ID卡考勤机PCB设计.doc

湖南工程学院电 子 实 习课题名称 PCB制板与工艺设计 专业班级 姓 名 学 号 指导教师 2011年 5 月 16 日湖南工程学院电 子 实 习 任 务 书课题名称 PCB制板与工艺设计 专业班级 自动化 学生姓名 学 号 指导老师 审 批 任务书下达日期 2011 年 5月 16 日任务完成日期 2011年5月 21 日设计内容与设计要求设计内容：对给定的电路（按学号进行分配），使用Protel软件，进行电路图绘制，进行PCB制版设计，设计为双面板，板子大小合适，进行合理的规则设置，PCB板子的元器件布局、布线合理，要求补泪滴、铺铜，电源线与地线不小于20mil，要求按工业化标准设计，并进行必要的合理的抗干扰处理。设计要求：1）初步分析电路图，按16纸张大小，绘制电路图，若超出16K，则分页绘制。2）查阅元器件参数与封装，没有的封装要求自建封装库。3）进行ERC规则检查，生成正确的网络表（不打印）；4）按工业化标准进行PCB制板与工艺设计（参数设置，规则设置，板子大小确定，布局，布线，补泪滴，铺铜，抗干扰处理等）。5）生成的报表有（网络表，板子信息表，材料清单表，数控钻孔文件，元件拾放文件）；6）写说明书（以图为主，文字为辅）7) 必须打印的文档为：原理图材料清单顶层底层各层叠印（各层重叠一起打印）丝印层3D效果图。其他的表单或PCB图层只生成，不打印。 8）提高说明书及电子文档主 要 设 计 条 件1.现代电子设计实验室（EDA）；2.Protel软件。3.任务电路图；4.设计书籍与电子资料若干。5.示范成品PCB样板若干，示范电子成品若干。说 明 书 格 式目 录第1章 电路图绘制第2章 元器件参数对应封装选择及说明（有适当文字说明）第3章 ERC与网络表（有适当文字说明，网络表不需打印）第4章 PCB制板与工艺设计（有适当文字说明）第5章 各种报表的生成第6章 PCB各层面输出与打印第7章 总结参考文献进 度 安 排 设计时间为一周第一周星期一、布置课题任务，课题介绍及讲课。借阅资料，电路图绘制。星期二、PCB封装确定，生成正确网络表。星期三、PCB制板与工艺设计星期四、PCB制板与工艺设计星期五、说明书的编写，下午答辩。参 考 文 献参考文献1、 程路.Protel 99SE多层电路板设计与制作M.人民邮电出版社.2007.2、 高名远.电子工艺实训与PROTEL DXP应用M.化学工业出版社.2007.3、 高鹏.电路设计与制版PROTEL 99入门与提高(修订版)M.人民邮电出版社.2008.4、Mark.I.Montrose著.电磁兼容和印刷电路板理论,设计和布线M. 人民邮电出版社.2007.5. 深圳华为.华为PCB布线规范M.内部资料.1999.6. 提高印刷电路板的电磁兼容设计.网络资料. 目录第一章 电路图绘制7第二章 元器件参数对应封装选择及说明10第三章 ERC与网络表13第四章 PCB制板与工艺设计151 、创建PCB文件152、 加载网络表163、 自动布线16第五章 各种报表的生成17第六章 PCB各层面输出与打印18第七章 总结23参考文献23第一章 电路图绘制电路原理图的设计是整个电路设计的基础，因此电路原理图要设计好，以免影响后面的设计工作。电路原理图的设计一般有如下步骤：1、设置原理图设计环境 进入Protel 99 SE界面，执行菜单File/New命令，创建一个新项目，然后再选择File菜单下的new,则弹出如下对话框：2、放置元件 3、元件库的建立首先从“文件”目录下选择“新建文件”，此时软件会弹出一个对话框供用户选择，我们选择“Schematic library document”文档，这样就打开了一个元件库编辑器窗口，将要创建的元件命名为U5,在绘图工具栏中选出指定的矩形放置在工作区域内，矩形的位置以及宽窄可以自己确定，由于所要设计的器件是32引脚的，所以要事先确定好器件的形状，在此我们选择用正方形框，选择好器件外框后就要开始绘制引脚了。在常用工具里找到放置引脚选项，单击鼠标左键，引脚就会变成小十字跟随光标移动，此时按下键盘上的空格键引脚的方向就会逆时针方向旋转，每次旋转角度均为90度，调整好方向后就要对各个引脚进行编辑，此时按下键盘上的“TAB”键就会跳出引脚编辑对话框，此时我们就可以根据需要对引脚进行定义，这样以后我们就可以将引脚放置到合适的位置了。