板設(shè)計單片機學(xué)習(xí)儀完整板印刷電路板設(shè)計印刷電路板規(guī)劃導(dǎo)入原理圖設(shè)計規(guī)則設(shè)置（DesignRules）元件布局布線PCB驗證與特殊處理知識分布網(wǎng)絡(luò)知識分布網(wǎng)絡(luò)6。7。1印刷電路板規(guī)劃1.創(chuàng)建新的PCB文件(1）在“wanzhengban.PrjPcb"工程文檔環(huán)境下，執(zhí)行菜單命令【File】/【New】/【PCB】，系統(tǒng)在工程文檔的“SourceDocuments”文件夾下，自動添加（鏈接)一個“Sheet1.PCBDOC”的PCB文件，并打開PCB編輯器。（2）執(zhí)行菜單命令【File】/【Save】,以“wanzhengban。PCBDOC”文件名保存該文件并退出保存對話框。2.定義PCB工作板層執(zhí)行主菜單命令【Design】／【LayerStackManager…】，或在PCB編輯器的圖紙編輯區(qū)中,單擊鼠標(biāo)右鍵，從彈出的右鍵菜單中執(zhí)行【Option】／【LayerStackManager…】命令,啟動板層堆棧管理器。單片機學(xué)習(xí)儀完整板電路為雙面板PCB設(shè)計項目，可以使用Protel2004板層堆棧管理器的默認(rèn)設(shè)置。3。PCB板層顯示/顏色的設(shè)置執(zhí)行主菜單命令【Design】/【BoardLayers…】，或在PCB編輯器的圖紙編輯區(qū)內(nèi),單擊鼠標(biāo)右擊，從彈出的右鍵菜單中選擇【Option】/【BoardLayers＆Colors…】，即可打開PCB板層顯示/顏色設(shè)置對話框。單片機學(xué)習(xí)儀完整板電路PCB設(shè)計項目的板層設(shè)置與簡化板電路PCB設(shè)計項目相同，簡略的設(shè)置如圖5—7—1所示。使用的層為：頂部信號層（TopLayer）、底層信號層（BottomLayer）、機械層（MechanicalLayers）的機械層1和2、頂層助焊層（TopPaste）、底層助焊層（BottomPaste）、頂層阻焊層(TopSolder）、底層阻焊層（BottomSolder）、頂層絲印層（TopOverlay）、禁止布線層（Keep—OutLayer）、多層(Multi-Layer）.系統(tǒng)顏色(SystemColors）使用飛線(ConnectionsandFromTos）、設(shè)計規(guī)章檢查的錯誤標(biāo)記（DRCErrorMarkers）、可視柵格2、焊盤通孔（PadHoles）及過孔通孔(ViaHoles).4.PCB設(shè)計環(huán)境和格點設(shè)置執(zhí)行菜單命令【Design】/【BoardOptions…】，或在PCB編輯器的圖紙編輯區(qū)內(nèi)右擊鼠標(biāo)，在彈出的右鍵菜單中執(zhí)行【Option】/【BoardOptions…】命令，在打開的BoardOptions對話框中設(shè)置PCB板的設(shè)計環(huán)境和格點.單片機學(xué)習(xí)儀完整板電路使用英制,鎖定柵格臨時設(shè)為50mil,元件柵格設(shè)為20mil，允許電氣柵格捕獲且電氣柵格為8mil,可視柵格為線狀，其次可視柵格為100mil，設(shè)置之后的對話框如圖4-7—2所示.5。設(shè)置相對原點執(zhí)行菜單命令【Edit】/【Origin】/【Set】，或單擊有用工具欄(Utilities）中的按鈕，光標(biāo)變成十字狀，移動光標(biāo)到圖紙的適當(dāng)位置,單擊左鍵放置相對原點，此時狀態(tài)欄顯示當(dāng)前光標(biāo)所在位置的坐標(biāo)為：X：0，Y:0。6.電路板裁剪圖6-1—2（a）給出了單片機學(xué)習(xí)儀完整板電路PCB尺寸(寬度為6100mil，高度為3500mil），以設(shè)置的相對原點為（0mil，0mil)點，計算出矩形PCB板的四個頂點坐標(biāo)為:（0mil，0mil）、（6100mil，0mil）、(6100mil,3500mil）及（0mil，3500mil）.1）在PCB編輯區(qū)中，切換當(dāng)前工作層為機械層1(Mechanical1）,執(zhí)行菜單命令【Place】/【Line】，或單擊有用工具欄(Utilities）中的按鈕，鼠標(biāo)變成十字狀，單擊鍵盤快捷鍵Ctrl+End，十字光標(biāo)跳轉(zhuǎn)到相對原點（0,0)處，單擊鼠標(biāo)左鍵確定繪制PCB外框的起點,依據(jù)PCB板的四個頂點坐標(biāo)繪制封閉矩形外框。