项目四较复杂单片机电路板设计.ppt

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1、较复杂单片机电路板设计,目 录,任务一绘制原理图元器件符号,任务二绘制本项目封装符号,任务三绘制原理图与创建网络表,任务四绘制双面印制板图,任务五本项目工艺文件,项目四 较复杂单片机电路板设计,项目四的任务目标是利用电子CAD软件Protel 99 SE完成较复杂单片机双面印制板设计。该项目的重点一是复合式元器件符号的正确放置，二是两位数码管的封装确定，三是对电路中有接机壳金属要求元器件的处理方法，四是进一步熟悉双面板布线，五是了解在元器件较多、走线较多情况下怎样对走线进行规划。,图4-1 项目四电路图,项目四 较复杂单片机电路板设计,项目四 较复杂单片机电路板设计,项目四 较复杂单片机电路板

2、设计,要求： 1根据要求绘制元器件库中没有提供的或需要修改的元器件符号。 2根据实际元件确定所有元器件封装。 3根据元器件属性列表绘制原理图并创建网络表文件。 4根据工艺要求绘制双面印制板图。,项目四 较复杂单片机电路板设计,印制板图的具体要求： （1）印制板尺寸：宽：2560mil、高：3720mil，在印制板四角分别放置四个安装孔，安装孔中心位置与两侧边的距离均为155mil，安装孔孔径为3.5mm，详见图4-33； （2）绘制双面板； （3）信号线宽为20mil； （4）接地网络线宽为40mil； （5）+5v、+12v的网络线宽为40mil； （6）原理图与印制板图的一致性检查。 5编

3、制工艺文件。,项目四 较复杂单片机电路板设计,任务一 绘制原理图元器件符号,图4-5 项目四中连接器符号CT2,一、绘制B1 B1是桥式整流器符号如图4-1中所示，这一符号在项目一中已绘制可以直接使用。 二、绘制连接器符号CT2 矩形轮廓：高：10格，宽：2格，栅格尺寸为10mil。,三、绘制数码管符号DG1 1、数码管结构,任务一 绘制原理图元器件符号,图4-6 数码管内部结构与引脚排列,图4-7 两位数码管符号,2、本项目数码管符号 图4-7是本项目采用的两位数码管符号。从图中可知，两个数码的段码ag和小数点dp是并在一起的，公共端是分开的。“1+”对应第一个数码的公共端，“2+”对应第二

4、个数码的公共端。“1+”和“2+”两个引脚也可以称为位选。 矩形轮廓：高：9格，宽：13格，栅格尺寸为10mil。,任务一 绘制原理图元器件符号,四、绘制集成电路芯片符号U1 矩形轮廓：高：9格，宽：13格，栅格尺寸为10mil。,图4-8 项目四中的U1符号,任务一 绘制原理图元器件符号,五、绘制集成电路芯片符号U2 矩形轮廓：高：5格，宽：7格，栅格尺寸为10mil。,图4-9 项目四中的U2符号,任务一 绘制原理图元器件符号,六、绘制三极管符号T1 T1是NPN三极管，本项目采用的三极管引脚分布是基极在中间，这一符号已在项目二中修改完毕，可以直接使用。 七、绘制蜂鸣器符号BELL 在Mi

5、scellaneous Devices.ddb中提供的蜂鸣器符号BELL中增加正极性标志。,图4-10 蜂鸣器电路符号,任务一 绘制原理图元器件符号,八、绘制电阻排符号RP1 该电路符号可以使用Miscellaneous Devices.ddb中电阻排符号RESPACK4进行修改,图4-11 四电阻排电路符号,任务一 绘制原理图元器件符号,一、桥式整流器B1封装 封装参数： 元器件引脚间距离（图4-12中焊盘的对角线距离）：250mil。 引脚孔径Hole Size： 39mil，则焊盘直径X-Size、Y-Size为80mil。 元器件轮廓：半径Radius为200mil。 与元器件电路符号

