项目3_流水彩灯单面PCB设计（PPT56页)

《电子电路CAD技术》项目3绘制流水彩灯原理图和设计PCB单面板【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。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。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。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【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。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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”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。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)(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。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：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2.3.33.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。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。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编译检查原理图图3-20查看编译结果任务3.3编译检查原理图图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。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”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。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