印刷电路板实践—51单片机最小系统PCB设计

1、福州大学物理与信息工程学院印制电路板设计实践报告专业：电子科学与技术班级：2班姓名：学号：指导老师：林培杰2017 年目录一、设计分析 1二、本设计对应的毕业要求细化指标 2三、设计过程 33.1 元器件库建立 33.2 规则设定 63.3 布局和布线分析 8四、心得体会 14设计分析C21C0u电源指示POWER-DYVC2卜©VCCVCC_SM G34I：910151671214681113电源选择J4J3J2J1J_LC DU2VCC_KEYP10P11中断复位EH5P6_iP14P17INT1I NT0X1X2R EJETEA/VPTXDT1T0P12P13P15P16-?r

2、-VCCF3111P101£U2竺 _3_IR 345吵10kP 3P14口矩阵键盘PPiP15P16fP17胡1AT89S 51P00P01P02P03P04U3RXD39P00U13蜂鸣器VCC_BEEPQ1M MBTA92HONGWAIF33红外C1+VCCAT24C02U5A1GND SDAWPSCLC1-C2+C2-V+V-82 I 10uFGNDT2in串行通信复位P07P20P21P24P25WRRDP05PCEP22P23P26P2721P20F07_ out3P06 out5DPEBA2U_0ltP21_O tU11VCC_SMGGFDC四位数码管P17Q2DIRA

3、1B1AB2A3圧3TA9 2F22_oiiSP接口A6E63TA9 2F23_oiiU6DIORGI 3.,！_P02LED灯P03P043456壬78VCC_LED910下载4A4A5AA8B4E5B7F8P101MM BTA9 2 F2o_ou3TA3 2 F21_odP00_ out 2C S VCC SK DCDO GND-ED3 11-ED4 1P052图1单片机系统原理图这是51单片机最小系统原理图，该系统采用 RS232串 口通信，图中还包含 了 LCD模块、LED模块、矩阵键盘模块、蜂鸣器模块、红外以及数码管模块， 也引出了 SPI的通信接口，此外又用排针将单片机大部分引脚独

4、立引出，可以进 行系统拓展，能更方便的进行各种实验。本设计对应的毕业要求细化指标课程要求（毕业细化指标）本设计对应的相关内容1、要求学生能够在系统设计过程中， 选择合适软、硬件开发软件平台对系统 进行设计和调试；（5.2）本PCB为51单片机最小系统设计基于Altium desig ner 16 Altium Desig ner 是原 Protel软件开发商 Altium公司推出的一 体化的电子产品开发系统，主要运行在Win dows操作系统。这套软件通过把原 理图设计、电路仿真、PCB绘制编辑、 拓扑逻辑自动布线、信号完整性分析和 设计输出等技术的兀美融合，为设计者 提供了全新的设计解决方案

5、，使设计者 可以轻松进行设计。2、要求学生在设计过程中，通过网络 查找等方式了解相关的行业设计的规 范或标准，例如硬件设计规范，PCB板 制作规范等；（6.1，6.3）学习了如何进行元器件排版比如原理 图设计时要整洁清晰，阅读起来一目了 然，各个模块应适当分开，可使用网络 连接起来。PCB设计时布线布局也要根 据实际情况遵守规则。3、要求写规范的文档，能通过书面方 式表达自己的想法，就复杂工程冋题与 同学等进行有效的沟通与交流；（10.4）将遇到的问题以及解决思路用书面语 言表达出来，并规范的遵守电子报告各 种要求，通过撰写报告可以总结自己的 实践过程和收获，更可以锻炼报告撰写 能力；在实践过

6、程中碰到问题，和同学 讨论，学会如何进行更好的交流，最终 得到了解决。4、通过本次设计，同学能认识不断探 索和学习的必要性，具有自主学习和终 生学习的意识；（12.1）通过本次实践，我对PCB设计有了更 加浓厚的兴趣，在未来，我可能会在这 个领域里不断深入学习，对以后工作或 许也会有诸多益处。而对于新时代的大 学生来说不断提高自主学习能力是十 分必要的，只有如此才能立于不败之 地。三、设计过程3.1元器件库建立1.建立原理图库：文件NEW Library 原理图库p 删甲 XAfJ W&CM 眄Ml iOFFifii. C-H-OIfi *£&£«

7、SSj tvl-Mr宜MCDg rwMtb-WMiF”工F耳.d«TW»r) |事押二S£c| jnBt- I1H-'Srfl wnaMpr IhBM區耐* Bfe闻馳4. KS*£Ov«<N>n*可ElWHAF&NEWSlfTWJt"«miwAdvanceSKEMS>5oMw3n43QUAlEbMZuT fa击亡A屮MXtajM 毎 -LTTi'alf «fcl.JPC6 oRMfcCiRad Vldi Liry空Hap扎ticns Require Short aod；

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9、件库Amn. 3Bty *U教加jj jMfnuU»E1i；fthidkiLJ«hTUSLiHirU J:H F=Efl"ft GMMVirHINEVherSlWH*1殆4X Ai-iiiiii :|1聃応M * H|f敦幢即1* >*ih 如瞬确松卜-r -1« > -.：巾." 学=s= 即v<n *h直 1!冲!HhEWriihMB C O»fttiniiaWtl*4 Jll；>n agEe口占 CffHi" -H 0Hntfr113r*MW迪皿*|3卜卢* - + -比阳T«4 Sf

