pcb設計實驗實訓箱

PCB設計實驗實訓箱功能說明：本產品以項目推動教學為理念，以培養(yǎng)印制電路板（PCB版圖）設計全流程人才為目的，方便學生在專業(yè)平臺上以個人或團隊的模式完成專業(yè)項目，形成以學生為中心的工程教育培養(yǎng)模式，培養(yǎng)學生解決復雜工程問題的能力，鍛煉學生的工程實踐能力和創(chuàng)新能力。硬件配置平臺配置可滿足PCB設計實驗實訓的算力需求。實驗箱尺寸長*寬*高為：249mm*155mm*249mm，采用220V供電，包含雙散熱口和千兆網(wǎng)口，擁有2個的USB3.0和1HDMI接口。該設備采用精致美觀大方的外觀設計，可使用較小的空間容納最多的計算節(jié)點，便于攜帶，可直接擺放于實驗室桌面，無需專業(yè)機柜部署。在國內相關產品中首屈一指。該設備足以彰顯PCB設計實驗室建設特色，是PCB設計方向教學、實驗、實訓的首選。硬件配置：1）處理器Inteli7CPU；2）硬盤SSD1TB；3）內存16G；4）網(wǎng)卡Intel千兆網(wǎng)卡；5）電源100-240VAC/DC；6）HDMI接口1個；7）3.0接口2個。系統(tǒng)及軟件環(huán)境：平臺采用基于Win10操作系統(tǒng)，用于支撐PCB設計全流程。系統(tǒng)能運行主要的原理圖設計、PCB設計軟件。滿足PCB各項設計工作的需要。實驗案例庫配置（見實驗平臺D:\Library\My_Library.olb和系列.dra文件）：本產品配置了完備的PCB設計實驗案例庫，內容涵蓋原理圖庫、PCB庫、PCB設計相關專業(yè)課程的各項設計實驗，實驗案例數(shù)量20個。封裝類制作實驗項目10個，內容如下：單邏輯器件原理圖封裝制作采用單邏輯方式制作的器件原理圖封裝。homogeneous方式制作原理圖封裝采用homogeneous方式制作的原理圖封裝。heterogeneous方式制作原理圖封裝采用heterogeneous方式制作的原理圖封裝。用表格方式制作大型復雜器件原理圖封裝表貼電阻電容PCB封裝制作使用焊盤設計軟件完成表貼阻容的焊盤制作。封裝設計軟件表貼阻容的PCB封裝制作。6、SOIC集成電路PCB封裝制作使用焊盤設計軟件設計表貼焊盤。封裝設計軟件完成PCB封裝設計。7、BGAPCB封裝制作使用焊盤設計軟件設計表貼焊盤。封裝設計軟件完成PCB封裝設計。不規(guī)則焊盤器件PCB封裝制作使用封裝設計軟件完成flash制作，并使用焊盤設計軟件設計表貼焊盤。封裝設計軟件完成PCB封裝設計。9、PQFPPCB封裝制作使用焊盤設計軟件設計表貼焊盤。使用封裝設計軟件完成PCB封裝。10、直插式器件PCB封裝制作PADDeisigner完成焊盤的制作。使用封裝設計軟件完成PCB封裝制作企業(yè)級案例配置：本產品內配置了豐富的原理圖及PCB設計案例，內容涵蓋基于單片機的開發(fā)項目PCB設計、基于FPGA試驗箱外圍系列模塊的PCB設計，以及通信類光模塊等的PCB設計，并提供了案例所需的所有原理圖封裝、PCB封裝庫。從原理圖設計軟件、PCB設計軟件的使用、約束管理器的使用、器件布局、DRC驗證、文檔的輸出等角度培養(yǎng)學生的工程實踐能力和創(chuàng)新能力，使學生掌握產品項目開發(fā)流程，具備開發(fā)能力。在項目設計過程中，融入不同層次的PCB設計知識，滿足學生對PCB及工程實踐的探索欲望，形成知識深度不斷加強、培養(yǎng)質量不斷提升的人才培養(yǎng)模式。