项目3流水彩灯单面PCB设计

项目3流水彩灯单面PCB设计2024/3/29项目3流水彩灯单面PCB设计【项目导读】项目2体会了SCH和PCB的设计过程。本项目继续巩固已学技能，并学习绘图常遇到的一些问题。知识目标了解SCH和PCB工作环境的设置。熟悉Protel软件中各集成电路厂家的元器件库。了解捕获栅格、网络标号、电气规则检查和网络表等概念。项目3流水彩灯单面PCB设计会建立项目工程文件、SCH文件和PCB文件，并以工程方式打开。能添加/移除元器件库；能查找元器件。能正确快速完成电路连线，会使用网络标号建立电气连接。能对电路图进行编译检查，并会简单排错。会生成并阅读网络表，会输出原理图元件清单。会排除错误，梳理将原理图元器件封装和网络关系装入到PCB文件。能对PCB元器件进行手动布局。会设置布线宽度、间距、布线层；会手动连接PCB元器件。技能目标项目3流水彩灯单面PCB设计电路图如图3-1所示流水彩灯电路原理图。图中555时基振荡电路产生脉冲，作为CD4017计数输入信号，CD4017依次输出高电平，使10盏彩灯按排列顺序发光。【项目引入】图3-1彩灯流水电路原理图项目3流水彩灯单面PCB设计任务目标1.绘制图3-1所示电路原理图，保证电气连线正确。图3-1流水彩灯原理图项目3流水彩灯单面PCB设计任务目标2.初步设计完成PCB单面板布线，如图3-2所示。要求：一般导线宽30mil，安全间距15mil，手动布线PCB元器件，允许两三条飞线，在电路板中用其他线标注出来，便于实际制板时用软跳线连接。图3-2流水彩灯PCB单面板项目3流水彩灯单面PCB设计【任务分析与具体实施过程】正确绘制完成原理图，将原理图装入到PCB中，常会出现各种错误，常见错误的排除，请看技能链接。项目3流水彩灯单面PCB设计具体任务实施任务3.1创建项目文件，并在项目中创建原理图文件任务3.2绘制原理图文件任务3.3编译检查原理图任务3.4生成元件清单报表任务3.5SCH网络表的产生及阅读任务3.6手动完成PCB单面布线项目3流水彩灯单面PCB设计这些任务就是实际的ＰＣＢ图的设计过程。一个任务的完成，再做另一个任务。主要由教师带领下一边讲解操作，学生一边跟随实践操作，采用小步骤教学。任务的教学方式项目3流水彩灯单面PCB设计任务3.1创建项目文件，并在项目中创建原理图文件1.创建项目工程文件1）启动ProtelDXP2004。2）执行【文件】→【创建】→【项目】→【PCB项目】，可以完成PCB项目文件的创建。3)执行【文件】→【保存项目】将项目文件保存为“流水彩灯.PrjPCB”.2.在项目中创建原理图文件1)执行【文件】→【创建】→【原理图】，在“流水彩灯.PrjPCB”项目下完成原理图文件的创建。2）在项目所在的目录中保存文件为“流水彩灯.SCHDOC”项目3流水彩灯单面PCB设计

初涉电路原理图的绘制，最棘手的事不知道元器件在哪里。本项目用到的元器件如表3-1所示。任务3.2绘制电路原理图知识链接项目3流水彩灯单面PCB设计任务3.2.1加载元器件库图3-12加载MiscellaneousDevices.Intlib和MiscellaneousConnectors.Intlib常用库(1)元件库的加载电路原理图主要包括元器件与线路两大元素。项目3流水彩灯单面PCB设计任务3.2.1加载元器件库图2-12加载MiscellaneousDevices.Intlib和MiscellaneousConnectors.Intlib常用库(续)项目3流水彩灯单面PCB设计(2)删除元件库载入过多的元件库，会占用一定的系统资源，降低软件的运行速度，在绘制原理图时还需要把一些不再使用的元件库卸载。图3-13卸载多余的元件库任务3.2.1加载元器件库项目3流水彩灯单面PCB设计任务3.2.2Search法查找元器件对于不知道元器件所在的元器件库名称，可利用元器件的Search法进行查找。