双击此元件，将其封装设定为DIP-32，这样一个U5元件就设计好了，把它保存起来，放置到自己的原理图库文件中，以后就可以随时调用了，新的元件库的建立就完成了。制作的U5元件如图所示: 4、原理图布线原理图本设计的电路图ID考勤机.Sch如下图所示：第二章 元器件参数对应封装选择及说明 1、元件封装的创建元器件封装是严格按照实际元器件外形尺寸、引脚空间分布绘制而成的、元器件在几何空间中的物理模型。不同的元器件只要外形尺寸和引脚空间分布相同，就可以共用一个元器件封装，而电气功能完全相同的元器件，也有可能具有不同的元器件封装。在实际应用中元器件的种类很多，而且很多元器件并非标准封装，Protel 99 SE不可能提供所有元器件的封装，但是我们可以自己编辑元器件封装。下图为ID考勤机.pcb中用到而元件库中没有的封装： 2、原理图元件表：执行Report/Bill of Material命令，则可生成如下元器件清单：AC9VJ1SIP2ConnectorAT89S52U3DIP-40BUZZERU8RB-.2/.4BuzzerCAPC12RAD-0.2CapacitorCAPC13RAD-0.2CapacitorCON2J6SIP-2ConnectorCON3J5SIP3ConnectorCON6J4SIP6ConnectorIN4001D9DIODE-0.4DiodeIN4001D6DIODE-0.4DiodeIN4001D5DIODE-0.4DiodeIN4001D4DIODE-0.4DiodeIN4001D7DIODE-0.4DiodeIN4148D1DIODE-0.4DiodeIN4148D11DIODE-0.4DiodeIN4148D12DIODE-0.4DiodeIN4148D3DIODE-0.4DiodeLED-GREEND13LED-100LM317KU1TO-220RED-LEDD8LED-100RJ45J3RJ45RJ45J2RJ45SW-SPSTS1SWX1226U7SOP-8PartTypeDesignatorFootprint Description0.1uFC8RAD0.2Capacitor0.1uFC1RAD0.2Capacitor0.1uFC10RAD0.2Capacitor0.1uFC9RAD0.2Capacitor0.1uFC11RAD-0.2Capacitor1.2KR4AXIAL-0.31uFC4RAD-0.2Capacitor1uFC6RAD-0.2Capacitor2.2KR5AXIAL-0.32.2KR2AXIAL-0.33.3VD10DIODE-0.4Zener Diode3.6BT1RB-.3/.6Battery4.7KR12AXIAL0.34.7KR16AXIAL-0.34.7KR6AXIAL-0.35.6KR11AXIAL0.35.6KR14AXIAL-0.36.8VD2DIODE-0.4Zener Diode10KR10AXIAL0.310KR7AXIAL0.310uFC5RAB-.2/.4Capacitor11.0592MHzY1XTAL1Crystal20R13AXIAL-0.322uFC15RB-.2/.4Capacitor32.768KHzY2XTAL1Crystal47uFC14RB-.2/.4Capacitor74ALS373U4DIP-2074HC04U6DIP-14100uFC7RB-.2/.4Capacitor180KR9AXIAL-0.3200KR8AXIAL-0.3750R3AXIAL-0.3750R15AXIAL-0.3750R1AXIAL-0.31000uF/25VC2RB-.3/.6Capacitor1000uF/25VC3RB-.3/.6Capacitor4053U2DIP-168550DQ2TO-92APNP Transistor9012Q4TO-92APNP Transistor9013Q3TO-92ANPN Transistor9013Q1TO-92ANPN Transistor628128U5DIP-32第三章 ERC与网络表 1由生成的网络表文件，绘制印制板图原理图绘制完成后首先要进行电气规则检查，步骤为“设计”“电气规则检查”，如图所示：电气规则检查如果此时检查没有错误便可以产生网络表文件，具体方法如下：点击“设计”中的“创建网络表”菜单命令，即可生成网络表文件，如图所示：网络表的创建第四章 PCB制板与工艺设计 电路设计的最终目的是为了设计出电子产品，而电子产品的物理结构是通过印刷电路板来实现的。