PCB項目案例：提供10個PCB項目案例（見實驗箱內D:/Project）1.智能加濕器項目原理圖設計案例簡介：空氣加濕器在人們日常工作和生活中起著重要作用，干燥的環(huán)境會使人們的皮膚缺失水分，引發(fā)呼吸道疾病。適宜的溫濕度可以抑制病菌的滋生和傳播，提高人們的免疫力。因此，設計一種價格低廉、功耗低、具有智能控制功能的加濕器尤為重要。本項目采用STC89C52RC單片機作為主控芯片，采用DHT22溫濕度傳感器實時監(jiān)測環(huán)境溫濕度，并通過液晶顯示器顯示當前溫濕度?？梢酝ㄟ^鍵盤設置工作模式，通過對比設置好的溫濕度閾值與環(huán)境溫濕度，啟動超聲霧化裝置，實現(xiàn)環(huán)境加濕功能。需要學生自行繪制電路原理圖、生成網(wǎng)表。電路圖：本案例提供以下技術文件，學生可完成案例設計并驗證：原理圖庫文件；原理圖文件；DRC檢查結果。網(wǎng)表信息。BOM文件。本案例包括下列技術環(huán)節(jié)：使用單邏輯、多邏輯方法建立器件原理圖庫；器件功能布局、布線。在設計工具內進行schematic設計；對原理圖進行DRC檢查和網(wǎng)表輸出；2.智能加濕器項目PCB設計案例簡介：空氣加濕器在人們日常工作和生活中起著重要作用，干燥的環(huán)境會使人們的皮膚缺失水分，引發(fā)呼吸道疾病。適宜的溫濕度可以抑制病菌的滋生和傳播，提高人們的免疫力。因此，設計一種價格低廉、功耗低、具有智能控制功能的加濕器尤為重要。本項目采用STC89C52RC單片機作為主控芯片，采用DHT22溫濕度傳感器實時監(jiān)測環(huán)境溫濕度，并通過液晶顯示器顯示當前溫濕度。可以通過鍵盤設置工作模式，通過對比設置好的溫濕度閾值與環(huán)境溫濕度，啟動超聲霧化裝置，實現(xiàn)環(huán)境加濕功能。需要學生自行繪制電路原理圖、生成網(wǎng)表，并進一步的繪制出PCB版圖。電路圖：版圖：本案例提供以下技術文件，學生可完成案例設計并驗證：原理圖封裝庫；元器件PCB封裝庫；網(wǎng)表文件。BOM文件、坐標文件、光繪文件。項目原理圖。項目PCB版圖。本案例包括下列技術環(huán)節(jié)：使用焊盤設計軟件和封裝設計軟件建立PCB封裝庫；在設計工具內進行網(wǎng)表導入、器件布局、約束管理器設置；PCB布線和覆銅，并完成layout。對layout結果進行DRC驗證。設計文檔等的輸出。3.基于單片機實現(xiàn)數(shù)字時鐘原理圖、PCB設計案例簡介：電子時鐘廣泛用于生活中的各種場景，在人們的生活中不可或缺，根據(jù)不同的應用環(huán)境在國防科技、工業(yè)制造領域也有著極其重要的地位。本項目利用C51單片機進行電子時鐘設計，掌握關于中斷、定時器、數(shù)碼管等知識。以C51單片機為核心，設計一個電子時鐘，8位LED數(shù)碼管，分別顯示“時-分-秒”。顯示范圍從0小時0分0秒到23小時59分59秒，通過定時器來定時一秒鐘，每過一秒刷新一次顯示時間。通過矩陣鍵盤設置小時、分鐘和秒數(shù)的初值。按調時按鍵按下后開始進入調整時間模式，通過矩陣按鍵進行新一次時間調整，并且可以通過按鍵設置鬧鐘，當?shù)竭_鬧鐘時間時，數(shù)碼管會閃爍一段時間并停止刷新時間，當按下24-12進制切換按鍵后，時鐘顯示會在24時制和12時制之間切換。