《电子线路CAD》课程设计论文-简易门铃电路的设计.doc

电子线路CAD课程论文 题目： 简易门铃电路的设计 1 电路功能和性能指标 简易门铃电路是以NE555数字门铃电路为最基本的有源有线电路门铃，以NE555集成芯片为核心，二极管、电阻、电容等元器件组合而成的电路。它能根据电路中电流大小的改变来达到让门铃发出“叮咚”响声的功能。它的音质优美逼真，装调简单容易，成本较低。2 原理图设计2.1原理图元器件制作 绘制的元器件图如图1所示： 图1 元器件制作的方法和步骤：选中该项目文件，执行“FileNewLibrarySchematic Library”菜单命令，新建一个原理图库文件，然后单击“保存”重命名为“MySchLib.SchLib”。点击“SCH Library”，然后执行“ToolsRename ComponentAdd”菜单命令，更改元器件名称为“NE555P”。然后按照元器件画图即可。 个人设计过程中需要注意的是，在制作完元器件后，一定要制作元器件的封装，并将二者关联起来，否则在将原理图导入PCB图时将丢失该元器件。2.2 原理图设计原理图的设计步骤：先建一个项目，并保存为“Doorbell.PRJPCB”，然后新建一个原理图文件，并保存为“Doorbell.SCHDOC”，然后放置与编辑元器件，最后按照电路图连接各元器件。电路的原理图如图2所示： 图2对项目进行编译的操作步骤：执行“ProjectCompile PCB Project”菜单命令，然后打开“Navigator”和“Messages”工作面板。如图3所示： 图3 生成该项目的元器件库的操作步骤：执行“DesignMake Schematic Library”菜单命令，然后单击“OK”即可。元器件库中元器件列表截图如图4所示： 图4 个人设计过程中需要注意的是，在绘制原理图时，有的元器件直接找不到的，可以使用查找元器件的功能，这样画图更加方便迅速。2.3 原理图报表 生成该原理图的网络表的操作步骤：执行“DesignNetlist For ProjectProtel”菜单命令，系统自动生成Protel网络表。生成的网络表截图如图5所示： 图5网络表的作用：网络表是电路图和PCB之间的连接桥梁，是生成PCB文件的基本依据。其主要作用是为PCB设计提供元器件信息、管脚连接关系信息及必要仿真操作信息。元器件信息：例如，元器件C3的相关信息，即名称为C3，封装形式为RAD-0.3，描述为0.01uF。以网络表中的网络GND为例，和该网络相连接的引脚有7个，分别为+6V的1脚，+C1的1脚，0.47uF的1脚，C3的1脚，LS的2脚，R1的1脚，U1的1脚。生成该原理图的简易元器件清单的操作步骤：执行“ReportsSimple BOM”菜单命令即可。简易元器件清单截图如图6所示： 图6 个人设计过程中需要说明的是，生成的网络表、元器件清单等，可以在存档、对照、校对以及设计PCB时使用。3 PCB设计3.1元器件封装制作绘制的元器件封装如图7所示： 图7 封装的制作方法和步骤：在“SCH Library”选项卡中选中“NE555P”，单击“Model”区域中的“Add”按钮，然后选择“Footprint”选项以添加PCB封装，然后点击“OK”，此时PCB封装浏览框被打开。然后执行“BrowseFind”，输入封装名称“P008”，单击“Search”即可找到元器件的封装图。 个人设计过程中需要说明的是，在制作完元器件后，一定要制作元器件的封装，并将二者关联起来，否则在将原理图导入PCB图时将丢失该元器件。3.2 PCB设计 PCB的设计步骤：先建一个PCB文件，并保存为“Doorbell.PcbDoc”，然后设置物理边界和电气边界，然后设置电路板的尺寸和形状。 设计PCB时，电源和地线采用不同的线宽的设置方法和步骤：执行“DesignRules”，在左侧的Width设计规则上单击鼠标右键，选择“New Rule”命令，单击“Width-1”，打开新规则设置对话框，然后选定“Net”，单击“All”右侧的下拉菜单，选择+6V，然后添加GND，点击“OK”，然后将导线宽度的三个约束值均修改为30mil，其他部分的线宽为15mil。 绘制的PCB图如图8所示： 图8 生成该项目的封装库的操作步骤：执行“DesignMake PCB Library”菜单命令，然后点击PCB库文件编辑器界面右下角的“PCB”按钮，再单击“PCB Library”即可。生成的封装库中各个封装的列表截图如图9所示： 图9 所有文档的目录截图如图10所示： 图10 个人设计过程中需要说明的是，绘制PCB图的时候要注意先设置好物理边界与电气边界及其绘图环境等。