图3-10查找法放置元器件的操作方法项目3流水彩灯单面PCB设计图3-11查找法放置三端稳压电源MC78L05CP的操作方法(续)任务3.2.2Search法查找元器件项目3流水彩灯单面PCB设计任务3.2.3取消元器件引脚方向上的箭头元器件的引脚方向，用以表明电信号的方向，器件555、CD4017放置好后，引脚标有方向箭头，但不需要显示的，执行命令【工具】/【原理图优先设定】，在弹出的对话框【原理图】选项中，去掉【引脚方向】前面的复选框。项目3流水彩灯单面PCB设计3.2.4多个同类元器件的放置与属性修改在MiscellaneousDevices.Intlib库中找到发光二极管，双击该元件，发光二极管的轮廓粘附在光标上，此时按“空格”键元件逆时针选择90度。按“X”键元件水平翻转。按“Y”键元件垂直翻转。按“Tab”键打开“元件属性”对话框，可根据原理图的需要修改元器件的编号及其他属性。如图3-14,单击鼠标左键放置元件LED1，之后连续放置的LED属性不变，编号会自动加“1”.如图3-15.以发光二极管LED为例讲解多个同类元器件的放置：项目3流水彩灯单面PCB设计3.2.4多个同类元器件的放置与属性修改图3-14电容器的元件属性对话框项目3流水彩灯单面PCB设计3.2.4多个同类元器件的放置与属性修改按信号流向和电路功能布局元器件。图3-15元器件整体放置及大致布局项目3流水彩灯单面PCB设计任务3.2.5电气连接流水彩灯电路原理图完成电气连接的流水彩灯电路原理图如图3-16所示，如何完成元器件间的电气连接呢？图3-16已完成电气连接的流水灯电路原理图项目3流水彩灯单面PCB设计任务3.2.5电气连接流水彩灯电路原理图1.导线连接实体导线连接方法，同项目2任务2.3.4项目3流水彩灯单面PCB设计任务3.2.5电气连接流水彩灯电路原理图2.电源、接地符号的放置与连接实体导线连接方法，同项目2任务2.3.3项目3流水彩灯单面PCB设计3.网络标号的放置定义:网络标号一般由字母或者数字组成，具有相同网络标号的导线，其电气上是相连的。作用：原理图中，有时需要连接的元器件距离较远，或被其他导线隔着，不便直接连接导线，此处可使用网络标号（NetLabel）建立电气连接，便于读者阅读电路图。项目3流水彩灯单面PCB设计3.网络标号的放置图3-17放置网络标号特别提示：1、网络标号必须添加在导线或总线上，不能直接放在元件引脚上，因为网络标号与引脚很难关联，必须在引脚上先绘制一段导线再放置网络标号。2、将网络标号放置在导线上时，出现了红色“×”号(如右上图)，说明网络标号与导线已经关联，再单击放置。3、当网络标号名称最后一位是数字，且连续放置时，则会自动递增。项目3流水彩灯单面PCB设计1、设置电气检查规则在对原理图进行编译之前可以设置编译参数，指定各种电气错误的违规等级。图3-18设置编译参数的操作方法任务3.3编译检查原理图项目3流水彩灯单面PCB设计2.编译原理图执行【项目管理】→【CompileDocument】，可以编译当前原理图。3-19a错误信息报告面板【Messages】图3-19b编译错误面板【CompileErrors】任务3.3编译检查原理图项目3流水彩灯单面PCB设计图3-20查看编译结果任务3.3编译检查原理图项目3流水彩灯单面PCB设计图3-21a生成元器件报表清单的操作方法图3-21b稳压电源元器件清单表图标3.4生成元器件清单报表对于比较复杂的原理图，单凭人工统计元器件很容易出错。为了方便购买元器件，可利用ProtelDXP2004提供的报表功能生成元件报表清单，操作如右图所示。项目3流水彩灯单面PCB设计1.生成网络表在Protel的前期版本中，网络表是联系电路原理图和PCB之间的桥梁。图3-22执行【设计】→【文档的网络表】→【Protel】，生成网络表生成的流水彩灯网络表文件任务3.5SCH网络表的产生及阅读生成的流水彩灯网络表文件项目3流水彩灯单面PCB设计2.