電路圖：版圖：本案例提供以下技術文件，學生可完成案例設計并驗證：1）原理圖封裝庫；2）元器件PCB封裝庫；3）網(wǎng)表文件。4）BOM文件、坐標文件、光繪文件。5）項目原理圖。6）項目PCB版圖。本案例包括下列技術環(huán)節(jié)：1）使用焊盤設計軟件和封裝設計軟件建立PCB封裝庫；2）在設計工具內進行網(wǎng)表導入、器件布局、約束管理器設置；3）PCB布線和覆銅，并完成layout。4）對layout結果進行DRC驗證。5）設計文檔等的輸出。4.USB轉串口模塊原理圖、PCB設計案例簡介：隨著大家筆記本電腦的普及，臺式機電腦越來越不再被大家使用。由于筆記本電腦的便攜性，基本不再保留DB9的串口通訊接口。所以常用的上位機軟件與被開發(fā)系統(tǒng)電路之間的連接更多的開始使用USB接口。CH341T芯片可以方便的實現(xiàn)多種接口與串口的轉換，本項目采用該芯片實現(xiàn)USB到IIC和TXD/RXD串口的轉換設計。電路圖：版圖：本案例提供以下技術文件，學生可完成案例設計并驗證：原理圖封裝庫；元器件PCB封裝庫；網(wǎng)表文件。BOM文件、坐標文件、光繪文件。項目原理圖。6）項目PCB版圖。本案例包括下列技術環(huán)節(jié)：1）使用焊盤設計軟件和封裝設計軟件建立PCB封裝庫；2）在設計工具內進行網(wǎng)表導入、器件布局、約束管理器設置；PCB布線和覆銅，并完成layout。對layout結果進行DRC驗證。5）設計文檔等的輸出。5.通信用千兆光模塊PCB設計案例簡介：光通信模塊主要用于民用領域局域網(wǎng)、骨干網(wǎng)、端機，或者軍用機載、彈載、艦載、宇航級各領域光纖通信系統(tǒng)中，實現(xiàn)光纖傳輸發(fā)射端和接收端光電、電光轉換，并符合一定的網(wǎng)絡協(xié)議。由于具有抗干擾、損耗低，保密性強等優(yōu)點，在通信領域得到越來越廣泛的應用。本項目采用UX3320和FM24C08D串行EEPROM方案，實現(xiàn)千兆光模塊設計，并需要學生自行繪制電路原理圖、生成網(wǎng)表，并進一步的繪制出PCB版圖。電路原理圖：版圖：本案例提供以下技術文件，學生可完成案例設計并驗證：原理圖封裝庫；元器件PCB封裝庫；網(wǎng)表文件。BOM文件、坐標文件、光繪文件。項目原理圖。6）項目PCB版圖。本案例包括下列技術環(huán)節(jié)：使用焊盤設計軟件和封裝設計軟件建立PCB封裝庫；在設計工具內進行網(wǎng)表導入、器件布局、約束管理器設置；PCB布線和覆銅，并完成layout。對layout結果進行DRC驗證。5）設計文檔等的輸出。6.EP4CE10F17C8FPGA系統(tǒng)外設流水燈數(shù)碼管顯示板卡設計案例簡介：74HC595是一個8位串行輸入，可串行或并行輸出的移位寄存器存儲寄存器和三態(tài)輸出。移位寄存器和存儲寄存器時鐘都是分開的。該設備具有串行輸入（DS）和串行輸出（Q7S）來級聯(lián)和異步復位輸入MR的功能。當MR為低電平時復位移位寄存器，即將移位寄存器數(shù)據(jù)清零。在移位寄存器時鐘（SHCP）的上升沿時，DS上的數(shù)據(jù)會被移入移位寄存器，在存儲寄存器時鐘（STCP）上升沿時，移位寄存器里的數(shù)據(jù)傳輸?shù)酱鎯拇嫫?，當輸出使能OE為低時，存儲寄存器里的數(shù)據(jù)就會并行輸出。當OE為高電平時輸出為高阻態(tài)。