PCB实验报告

课程设计报告利用AltiumDesigner设计单片机实验系统PCB板学院机电工程学院专业电气工程与自动化班级13电气班学号1329402054姓名王健指导老师刘文杰完成时间2016-3-3SoochowUniversity1利用AltiumDesigner设计单片机实验系统PCB板一、设计目的1.培养学生掌握、使用实用电子线路、计算机系统设计、仿真软件的能力。2．提高学生读图、分析线路和正确绘制设计线路、系统的能力。3.了解原理图设计基础、了解设计环境设置、学习AltiumDesigner软件的功能及使用方法。4.掌握绘制原理图的各种工具、利用软件绘制原理图。5.掌握编辑元器件的方法构造原理图元件库。6.熟练掌握手工绘制电路版的方法。7.掌握绘制编辑元件封装图的方法，自己构造印制板元件库。8.了解电路板设计的一般规则、利用软件绘制原理图并自动生成印制板图。二、设计方案2.1设计流程图2.2板层选择根据层数分类，印制电路板可分为单面板、双面板和多层板。（1）单面板单面印制电路板只有一面有导电铜箔，另一面没有。在使用单面板时，通常在没有导电铜箔的一面安装元件，将元件引脚通过插孔穿到有导山铜箔的一面，导电铜箔将元件引脚连接起来就可以构成电路或电子设备。单面板成本低，但因为只有一面有导电铜箔，不适用于复杂的电子设备。导入PCB绘制印入板绘制出电路原理图根据实物板制作封装DRC检测完成根据实物板制作元件SoochowUniversity2（2）双面板双面板包括两层：顶层（TopLayer）和底层（BottomLayer）。与单面板不同，双面板的两层都有导电铜箔，其结构示意图如图2-1所示。双面板的每层都可以直接焊接元件，两层之间可以通过穿过的元件引脚连接，也可以通过过孔实现连接。过孔是一种穿透印制电路板并将两层的铜箔连接起来的金属化导电圆孔。（3）多层板多层板是具有多个导电层的电路板。多层板的结构示意图如图2-2所示。它除了具有双面板一样的顶层和底层外，在内部还有导电层，内部层一般为电源或接地层，顶层和底层通过过孔与内部的导电层相连接。多层板一般是将多个双面板采用压合工艺制作而成的，适用于复杂的电路系统。根据实物图的要求，我们选用的是双面板。2.3元件封装印制电路板是用来安装元件的，而同类型的元件，如电阻，即使阻值一样，也有大小之分。因而在设计印制电路板时，就要求印制电路板上大体积元件焊接孔的孔径要大、距离要远。为了使印制电路板生产厂家生产出来的印制电路板可以安装大小和形状符合要求的各种元件，要求在设计印制电路板时，用铜箔表示导线，而用与实际元件形状和大小相关的符号表示元件。这里的形状与大小是指实际元件在印制电路板上的投影。这种与实际元件形状和大小相同的投影符号称为元件封装。例如，电解电容的投影是一个圆形，那么其元件封装就是一个圆形符号。根据这次实验的要求，我们选择的穿孔式的封装。2.4布线方案（1）采用手动布线法。此方法的每一个环节都需要人为操作，要想布出一个既美观又实用的PCB图，那是需要耗费大量的时间和精力的。但就目前的技术而言，以质量为前提条件，手动布线是最常用的一种方法。（2）采用自动布线法。将元件的位置摆放好后，便可使用系统内部的自动布线功能，几秒内就可将一个庞大的复杂的电路布线成功，但可惜的是，布出来的PCB图效果极差，导线的走线极不平滑，会有尖角产生，两个相距很近的连接在一块儿的焊盘，也可能会被绕了一大圈后才能连上，这也是用机器布线的一大弊端。在两种方法的比较之下，我决定选择手动布线和自动布线相结合，第一，自己第一次学习使用这个软件只有实际操作了才能学得更好，第二，芯片连接过于复杂，完全手动布线工程过大五、实验心得体会这次的实验与以往的实验不同之处在于实验的全过程都是由学生独立完成的，所有与绘制PCB有关的知识都是自学的，老师只是在绘制过程中遇到难点的地方指导说明一下，所以此次实验的含金量是很高的。而且这次实验持续了有2周的时间，这给了我们充分足够的时间去学习有关PCB绘制的相关知识。在绘制的开始阶段，由于没有准备，在第一次绘制原理图时，将所有SoochowUniversity3元件的连线都没有用金属线相连而用成了别的线。除此之外，所有的网络编号没有用Net，而是自作聪明的用了String。直到后来看了视频时才发现了我的低级错误，这花费了我很多的时间将这些错误改正过来。在后来的实验过程中，我吸取了这次的教训，在每次试验之前我都会好好的做准备，而且在实验过程中遇到不懂的地方都会向周围的同学或者老师请教，从中收获的知识是不言而喻的，我想这将会受益终生的。在本次实验中，我觉得有几处容易遇到问题，其一是原理图的制作。因为刚接触altiumdesigner这个软件，完全都是陌生的，所以感觉无从下手。后来通过老师的讲解和询问同学，慢慢知道了利用库区寻找元件并选择合适的封装，然后给芯片进行连线。其二就是制作元件库了，关于这个，我是在老师的推荐下看了郭天祥关于集成库的制作视频以及同学的帮助后我会绘制的，在这里我得谢谢那些帮助我的同学们，没有他们我是很难圆满的完成这个实验的；其三就是元件封装的修改，我们不仅要将原理图的贴片式封装换成穿孔式封装，还要将没有封装的或者封装规格不符合要求的换成所需要的，所以这得需要我们在元件库中去一个一个找，不仅费时还很麻烦，这需要耐心与毅力；其四就是PCB板的布线了，因为自动布线虽然方便但是有很多不够完善之处，很多线不够简洁而且不够美观。这就需要我们手动将元件布线进行修改合理布局，让元件之间的连线尽量简洁。然后在布线时，要尽量的避免当同层线相交而无法布线这种情况的发生，当然，当无法避免时我们可以使用过孔这一方法来解决这一问题。这次电子CAD实习过程中大多是自己完成且难度较大，所以完成原理图和PCB版绘制那一刻，自己还是会油然而生一种成就感。我想这次的实验，其重要性不在于实验的结果，更重要的是在于实验的过程。在这过程中我学到了很多，收获了很多，更提高了自己的动手能力。这对我以后的学习是一笔宝贵的财富。