网络表的阅读图3-23双击流水彩灯网络表名称，打开、浏览流水网络表任务3.5SCH网络表的产生及阅读1.双击流水彩灯网络表名称2.滚动滚轮上下浏览网络表项目3流水彩灯单面PCB设计任务3.5SCH网络表的产生及阅读2.网络表的阅读网络表的内容由许多方括号[]和圆括号（）组成。方括号[]的内容表示元器件列表。圆括号（）的内容表示网络列表，即元件引脚的连接关系。1）元件列表。以R1为例[R1AXIAL-0.3Res1]元件声明开始元件编号元件封装原理图参考名称，一般为库中元件名元件声明结束项目3流水彩灯单面PCB设计任务3.5SCH网络表的产生及阅读2.网络表的阅读2）网络列表。（VCCD1-1JP1-2U2-16)表示网络声明开始VCC作为网络名称，以下为与其相连的元件引脚D1的第1引脚JP1的第2引脚U2的第16引脚此网络声明结束项目3流水彩灯单面PCB设计任务3.5SCH网络表的产生及阅读[C1POLAR0.8CapPol2][C2POLAR0.8CapPol2][C3RAD-0.3Cap][D1DIO7.1-3.9x1.9Diode1N4148][JP1HDR1X2Header2][LED1LED-0LED][LED2LED-0LED][LED3LED-0LED][LED4LED-0LED][LED5LED-0LED][LED6LED-0LED][LED7LED-0LED][LED8LED-0LED][LED9LED-0LED][LED10LED-0LED][R1AXIAL-0.3Res1][R2AXIAL-0.3Res1][R3VR3ResTap][R4AXIAL-0.3Res1][U1SO8NE555D][U2N16ECD4017BMN](VDDD1-1JP1-2U2-16)(NetC1_1C1-1R3-1)(NetC2_1C2-1R1-2R2-2U1-4U1-8)(NetC3_2C3-2U1-5)(NetD1_2D1-2R1-1)(NetLED1_1LED1-1U2-3)(NetLED1_2LED1-2LED2-2LED3-2LED4-2LED5-2LED6-2LED7-2LED8-2LED9-2LED10-2R4-2)(NetLED2_1LED2-1U2-2)(NetLED3_1LED3-1U2-4)(NetLED4_1LED4-1U2-7)(NetLED5_1LED5-1U2-10)(NetLED6_1LED6-1U2-1)(NetLED7_1LED7-1U2-5)(NetLED8_1LED8-1U2-6)(NetLED9_1LED9-1U2-9)(NetLED10_1LED10-1U2-11)(NetR2_1R2-1R3-2U1-7)(NetR3_3R3-3U1-2U1-6)(NetU1_3U1-3U2-14)(GNDC1-2C2-2C3-1JP1-1R4-1U1-1U2-8U2-13U2-15)流水彩灯网络表项目3流水彩灯单面PCB设计任务3.6手动完成PCB单面板布线

任务3.6.1在项目中新建PCB文件并保存图3-23创建的流水彩灯印制板文件项目3流水彩灯单面PCB设计任务3.6.2将原理图内容更新到PCB图方法一：原理图中执行：设计/UpdatePCBDocument项目3流水彩灯.pcbdoc。方法二：PCB图中执行：设计/ImportChangesFrom项目3流水彩灯.PRJPCB。图3-24执行命令后的工程变化对话框用以上任一种方法，系统都会弹出图3-24所示的对话框。1.单击该按钮，检查元器件的封装和网络关系更改是否正确有效，若有错则返回原理图修改，没错则做第2步。2.单击该按钮，系统执行所有更改操作，若“完成”出现错误，返回原理图修改，否则点“关闭”按钮检查结果3.单击“关闭”项目3流水彩灯单面PCB设计任务3.6.2将原理图内容更新到PCB图单击“关闭”按钮，系统自动切换到PCB工作区，此时可看到载入的元器件封装和飞线。