本項目為我公司開發(fā)基于EP4CE10F17C8的FPGA試驗箱的硬件部分設計案例外擴流水燈數(shù)碼管顯示項目部分，采用2片74HC595級聯(lián)驅動數(shù)碼管，實現(xiàn)數(shù)碼管的位選通和七段顯示功能，芯片的串行輸入和存儲及移位時鐘信號由主機FPGA提供。該項目需要學生自行繪制電路原理圖、生成網(wǎng)表，并進一步的繪制出PCB版圖，并將相關文件輸出。電路原理圖：版圖：本案例提供以下技術文件，學生可完成案例設計并驗證：1)原理圖封裝庫；2)元器件PCB封裝庫；3)網(wǎng)表文件。4)BOM文件、坐標文件、光繪文件。5)項原理圖。6)項目PCB版圖。本案例包括下列技術環(huán)節(jié)：1)使用焊盤設計軟件和封裝設計軟件建立PCB封裝庫；2)在設計工具內進行網(wǎng)表導入、器件布局、約束管理器設置；3)PCB布線和覆銅，并完成layout。4)對layout結果進行DRC驗證。5)設計文檔等的輸出。7.EP4CE10F17C8FPGA系統(tǒng)外設音頻輸入輸出板卡設計案例簡介：WM8978為DAC+ADC芯片，本身并不具備編解碼的功能，一方面，可通過I2S接口接收PCM（脈沖調制）數(shù)據(jù)，轉為模擬信號輸出，此為DAC過程，即放音；一方面，可接收模擬信號轉為數(shù)字信號，通過I2S接口傳輸給MCU，此為ADC過程，即錄音。WM8978還使用I2C接口配置其工作參數(shù)，比如音量，EQ，3D環(huán)繞等。WM8978本身可直連1W/8歐的小喇叭。本項目為我公司開發(fā)基于EP4CE10F17C8的FPGA試驗箱的硬件部分設計案例外擴Codec音頻編解碼項目部分，采用WM8978作為ADC和DAC轉換的主芯片，實現(xiàn)音頻信號的輸入和輸出，通過IIC接口與芯片EP4CE10F17C8FPGA芯片進行通訊。其中一路模擬輸入可通過咪頭直接獲取外部音頻輸入，另一路音頻輸入可通過麥克風插孔輸入，模擬輸出也有兩路信號一路可通過耳機插孔直接輸出，另一路設計為小喇叭方式輸出。設計中通過I2S和I2C接口進行與MCU的通訊和進行參數(shù)配置。該項目需要學生自行繪制電路原理圖、生成網(wǎng)表，并進一步的繪制出PCB版圖，并將相關文件輸出。電路圖：版圖：本案例提供以下技術文件，學生可完成案例設計并驗證：1)原理圖封裝庫；2)元器件PCB封裝庫；3)網(wǎng)表文件。4)BOM文件、坐標文件、光繪文件。5)項原理圖。6)項目PCB版圖。本案例包括下列技術環(huán)節(jié)：1)使用焊盤設計軟件和封裝設計軟件建立PCB封裝庫；2)在設計工具內進行網(wǎng)表導入、器件布局、約束管理器設置；3)PCB布線和覆銅，并完成layout。4)對layout結果進行DRC驗證。5)設計文檔等的輸出。8.EP4CE10F17C8FPGA系統(tǒng)外設AD/DA板卡設計案例簡介：PCF8591是一款基于IIC通訊模式的8位的CMOS數(shù)據(jù)采集器件，具有4個模擬輸入（其中一個為電壓模擬輸入），一個輸出和一個串行I2C總線接口。3個地址引腳A0、A1和A2用于編程硬件地址，允許將最多8個PCF8591器件連接至I2C總線而不需要額外硬件。器件的地址、控制和數(shù)據(jù)通過兩線雙向IIC總線傳輸。器件功能包括多路復用模擬輸入、片上跟蹤和保持功能、8位模數(shù)轉換和8位數(shù)模轉換。最大轉換速率取決于IIC總線的最高速率。