6、引脚之间的对应。,任务二 绘制本项目封装符号,图4-12 项目四中的桥式整流器及封装符号,封装符号中的焊盘号分别是1、2、3、4，引脚分布情况如图4-12所示。,二、蜂鸣器BELL封装,任务二 绘制本项目封装符号,图4-13 蜂鸣器,蜂鸣器的封装参数为： 元器件引脚间距离：300mil； 引脚孔径Hole Size： 39mil，则焊盘直径X-Size、Y-Size为120mil； 元器件轮廓半径：275mil； 与元器件电路符号引脚之间的对应： 封装中的焊盘号分别为1、2，在1#焊盘附近进行正极性标注。,任务二 绘制本项目封装符号,图4-14 蜂鸣器封装符号,三、无极性电容C1 C5封装 可

7、以直接采用系统在Advpcb.ddb中提供的RAD0.1。 四、电容C6封装 封装参数如下： 元器件引脚间距离：400mil； 引脚孔径Hole Size： 28mil，则焊盘直径X-Size、Y-Size为62mil； 元器件轮廓：矩形； 与元器件电路符号引脚之间的对应： 封装中的焊盘号也应分别为1、2。,图4-15 项目四中采用的电容C6,任务二 绘制本项目封装符号,图4-16 项目四中电容C6封装符号,五、电解电容C7封装 电解电容C7的封装参数与项目二中C4、C5的封装相同，可以直接使用项目二中绘制的封装符号。 六、电解电容C8封装 电解电容C8与项目一中C2相同，可以直接使用项目一中

8、绘制的C2封装符号。 七、连接器CT2封装 连接器CT2是2.54mm十针双排连接器，可以利用系统提供的Advpcb.ddb中十针连接器符号IDC10进行修改。,任务二 绘制本项目封装符号,图4-17 IDC10封装符号,任务二 绘制本项目封装符号,图4-18 修改后的CT2封装符号,修改后的CT2封装符号参数： 元器件引脚间距离：2.54mm（保持IDC10封装符号中的焊盘间距不变）； 引脚孔径Hole Size： 28mil，则焊盘直径X-Size、Y-Size为62mil； 元器件轮廓：矩形（无需修改）； 与元器件电路符号引脚之间的对应： 因为CT2的电路符号中引脚1、2、3、4、5分别

9、都有两个，因此焊盘号为1、25也应分别是两个，如图4-18所示。,八、稳压二极管D1封装 稳压二极管封装参数： 元器件引脚间距离：400mil； 引脚孔径Hole Size： 28mil，则焊盘直径X-Size、Y-Size为62mil； 通过修改系统提供的Advpcb.ddb中二极管封装符号DIODE0.4得到稳压二极管D1封装。 将DIODE0.4封装符号中的焊盘号分别修改为1和2，A改为1，K改为2。,任务二 绘制本项目封装符号,图4-19 稳压二极管,图4-22 两位数码管实物,九、两位数码管DG1封装 两位数码管封装参数： 元器件引脚间距离： 两排焊盘之间距离：500mil，每排两个

10、焊盘之间距离：100mil； 引脚孔径Hole Size： 35mil，则焊盘直径X-Size、Y-Size为70mil； 元器件轮廓：矩形。 与元器件电路符号引脚之间的对应：数码管的引脚排列如图4-23所示。因为在项目四“任务一”中引脚号直接写的a、b等，焊盘号也应与引脚号一致。,任务二 绘制本项目封装符号,图4-23 两位数码管封装符号,十、三针连接器J1封装 J1是2.54mm三针连接器，可以直接使用Advpcb.ddb封装库中提供的SIP3。 十一、二针连接器J2封装 J2是2.54mm两针连接器，可以直接使用Advpcb.ddb封装库中提供的SIP2，只需修改焊盘参数。 修改后的焊盘

11、参数如下： 焊盘孔径Hole Size： 35mil，则焊盘直径X-Size：70mil，Y-Size为90mil。 十二、二针连接器J3封装 J3是3.96mm二针连接器，这一封装符号已在项目二中绘制，可以直接使用。,任务二 绘制本项目封装符号,任务二 绘制本项目封装符号,十三、开关K1 K4封装 封装参数： 元器件引脚间距离： 两个1#焊盘之间的距离：500mil； 1#焊盘和同列2#焊盘之间的距离：200mil； 引脚孔径Hole Size：47mil，则焊盘直径X-Size、Y-Size为80mil； 元器件轮廓：矩形； 与元器件电路符号引脚之间的对应：焊盘号如图4-24所示。,图4-