2）用鼠標(biāo)框選中在機械層1上繪制的PCB外框，執(zhí)行菜單命令【Design】/【BoardShape】/【DefineFromSelectedObjects】,系統(tǒng)將依據(jù)在機械層1上繪制的PCB外框裁剪PCB。7.定義禁止布線層由圖6-1—2（a）單片機學(xué)習(xí)儀完整板電路PCB尺寸可知，禁止布線層為矩形,且與PCB外框的每個邊間距50mil，以設(shè)置的相對原點為(0mil，0mil）點,計算出矩形禁止布線層的四個頂點坐標(biāo)為:(50mil，50mil）、（6050mil，50mil）、(6050mil，3450mil）及（50mil，3450mil）。在PCB編輯區(qū)中,切換當(dāng)前工作層為禁止布線層（Keep-OutLayer），執(zhí)行菜單命令【Place】/【Line】,或單擊有用工具欄(Utilities）中的按鈕，鼠標(biāo)變成十字狀，依據(jù)PCB板的四個頂點坐標(biāo)在禁止布線層上繪制封閉矩形外框.8.放置安裝孔圖6—1-2（a）中四個常用的直徑2.5mm的螺絲安裝孔位，孔位的中心距離電路板邊緣100mil，計算四個安裝孔中心的坐標(biāo)分別為：（100mil，100mil）、（6000mil，100mil）、（6000mil，3400mil）及（100mil,3400mil）。在PCB編輯區(qū)中，切換當(dāng)前工作層為多層（Multi-Layer），執(zhí)行菜單命令【Place】/【Pad】,或單擊繪制工具欄（Wiring）中的放置焊盤按鈕，鼠標(biāo)粘附一個焊盤，單擊鍵盤的Tab鍵，在彈出的焊盤屬性對話框中將安裝孔設(shè)置為圓形（Round），X、Y尺寸設(shè)為110mil；焊盤的通孔直徑（HoleSize）設(shè)置為110mil；去掉焊盤編號（Designator），其余項保留默認(rèn)設(shè)置.依據(jù)四個安裝孔中心的坐標(biāo)依次放置四個螺絲安裝孔。9。尺寸標(biāo)注對于前面定義的電路板，使用直線標(biāo)注（Linear）及引線標(biāo)注（Leader）在機械層2（Mechanical2）上放置必要的尺寸標(biāo)注，包括:電路板尺寸、禁止布線層尺寸、安裝孔間距、相對原點坐標(biāo)及安裝孔直徑等，標(biāo)注完成的PCB板如圖6—1—2（a）所示.6。7.2導(dǎo)入原理圖1。網(wǎng)絡(luò)表（Netlist）文件的生成1)單擊工程面板(Project）中“wanzhengban.PrjPCB”工程文檔下的“wanzhengban.SchDoc"文件，切換到原理圖編輯器環(huán)境下。2)執(zhí)行菜單命令【Design】/【NetlistForProject】/【Protel】,生成單片機學(xué)習(xí)儀簡化板電路的網(wǎng)絡(luò)表文件(）.2。設(shè)計轉(zhuǎn)換圖6-7-1更新后生成的PCB板圖在“wanzhengban.SchDoc"的原理圖編輯環(huán)境下，執(zhí)行主菜單命令【Design】／【UpdatePCBDocumentwanzhengban。PcbDoc】,或在“wanzhengban.PcbDoc”的PCB編輯環(huán)境下，執(zhí)行主菜單命令【Design】／【ImportChangesFromwanzhengban。PRJPCB】，在彈出的更改命令管理EngineeringChangeOrder（ECO）對話框中，單擊按鈕，檢查全部的變更是否都有效,當(dāng)Check欄中全為正確時,單擊按鈕，執(zhí)行全部的變更操作，執(zhí)行結(jié)果如圖6-7-1所示。6。7.3設(shè)計規(guī)章設(shè)置(DesignRules）本項目設(shè)計規(guī)章設(shè)置與單片機學(xué)習(xí)儀簡化板電路設(shè)計規(guī)章設(shè)置相同,設(shè)置過程參見單片機學(xué)習(xí)儀簡化板電路設(shè)計規(guī)章設(shè)置，在此不做重復(fù)介紹。