如图3-25。图3-25原理图元器件封装和网络关系装入到PCB文件项目3流水彩灯单面PCB设计任务3.6.2将原理图内容更新到PCB图执行【查看】/【整个PCB板】，当当前对象移人PCB图纸中心，如图3-26所示。图3-26原理图元器件封装和网络关系移到PCB图纸中心项目3流水彩灯单面PCB设计任务3.6.3手工布局元件，规划印制电路板1.元件手动布局用鼠标将PCB移到适当的位置，并适当调整元器件的方向。如图3-27所示。图3－27手工调整元件的PCB布局项目3流水彩灯单面PCB设计任务3.6.3手工布局元件，规划印制电路板2.规划定义印制电路板1）重定义PCB板的形状

执行：设计/PCB板形状/重定义PCB板形状，光标变为十字形，PCB板变为墨绿色，在起点及转弯处单击鼠标会，绘制矩形方框，完成后单击右键。2）绘制电气边界选择KeepOutLayer选项卡，执行：放置/直线，绘制电气边界（紫色），如图3-27所示。项目3流水彩灯单面PCB设计任务3.6.4按指定要求单面手动布线1.设置单面布线、导线粗细、安全间距要求：单面布线，导线宽30mil，安全间距15mil操作：执行菜单【设计】/【规则】，打开“PCB规则和约束编辑器”对话框。1)设置RoutingLayers(布线层)规则。图3-28设置布线层项目3流水彩灯单面PCB设计任务3.6.4按指定要求单面手动布线2)设置Width(布线宽度)规则。如图3-29.1.单击width2.设定导线最大宽度3.设定最优布线宽度4.最后设定最小宽度项目3流水彩灯单面PCB设计任务3.6.4按指定要求单面手动布线3)设置Clearance(安全间距)规则。图3-30设置安全间距项目3流水彩灯单面PCB设计任务3.6.4按指定要求单面手动布线2.手动连线1）手动布线（1)切换BottomLayer为当前工作层。（2）调用命令：方法一、单击工具栏中的按钮方法二、执行右图所示的菜单命令（3）移动十字光标到手动布线的焊盘上，单击鼠标左键（4）单击鼠标右键或“ESC”键，结束本次手动布线。完成后的PCB板效果如图3-32项目3流水彩灯单面PCB设计任务3.6.4按指定要求单面手动布线图3-32手动连接PCB单面板项目3流水彩灯单面PCB设计任务3.6.4按指定要求单面手动布线2.手动连线2）跳线U2第6引脚和LED8第1引脚间的飞线如图3-32所示，由于同层面导线不能交叉，采用跳线连接。连接方法：放置焊盘（pad），并设置所在层别为Multi-layer，且焊盘网络为NetLED8_1，连续放置两个，完成后的如图3-33所示。项目3流水彩灯单面PCB设计任务3.6.4按指定要求单面手动布线2.手动连线2）跳线图3-33单面板飞线处理项目3流水彩灯单面PCB设计PCB参数设置在“PCB板选择项”对话框完成，主要包括测量单位设置、网格设置和图纸位置设置等。执行菜单命令：设计/PCB板选择项。弹出如图3-34所示的对话框。（和原理图环境参数设置相似）知识链接PCB编辑环境图3-34“PCB板选择项”对话框项目3流水彩灯单面PCB设计将SCH载入PCB时常见错误及其修改技能链接1.找不到元器件封装图3-35“工程变化订单(ECO)”出错警告解决的方法：切换到原理图编辑环境，双击元件U1，在属性对话框中，按【追加】按钮，添加封装为“DIP-8”，重新装载网络表，执行“工程变化订单(ECO)”时就不会再出现错误警告标志。将SCH载入PCB时常见错误及其修改技能链接项目3流水彩灯单面PCB设计2.元器件封装少引脚图3-36“工程变化订单(ECO)”出错警告解决的方法：切换到原理图编辑环境，双击元件U1，在属性对话框中，编辑封装为“DIP-8”，重新装载网络表，执行“工程变化订单(ECO)”。将SCH载入PCB时常见错误及其修改技能链接项目3流水彩