10、tl)Clltf E址暨 pn*#4-*JI-!*frTT邓*?7-(1远二电IM* :rcs Fr*P31*tEjE -SL-：iHfWflrT 斗二图3新建PCB图库3.将原理图与PCB按手册资料绘制好之后，应将二者结合起来，以后才可以使 用。步骤：在原理图库处找到''' 鼠标单击，然后找到刚才画好的PCB对应元件，单击即可添加，至此，一个元件的封装绘制已全部完成。图4原理图元件外形x: 4-«.m dx:之艾L财 null 齐 205JMK d齐戦OM rwllSaafK 5mdSFwfl * M FoggiE- MeaKHi Up Duptof 5hi

11、fl+C下血衽呷Trwk叭 ShFHi-D F轴* TM.plieRB tJElri $hd1 * m f<pqoAv BwiE infi>gtTl “rwa o o o Oso o> Tilafer Mfehinkil 1 top讯忡苗伽绅却 阳八 叵折s图5 PCB元件外形为原理图添加封装Ki壬3矍«_ JMSt-w«sInhMpp-曰LFtatolWE f2迪电 F jplT urrl-pd?! H4««D>«rn15 lEcnLpmt-图6添加封装用同样的方法可绘制出各种所需元器件封装， 而这些封装放在一个工程里

12、，就形 成了自制的封装库。3.2规则设定电源线50mil 其他15mil 间距20mil设置间距20mil:间距设定通过点击设计规则 Cleara nee图7设置间距设置线宽:点击设计规则 WidthI & 曲 Dili 1 Rulei*B EWria)A- ClcfirBnu： "-J* ClMrAoce 包零 hart-imjrt 亍号ZrtOwt P UH-RtHrteU Nrt 亍 UHn.aKGdNet；UhCowiMtiii PlhF 亍 RMgiQifi -J* Ug 砂 gdRQiyQn -4Rsutiria 臼吕理 WIwe me Dbjrct 3101&#

13、163;11 ¥CgmUwbPfHmMi w>dm m'AMin Widttti K/AiIktu Widlfi 回F 蟲.(Li: *if"呻Tp创右耳丫 h R*o utirT cpohogy 自 H.-f ijtlr g FliQfl二口矶Hil gFVKbrrt)« P.-_Elr g C jm«rs& 耗 R<iybi>aCcii Htrt 白，靑U 4 Suit-*1# Rmj irbog* 皿 号 PstiduE Control具"去©LA上DNA FMUlLCC*FzmciLir-5O

14、ic乂血讥如iiS-Fdoiji_D?fiunF 占 Wf饷袖制 Pdi'i Paulinamin刊齢曲试叭：-* SMD Id trh«>5M& 1c PlArierhvn 4乂亠 c*u*AttnbLrt-es cm Lay« 缶r住IS mil!"ElliiMil俪卯luKKTOf俺打QufflfS-喑査r®+ 尉氓阳. UKJOA典沁谨竝s叼 La忙 15 In 伯沁i suck nty!r21mil Bottom Layer 伽il TDp LljfdtX倉弓Lt NT-.', jj. 丄L-tr ii沖. =ul

15、c<图8设置线宽lE-attafflLiei!|r«piAfRi3.3布局和布线分析3.31布局如下图：图9布局图(2) 首先，在能使功能全部完成的前提下应使布局尽量使布线能更简洁，使引 线尽量短。元器件摆放要尽量整齐，方便布线。然后各个模块的相关的元件摆在 一处，可以节省很多空间和引线。例如数码管应和75HC245和几个三极管放在一 处。(3) LCD与数码管最好放在边缘处，不能再旁边放置太高的器件。(4) 按键应排列整齐，且放在角落处，可用自动对齐功能。(5) 晶振应放在51芯片管脚的旁边。(6) 对应器件的电容应放在对应的器件引脚旁。3.32布线:t«图10布线

16、图(1) 布线要注意的首先是电源线，电源关乎系统全局，系统有很多模块，但电 源只有一个因此电源线至关重要。一般说来，电源线应尽量粗，特别是地线，这 里要求50mil(2) 信号线应尽避免使用90度折线，以减小高频信号以电磁波的方式发生辐 射。(3) 时钟线路的布线，使参考时钟输出到达器件引脚的路线要尽量短(4) 信号线避免形成环路，如不可避免，环路应尽量小；信号线的过孔要尽量 少，尽量布在同一层。(5) 覆铜时应将GND连为网络，加大地面积两层之间可额外多加加一些对地的 过孔，减小阻抗。(6) 添加泪滴可以让电路在 PCB板上的连接更加稳固，可靠性高，这样做出来 的系统才会更稳定，所以在电路板

17、中添加泪滴是很有必要的。最终结果图:图11顶层图"0 000CLOOO0n0 0 0 o o O0 O :|01;君« a 0-Mo Oo otoe GPP pioQ q 炉 口 © Qepiqg 叮 *3EbszrolQ 出 gggug9d荷 Q 4 g 栄噂 g Eadmnpf*: 0-n一EJ-.IJ<i一<1J'J-UthJ'rr; 一 aQaooooooooooDOOQPOOXkn* 巴r flLA / wwtfiwBBBwjg 津图12底层图X:ina： ArtyroHk口仁由巨电垄iE"i4妄律.二品匚訂匕S3|如i打由簡B-.阴 |笙H 4 f1 利 丹口= sM越3囂A2麵1美闵图13第一层月戈*T剎元"耳禺：严 5；.1 匸巴.f.1； '.；.-11 a不 z A 5 *ZT吕？ SM3643吧盂 也Llii ±J*>I>隊 P-.E 匚一茅 5-四、心得体会通过本次实践，在动手能力和自主学习、独立解决问题