本項目為我公司開發(fā)FPGA試驗箱的硬件部分設計案例外擴ADC/DAC部分，采用PCF8591作為ADC和DAC轉換的主芯片，實現(xiàn)四路模擬輸入和1路模擬輸出，通過IIC接口與芯片EP4CE10F17C8FPGA芯片進行通訊。其中一路模擬輸入可通過電位器的旋鈕手動改變輸入電壓的大小來直接獲取。其他三路信號可通過我們的外擴接口由外部信號源輸入，該項目需要學生自行繪制電路原理圖、生成網(wǎng)表，并進一步的繪制出PCB版圖，并將相關文件輸出。電路圖：版圖：本案例提供以下技術文件，學生可完成案例設計并驗證：1)原理圖封裝庫；2)元器件PCB封裝庫；3)網(wǎng)表文件。4)BOM文件、坐標文件、光繪文件。5)項原理圖。6)項目PCB版圖。本案例包括下列技術環(huán)節(jié)：1)使用焊盤設計軟件和封裝設計軟件建立PCB封裝庫；2)在設計工具內進行網(wǎng)表導入、器件布局、約束管理器設置；3)PCB布線和覆銅，并完成layout。4)對layout結果進行DRC驗證。5)設計文檔等的輸出。9.EP4CE10F17C8FPGA系統(tǒng)外設以太網(wǎng)板卡設計案例簡介：LAN8720A是SMSC公司(已被Microchip公司收購)設計的一個體積小、功耗低、全能型10/100Mbps的以太網(wǎng)物理層收發(fā)器。它是針對消費類電子和企業(yè)應用而設計的。LAN8720A總共只有24Pin，僅支持RMII接口。LAN8720A有各個不同功能模塊組成，最重要的是數(shù)據(jù)接收控制器和發(fā)送控制器，其它的基本上都是與外部引腳掛鉤，實現(xiàn)信號傳輸。本項目為我公司開發(fā)基于EP4CE10F17C8的FPGA試驗箱的硬件部分設計案例外擴Ethernet網(wǎng)絡接口項目部分，采用LAN8720A作為以太網(wǎng)物理層收發(fā)器主芯片，實現(xiàn)Ethernet網(wǎng)絡通信，通過RMII接口與芯片EP4CE10F17C8FPGA芯片進行通訊。該項目需要學生自行繪制電路原理圖、生成網(wǎng)表，并進一步的繪制出PCB版圖，并將相關文件輸出。電路圖：版圖：本案例提供以下技術文件，學生可完成案例設計并驗證：1)原理圖封裝庫；2)元器件PCB封裝庫；3)網(wǎng)表文件。4)BOM文件、坐標文件、光繪文件。5)項原理圖。6)項目PCB版圖。本案例包括下列技術環(huán)節(jié)：1)使用焊盤設計軟件和封裝設計軟件建立PCB封裝庫；2)在設計工具內進行網(wǎng)表導入、器件布局、約束管理器設置；3)PCB布線和覆銅，并完成layout。4)對layout結果進行DRC驗證。5)設計文檔等的輸出。10.EP4CE10F17C8FPGA系統(tǒng)外設VGA接口板卡設計案例簡介：VGA中有兩個非常重要的信號：水平同步信號（HS）與垂直同步（VS），或稱行同步和場同步。這兩個同步信號給VGA提供精準的時間參考，使得顯示器能夠依照設置的分辨率顯示圖形。需要注意的是無論是水平同步信號還是垂直同步信號，都是負脈沖。VGA采用的是模擬信號傳輸，模擬電壓的大小代表了像素的亮度。為了將FPGA的數(shù)字信號變成模擬信號，一般而言都會使用DAC，進行數(shù)字模擬信號的轉換。無論這個DAC是一個專用芯片還是一個權電阻網(wǎng)絡，都應該注意的是：在VGA適配器的內部有一個75Ω的端接電阻。