3.3 PCB设计后处理 为所设计的PCB进行补滴泪的操作步骤：执行“ToolsTeardrops”菜单命令，打开泪滴设置对话框，全部采用默认设置，单击“OK”即可。补泪滴后的PCB截图如图11所示： 图11为所设计的PCB放置敷铜的操作步骤：单击PCB工作界面下的工作层标签“Top Layer”,将当前工作层面设置为顶层。单击放置敷铜按钮，打开敷铜属性设置对话框，将“Connect to Net”设置为“GND”，同时勾选“Remove Dead Copper”，单击“OK”，然后再画一个封闭的矩形敷铜区域即可。放置敷铜后的PCB截图如图12所示： 图12 生成PCB信息报表的操作步骤：执行“ReportsBoard Information”菜单命令，打开PCB信息对话框，将出现三个标签页。截图如下： General标签页如图13所示： 图13 Components标签页如图14所示： 图14 Nets标签页如图15所示： 图15 生成网络状态报表的操作步骤：执行“ReportsNetlist Status”菜单命令，系统将自动生成网络状态报表。其截图如图16所示： 图16 个人设计过程中需要说明的，通常在PCB设计中，为了使电路板具有屏蔽能力并增强其去耦能力，需将电路板上没有布线的空白区间进行大面积敷铜。4 心得体会 在这次课程论文设计中，虽然我遇到了许多问题，但是我最终也找到了其解决的办法，例如：PCB图中如果元件变为警告色“绿色”，有可能是元件之间靠得太近了，也有可能是封装不对，这时候就只需将元器件的排布分开一点即可；我在制作完元器件后，就直接将元器件导入到原理图中，结果就有问题，后来才知道，在自己制作完元器件后，一定要制作元器件的封装，并将二者关联起来，否则在将原理图导入PCB图时将丢失该元器件。 通过这次课程论文设计，我终于弄清楚了DXP的大致功能，发现画图很好玩，特别是自己画一个元器件，然后在给它画封装，还是很有意思的。开始应该先做好准备工作。第一步，把要用到的元器件的图形，不管是自己亲手画的，还是调用别人的，都统一放到自己建立的Sch.Lib中，这样用起来就不用到处找了。第二步，给每一个元器件封装，同样不管是自己亲手画的，还是调用别人的，都统一放到自己建立的PCB.Lib中。在这个过程中有几个细节问题不能忽视，比如，在Sch.Lib中引脚的序号 Designator非常重要，它与PCB.Lib封装中的焊盘序号是一一对应的，在Sch.Lib中引脚的名称Display Name只是描绘这个引脚的功能而已，可有可无。在Sch.Lib对话框Library Component Properties中，Designator的内容显示在Sch.Doc中的标号，是可以单独移动的，Library Ref 的内容显示在Sch.Lib中的标号。当然，在Sch.Lib中图形必须要放在中心。在PCB.Lib中画封装时也必须要把封装画在中心，重点是尺寸问题，必须与实际的尺寸一致，通常，焊盘间距100mil，芯片两侧对称的焊盘间距为300mil。丝印层（黄线）图形代表的是元器件焊在板子上时所占用的空间大小。原理图的绘制，最好是每个功能模块单独画，从库里调出元器件后，应该给它取个名字，在Designator中给它命名，如果是芯片就写上芯片的名字，不要用U1、U2等来标注，那样很容易弄混，出现重名的情况，重名的后果是只有一个导入到PCB中，用芯片的名字命名的另一个好处是，如果有错误可以直接找到芯片。网络标号必须写在wire线上，如果偷懒放在引脚上，则无效。由原理图导入到PCB有时候很难一次成功，遇到的问题可能是由于原理图与封装没有很好的对应。比如：有时候引脚序号需要隐藏，就可能忽视了引脚序号，结果是引脚序号并不是所要求的，当然与焊盘上的序号无法对应起来；原理图中不同封装的元器件重名也会报错。只要保证每一个元器件的封装都是对的，最后都能导入到PCB。重头戏就在PCB中了。首先说一下在PCB中修改的问题，如果发现线连错了，就是原理图的问题，只要在原理图中修改好了，在PCB中Import changes from即可。如果发现要更换封装，可以在PCB.Lib中修改封装后Update with PCB即可，也可以在原理图中重新给元器件封装，然后在PCB中Import changes from即可。再说一下在PCB中元器件的摆放问题，首先摆放有特定位置要求的元器件，需要手动操作的元器件都应该放在板子的边缘，然后自动布线或手动布线都可。我觉得画图最主要的还是细心，然后按照步骤一步步来画，这样无论多复杂的图，你最终都能画好。5 参考文献 1 陈学平.Protel 2004快速上手M.北京：人民邮电出版社，2005.2 王冬，来羽，王会良.Pr