12、24 项目四开关封装符号,十四、发光二极管L1 L3封装 本项目采用的发光二极管与项目二采用的完全相同，可直接使用项目二中绘制的发光二极管封装符号。 十五、电阻R1 R13封装 直接使用Advpcb.ddb封装库中提供的AXIAL0.4。 十六、电阻排RP1封装 可以直接采用Advpcb.ddb封装库中提供的SIP8，将焊盘尺寸稍加修改即可。 引脚孔径Hole Size：31mil，则焊盘直径X-Size、Y-Size为65mil。,图4-25 电阻排,任务二 绘制本项目封装符号,十七、电位器RW1封装 直接采用Advpcb.ddb中提供的VR5。 十八、三极管T1封装 可以直接使用项目二中采

13、用的TO-92A封装符号。 十九、三端稳压器T2封装 可以直接采用Advpcb.ddb中提供的TO-126封装符号。 二十、集成电路芯片U1封装 U1是双列直插式28引脚集成电路芯片。可以使用Advpcb.ddb封装库中提供的DIP28，只是需要修改焊盘参数。 修改后的焊盘参数如下： 引脚孔径Hole Size：31mil，则焊盘直径X-Size、Y-Size为67mil。,任务二 绘制本项目封装符号,二十一、集成电路芯片U2封装 U2是双列直插式八引脚集成电路芯片。可以使用Advpcb.ddb封装库中提供的DIP8，只是需要修改焊盘参数。 修改后的焊盘参数如下： 引脚孔径Hole Size：

14、31mil，则焊盘直径X-Size、Y-Size为67mil。 二十二、运算放大器U3封装 可以使用Advpcb.ddb封装库中提供的DIP8，只是需要修改焊盘参数。 修改后的焊盘参数如下： 引脚孔径Hole Size：31mil，则焊盘直径X-Size、Y-Size为67mil。,任务二 绘制本项目封装符号,二十三、晶振JZ1封装 封装参数： 元器件引脚间距离：100mil。 引脚孔径Hole Size： 28mil，则焊盘直径X-Size、Y-Size为62mil。 元器件轮廓：矩形。 与元器件电路符号引脚之间的对应： 两侧焊盘的焊盘号应分别为1和2，中间焊盘的焊盘号为3。,任务二 绘制本

15、项目封装符号,图4-27 项目四使用的陶瓷晶振,图4-28 项目四使用的晶振JZ1封装符号,在绘制图4-1所示电路图时需注意三个问题，一是图中有大量的网络标号，应按照项目五中介绍的步骤正确放置；二是电路中有复合式元器件符号U3，U3的正确放置方法将在下面进行介绍；三是在放置U3之前，注意先加载U3所在的元器件库Protel DOS Schematic Libraries.ddb。 一、复合式元器件符号概念 对于集成电路，在一个芯片上往往有多个相同的单元电路。如或非门电路4001，它有14个引脚，在一个芯片上包含四个或非门，引脚7是接地端，引脚14是电源端，为芯片上的所有单元供电，如图4-29所

16、示。 在Protel软件中，这四个或非门元器件名称一样，只是引脚号不同，如图4-30中的U1A、U1B等，这样的元器件称为复合式元器件。,任务三 绘制原理图与创建网络表,任务三 绘制原理图与创建网络表,图4-29 4001引脚排列图,图4-30 4001电路符号,任务三 绘制原理图与创建网络表,二、放置复合式元器件符号 连续放置一个复合式元器件符号的所有单元： 在原理图中先加载Protel DOS Schematic Libraries.ddb； 按两下P键，在弹出的Place Part对话框中按图4-31所示输入各属性值，单击【Ok】按钮，在适当位置单击鼠标左键则放置了一个符号，此时仍弹出图