單片機學(xué)習(xí)儀完整板電路設(shè)計規(guī)章設(shè)置如下：整個電路板平安距離（Clearance)12mil；“VCC"及“GND”網(wǎng)絡(luò)導(dǎo)線寬度（Width）15mil，布線優(yōu)先級高，其余網(wǎng)絡(luò)導(dǎo)線寬度(Width）12mil,布線優(yōu)先級低；布線層(RoutingLayers）為頂部信號層(TopLayer)和底層（BottomLayer）；孔徑尺寸（HoleSize)最大值為200mil。其余設(shè)計規(guī)章采納默認(rèn)設(shè)置。6.7.4元件布局1.單片機學(xué)習(xí)儀完整板電路元件手工布局1）修改元件標(biāo)注（Designater）的字體大小單片機學(xué)習(xí)儀完整板電路PCB板元件布局緊湊，系統(tǒng)默認(rèn)的標(biāo)注（Designater）字體較大，可以利用相像對象查找工具(FindSimilarObjects…),以任一元件的標(biāo)注（Designater)作為查找條件，全部元件的標(biāo)注（Designater）將以高亮顯示的模式顯示在PCB編輯窗口中，然后可以對查找到的對象執(zhí)行整體編輯。將文字高度（Height）修改為45mil、文字筆畫寬度（Width）修改為7mil。2）特殊元件布局參考圖6—1—2(b)所示的單片機學(xué)習(xí)儀完整板電路PCB布局參考圖，對U1、U2、U6、U7、U8、U12、LDS1～LDS4、J7、J9、PU1、S1～S20及SW1先進行布局。鼠標(biāo)左鍵雙擊元件，在彈出的元件屬性對話框中，勾選ComponentProperties欄中的Locked項,鎖定元件避開被錯誤移動。為了最大限度減小PCB的尺寸，對U12液晶模塊LCD1602的布局采納了特殊的處理，將U12通過銅腳釘墊高，在U12的下面布局了其他元件.U12并沒有依據(jù)其外形尺寸繪制封裝，而是少繪制了兩個螺絲安裝孔，這兩個未繪制的安裝孔,在U12布局完成后依據(jù)實際尺寸（與另外兩個對應(yīng)的安裝孔間距為31mm),放置兩個沒有網(wǎng)絡(luò)的焊盤來代替，焊盤外徑為4mm，孔徑都為3mm，并鎖定該安裝孔。對特殊元件布局之后的PCB板如圖6-7-2所示。圖6-7—2先對特殊元器件進行布局3）元件布局參考圖6-1—2(b)所示的單片機學(xué)習(xí)儀簡化板電路PCB布局參考圖，完成其余元件布局，如圖6-7-3所示.圖6—7—3單片機學(xué)習(xí)儀簡化板電路布局圖4）說明文字放置印刷電路板制成后為便利用戶的使用，在單片機學(xué)習(xí)儀完整板電路布局過程中,需要對電路板中部分元件的功能進行文字說明,如圖6—7-4所示（圖中全部元件的標(biāo)識Designator未顯示）。執(zhí)行菜單命令【Place】/【String】，或單擊繪制工具欄(Wiring)中的放置字符串【PlaceString】按鈕，將說明文字放置在頂部絲印層（TopOverlay）上。啟動放置字符串命令后點擊鍵盤的Tab鍵，修改文字高度（Height）為45mil、文字筆畫寬度（Width）為7mil及文字內(nèi)容(Text）.完成單片機學(xué)習(xí)儀完整板說明文字的放置，布局成功的PCB板如圖6-1-2（b)所示.圖6-7-4單片機學(xué)習(xí)儀完整板電路板的說明文字6.7。5布線單片機學(xué)習(xí)儀完整板電路先采納自動布線，然后通過手工布線對自動布線不合理的地方進行修改和調(diào)整。1.單片機學(xué)習(xí)儀完整板電路的自動布線1）自動布線設(shè)置(1）自動布線策略設(shè)置在自動布線前,除了設(shè)置設(shè)計規(guī)章以外，還需要設(shè)置自動布線的策略。單擊自動布線菜單命令【AutoRoute】/【Setup】，在彈出布線設(shè)置（SitusRoutingStrategies）對話框的RoutingStrategy（布線策略)欄中，保留對有效布線策略（AvailableRoutingStrategies）進行的設(shè)置。