Protel 99 SE为设计者提供了一个完整的电路板设计环境，使电路设计更加方便有效。 1 、创建PCB文件执行菜单File/New命令，弹出如下对话框，从框中选择PCB设计服务器（PCB Document）图标，双击该图标，建立PCB设计文档。双击文档图标，进入PCB设计服务器界面。此界面同Sch设计主界面相似，但地步增加了板层标签，用来在设计时快速地选择板层。板层就是电路文件中可分层显示的电路板结构图，不同类板层尤其专用的使用意义。如有些板层可以进行实体铜膜走线，有的板层没有电气性质，纯粹是为了在电路板上标注说明文字。板层的概念很重要，制作PCB时一定要对所用的板层有个清晰的认识。 2、 加载网络表 在设计工作区的板层标签上选择KeepOutLayer（这是一个在闭合板框内支持自动布线的层），然后选择工具条Placement Tools上的按钮，画边框（边框按系统设定的颜色应是紫色）。此时画的只是一个粗略的边框，虽然没必要太精确，但不能太大。待到布线完成后，再来画精确的边框。 执行菜单Design/Load Nets命令，然后在弹出的窗口中单击Browse按钮，再在弹出的窗口中（如下图所示）选择电路原理图设计生成的网络表文件 课程设计.Net，若出现错误提示，必须更改错误。是更改后没有错误的对话框，单击Execute键，元件就会加载到工作区上。元器件布局元器件布局元器件布局元器件布局 Protel 99 SE既可以进行自动布局也可以进行手工布局，执行菜单命令Tools/Auto Placement/Auto Placer可以自动布局。布局是布线关键性的一步，为了使布局更加合理，多数设计者都采用手工布局方式。 先把重叠的元件拖开（当用鼠标左键点中任何重叠元件时，将弹出小的对话框，表示当前点中的地方重叠了几个元件）：当移动鼠标到相应的字体上，字全变蓝，单击鼠标左键，便可获取一个元件，然后再将其拖走。依据电路的功能及元件的大小，适当的摆放元件。 3、 自动布线 Protel 99 SE采用世界最先进的无网格、基于形状的对角线自动布线技术。执行菜单命令Auto Routing/All，弹出如下窗口，并在弹出的窗口中单击Route all按钮，程序即对印刷电路板进行自动布线。只要设置有关参数，元件布局合理，自动布线的成功率几乎是100%。自动布线完成后，它指出了布线的相关信息，如不先完成的程度、布了多少线、还有几条没布完、布线所用的时间。点击OK，则布线完成。若对布线不满意，可在工具下拉菜单上选“撤销布线”，恢复飞线状态后可重新布线。1、 顶层2、 底层3、 各层叠印（各层重叠一起打印）4、 丝印层5、 3D效果图。（图片见第六章）第五章 各种报表的生成生成的报表有（网络表，板子信息表，材料清单表，数控钻孔文件，元件拾放文件）（网络表和材料清单表已在前部分表述）1、 执行菜单命令Reports/Board Information，将弹出所示的电路板信息对话框设置之后即可产生板子信息表。2、 执行菜单命令File/Fabrication Outputs/NC Drill Setup，将弹出NC Drill Setup（建立钻孔文件）窗口，进入生成NC Drill文件的设置对话框，选择单位设置NC文件所选用的单位（英制、米制）及输出NC文件的分辨率格式可产生数控钻孔文件。 3、 执行菜单命令File/Fabrication Outputs/Gerber Files，将弹出对话框，进行相应的设置可生成需要的原件拾放文件。第六章 PCB各层面输出与打印顶层底层丝印层各层叠印3D效果图第七章 总结 通过这次的Protel99软件的训练，我已经初步的掌握了Protel99软件的基本操作方法，并能够独立的运用该软件绘制电路原理图，灵活地根据电路原理图绘制PCB版图，并能够按要求建立元件库和封装库。除此之外，我还了解了一些元件的封装类型，如何设置网络标号等，我想这对我今后学习或者是工作都是大有裨益的。今后，我要多加练习该软件，达到熟练掌握的程度，也希望老师能多为同学们提供这样的机会，让我们在锻炼动手能力的同时，学到更多的有关我们专业的知识。参考文献1.赵景波，薛萍. Protel 2004