17、4-31所示对话框，单击【Ok】按钮后继续单击鼠标左键则放置4001的第2单元符号，如此操作可放置4001的所有单元。在放置过程中，单击鼠标右键可退出放置状态。,任务三 绘制原理图与创建网络表,图4-31 在Place Part对话框中输入4001属性值,任务三 绘制原理图与创建网络表,放置复合式元器件符号的任意单元： 在放置元器件符号过程中，当元器件符号处于浮动状态时，按【Tab】键，调出元器件属性对话框如图4-32所示。在属性对话框的第二个Part中输入2，则放置的是第2单元，输入3则放置第三单元，依次类推。,图4-32 放置复合式元器件符号任意单元时的属性设置,任务四 绘制双面印制板图,

18、一、规划电路板 1绘制物理边界 在机械层Mechanical4 Layer按印制板尺寸要求绘制电路板的物理边界。 2绘制安装孔 安装孔包括过孔和过孔外围的圆。 （1）绘制图4-33中三个相同安装孔 用放置过孔的方法绘制图4-33中左上角、左下角、右下角三个安装孔，过孔外径Diameter设置为3mm，过孔孔径Hole Size设置为3.5mm。,图4-33 项目四印制板图物理边界与安装孔,任务四 绘制双面印制板图,在KeepOutLayer，在放置过孔的位置绘制一个与过孔孔径相等的同心圆。 （2）绘制图4-33右上角安装孔 这一安装孔利用放置焊盘的方法实现。 焊盘的尺寸参数是孔径Hole Si

19、ze为 3.5mm，焊盘直径X-Size、Y-Size为7mm。 3绘制电气边界 将当前工作层设置为KeepOutLayer，在物理边界的内侧绘制电气边界。 二、装入网络表 在PCB文件中执行菜单命令Design Load Nets，将根据原理图产生的网络表文件装入到PCB文件中。,任务四 绘制双面印制板图,三、元器件布局 本项目的元器件布局应注意以下几点： （1）数码管的位置 本项目中，按照图4-35的位置放置即可。 （2）发光二极管的位置 本项目中，按照图4-35的位置放置即可。 （3）开关的位置 本项目中，按照图4-35的位置放置即可。 （4）本项目的核心器件是U1 U1外围电路涉及的元

20、器件应尽量放置在U1附近，特别是晶振，应尽量靠近U1。,任务四 绘制双面印制板图,（5）电源电路 本项目的电路中有一个包括整流、稳压、滤波在内的稳压电路，输入是交流，输出是直流，为整机供电，这一部分电路最好放置在印制板一角，尽量减小电源对其它电路的影响。 （6）各输入、输出端子要置于板边。 （7）电容C6应尽量放置在以焊盘表示的安装孔附近。 （8）将晶振JZ1的中间焊盘与GND网络相连。,任务四 绘制双面印制板图,图4-35 完成布局后的情况,任务四 绘制双面印制板图,四、手工布线 1调整焊盘参数 调整J2的所有焊盘，将焊盘孔径Hole Size设置为35mil，焊盘直径X-Size设置为70

21、mil、Y-Size设置为90mil； 调整RP1的所有焊盘，将焊盘孔径Hole Size设置为31mil，焊盘直径X-Size、Y-Size设置为65mil； 调整U1的所有焊盘，将焊盘孔径Hole Size设置为31mil，焊盘直径X-Size、Y-Size设置为62mil； 调整U2的所有焊盘，将焊盘孔径Hole Size设置为31mil，焊盘直径X-Size、Y-Size设置为67mil；,任务四 绘制双面印制板图,调整U3的所有焊盘，将焊盘孔径Hole Size设置为31mil，焊盘直径X-Size、Y-Size设置为67mil。 如果以上封装符号是按照要求重新绘制的，这一步骤忽略。

22、 2设置布线规则 设置本项目的信号线宽为20mil；接地网络线宽为40mil；+5v和+12v网络线宽为40mil。 设置后的规则如图4-36所示。,任务四 绘制双面印制板图,图4-36 项目四线宽设置,任务四 绘制双面印制板图,3手工布线,图4-37项目四顶层TopLayer布线情况,任务四 绘制双面印制板图,图4-38项目四底层BottomLayer布线情况,任务五 本项目工艺文件,1双面板 2板厚：1.6mm。 3板材：FR-4。 4铜箔厚度：不小于35m。 5孔径和孔位均按文件中的定义。 6表面处理：热风整平。 7字符颜色：白色。 8阻焊颜色：绿色。 9数量：1000片. 10工期：7天。,The end,