（2)層布線方向(EditLayerDirections）及布線規(guī)章設(shè)置（EditRules）單擊RoutingSetupReport(布線步驟報告）欄中的按鈕,在層布線方向?qū)υ捒蛑?，設(shè)置頂層信號層布線方向為垂直方向（Vertical)，底層信號層布線方向為水平方向（Horizontal）。單擊RoutingSetupReport(布線步驟報告）欄中的按鈕，在彈出的PCB設(shè)計規(guī)章和約束對話框，可以對前面設(shè)置的布線規(guī)章進行修改完善，在此保留默認(rèn)設(shè)置。2）單片機學(xué)習(xí)儀完整板電路的自動布線在前面所講的各種設(shè)置都設(shè)置好的基礎(chǔ)上，對完成布局的單片機學(xué)習(xí)儀完整板電路進行自動布線.執(zhí)行菜單命令【AutoRoute】/【All】,在彈出如圖4—7-74所示的SitusRoutingStrategies對話框中，單擊按鈕，系統(tǒng)開頭自動布線，同時彈出信息(Messages）面板。自動布線完成后，信息(Messages)面板（可以單擊面板標(biāo)簽按鈕【System】/【Messages】打開）將顯示布線完成的情況，如圖6—7-5，“Failedtocomplete0connection(s）in1Minute27Seconds.”表示在1分27秒的時間內(nèi)完成了自動布線，不成功的布線為0。圖6-7-5自動布線信息（Messages）顯示框如果顯示不成功的布線不為0,則說明自動布線沒有完全成功?？梢詫⒉季€拆除，重新布線,如果多次自動布線仍不能成功,則有可能設(shè)計規(guī)章設(shè)置不合理，比如平安間距或線寬設(shè)置太大等;也可能是元件布局不合理造成的，我們可以做相應(yīng)的調(diào)整，直至自動布線成功完成.完成自動布線的單片機學(xué)習(xí)儀完整板電路如圖6-7-6所示。圖6—7-6完成自動布線的單片機學(xué)習(xí)儀完整板電路2。單片機學(xué)習(xí)儀完整板電路的手工布線1）單片機學(xué)習(xí)儀完整板電路頂層信號層（TopLayer）的手工調(diào)整對于圖6—7—6,可以執(zhí)行菜單命令【Design】/【BoardLayersandColors…】，在彈出的BoardLayersandColors對話框中，不顯示底層信號層（BottomLayer），此時的頂層信號層（TopLayer）如圖6-7—7所示，接下來對頂層信號層(TopLayer)的自動布線進行手工調(diào)整。對于自動布線的調(diào)整可以參照項目工作規(guī)范部分相關(guān)介紹,在此只列舉四個自動布線之后的頂層信號層（TopLayer）布線不合理的地方。圖6—7—8所示的元件U2帶散熱片，其通常安裝在頂層，散熱片底下的頂層信號層（TopLayer)是禁止布線的.圖6-7—9與圖6-7—10所示的布線不合理.圖6—7-10所示的布線距離安裝孔太近，在裝配時容易造成短路故障。圖6—7-7自動布線之后的頂層信號層（TopLayer）圖6-7—8散熱片底下禁止布線圖6—7-9布線不合理圖6—7-10布線不合理圖6—7-11布線距離安裝孔太近2）單片機學(xué)習(xí)儀完整板電路底層信號層（BottomLayer）的手工調(diào)整對于圖6—7—6,可以執(zhí)行菜單命令【Design】/【BoardLayersandColors…】，在彈出的BoardLayersandColors對話框中，不顯示頂層信號層(TopLayer)，此時的底層信號層（TopLayer）如圖6—7—12所示,接下來使用同樣的方法，對底層信號層（BottomLayer）的自動布線進行手工調(diào)整。圖6-7—12自動布線之后的底層信號層(TopLayer）對自動布線之后的頂層信號層（TopLayer）和底層信號層（TopLayer)分別進行手工調(diào)整，單片機學(xué)習(xí)儀完整板電路的PCB如圖6—1—2（c)所示。6。7.6PCB驗證與特殊處理1.PCB驗證執(zhí)行菜單命令【Tools】/【DesignRuleCheck..?！?單擊彈出的設(shè)計規(guī)章檢查（DesignRuleCheck）對話框的按鈕，系統(tǒng)運行DRC,如果檢查存在問題，將彈出【Messages】面板，分