SoochowUniversity4六、附录一原理图C1+1V+2C1-3C2+4C2-5V-6T2O7R118R1O9T2I10T1I11R2O12R2113T1O14GND15VCC16U2ICL232OE1LE11D03Q02D14Q15D27Q26D38Q39D413Q412D514Q515D617Q616D718Q719VDD20GND10U3MC74HC373DWA3F2G1E4D5A8C7DP6B9A10L1HDSP-301ED8LED0D7LED0D4LED0D3LED0D2LED0A1K2D1LED0D6LED0D5LED0L1Z5DZenerL2L3L4L5L6L7L8987654321J3Header9Header16Z22.4VZ42.4VZ32.4VEOCFOUTK2SW-PBK1SW-PBK3SW-PBK4SW-PB12345J2Header5A1B2C3E14E25E36Y77GND8Y69Y510Y411Y312Y213Y114Y015VCC16U13MC74HC138ANIN31IN42IN53IN64IN75START6EOC72-58ENABLE9CLOCK10VCC11VREF(+)122-7142-615VREF(-)16lsb2-8172-4182-3192-220msb2-121ALE22ADDC23ADDB24ADDA25IN026IN127IN228U7ADC0809CCNCS1WR12GND3DI34DI25DI16lsbDI07VREF8RFB9GND10IOUT111IOUT212msbDI713DI614DI515DI416XFER17WR218ILE19VCC20U8DAC0832LCWME19DIR1A13B117A24B216A35B315A46B414A57B513A68B612A79B711A02B018VCC20U9M74HC245B1RTRIG2Q3R4CVOLT5THR6DISC7VCC8GND1U10TS3V555ACNFINGNDFOUTZ12.4VLD2LED01KR8221VCCVCC40GND20RESET9X119X218PSEN29ALE/P30P0.039P0.138P0.237P0.336P0.435P0.534P0.633P0.732P1.01P1.12P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78P2.021P2.122P2.223P2.324P2.425P2.526P2.627P2.728RXD10TXD11INT012INT113T014T115WR16RD17EA/VP31U189E564RDGNDOE1LE11D03Q02D14Q15D27Q26D38Q39D413Q412D514Q515D617Q616D718Q719VDD20GND10U4MC74HC373DWA3F2G1E4D5A8C7DP6B9A10L2HDSP-301EOE1LE11D03Q02D14Q15D27Q26D38Q39D413Q412D514Q515D617Q616D718Q719VDD20GND10U5MC74HC373DWA3F2G1E4D5A8C7DP6B9A10L3HDSP-301EGNDOE1LE11D03Q02D14Q15D27Q26D38Q39D413Q412D514Q515D617Q616D718Q719VDD20GND10U6MC74HC373DWA3F2G1E4D5A8C7DP6B9A10L4HDSP-301EGNDGNDD0D1D2D3D4D5D6D7GND12CTXTAL300C4Cap300C3Cap10uFC1CapPol1K10SW-PB103R1Res2VCC102R5Res21KR2Res2SPSpeakerVCCGND10KR6Res2VCCK9SW-PBGND224C5CapPol1224C7CapPol1224C6CapPol1224C8CapPol1VCCVCCGNDVCCVCCD0D1D2D3D4D5D6D734U15BMC74HC04ANALE8910U12CMC74HC02ADGND56U15CMC74HC04AN89U15DMC74HC04AN1213U15FMC74HC04AN1011U15EMC74HC04ANVCCD7D6D5D4D3D2D1D0GND231U12AMC74HC02AD564U12BMC74HC02ADD7D6D5D4D3D2D1D0111213U12DMC74HC02ADEOCA8A9A10GNDALEW1ResTapW3ResTapW2ResTapW4ResTapVCCW5ResTapW6ResTapW7ResTapW8ResTapGND10uFC2CapPol11KR4Res2GNDVCCD0D1D2D3D4D5D6D7GNDZ6DZener102R12Res2GND231S1SW-SPDTVCC12J4Header2GND104C27CapPol1GND103R9Res2103R10Res2R11221D9LED0GND123456789RPHeader9VCCK5SW-PBK6SW-PBK7SW-PBK8SW-PBGNDFINW9ResTap10KR3Res2104C21Cap473C20CapJ1Phonejack2TN104C12Cap104C11Cap10uFC10CapPol110uFC9CapPol1221R7Res2LD1LED0GNDVCC104C13Cap104C15Cap104C14Cap104C16Cap104C17Cap104C19Cap104C18Cap104C23Cap104C24Cap104C22Cap104C25Cap104C26CapVCCGNDQ12N3906VCCA8A9A10VCCGND12U15AMC74HC04AN814321U11ALM358JMR2CLK1Q03Q14Q25Q36U