电子线路cad课程设计报告

电子线路cad课程设计报告电子线路CAD课程设计一.实训目的：1.熟悉原理图编辑器的功能与使用方法；掌握原理图元件及元件库的使用，元件的放置与编辑、电路原理图的设计以及报表、原理图输出等技巧与方法。2.熟悉印制电路板的设计流程，掌握元件封装库的使用和元件封装的放置方法。3.掌握PCB绘图工具的操作使用方法和PCB设计规则。4.掌握布局和布线等印制电路板的设计知识。5.掌握PCB报表的生成和PCB图打印输出方法。6.掌握印刷电路板的设计流程。二．实训内容本次设计选择单片机控制系统，主要是熟练运用DXP作出最小单片机系统的电路图，以下通过介绍最小系统的各部分电路的电路图及原理，通过在DXP上绘制原理图，检查并修改错误，最后生成完整PCB板。三．设计原理和思路1.最小系统的结构单片机即单片微控制器，是在一块芯片中集成了CPU（中央处理器）、RAM（数据存储器）、ROM（程序存储器）、定时器/计数器和多种功能的I/O(输入和输出)接口等一台计算机所需要的基本功能部件，从而可以完成复杂的运算、逻辑控制、通信等功能。单片机最小系统电路主要集合了串口电路、USB接口电路、蜂鸣器与继电器电路、AD&DA转换电路、数码管电路、复位电路、晶振电路和4*4矩阵键盘等电路。如下介绍几种简单的电路设计。下图是本次设计的的几个有关电路图总体框图：Max232串口电路(MAX232)蜂鸣器(Bell)待扩展数码管电路AD&DA转换单片机图1总体设计框图2各电路的原理分析（1）串口电路设计51系列单片机片内有一个串行I／O端口，通过引脚RXD(P3．0)和TXD(P3．1)可与外设电路进行全双工的串行异步通信。串行端口的基本特点8051单片机的串行端口有4种基本工作方式，通过编程设置，可以使其工作在任一方式，以满足不同应用场合的需要。其中，方式0主要用于外接移位寄存器，以扩展单片机的I／O电路；方式1多用于双机之间或与外设电路的通信；方式2，3除有方式l的功能外，还可用作多机通信，以构成分布式多微机系统。串行端口有两个控制寄存器，用来设置工作方式、发送或接收的状态、特征位、数据传送的波特率(每秒传送的位数)以及作为中断标志等。在一定条件下，向阳UF写入数据就启动了发送过程；读SBUf就启动了接收过程。串行通信的波特率可以程控设定。在不同工作方式中，由时钟振荡频率的分频值或由定时器Tl的定时溢出时间确定，使用十分方便灵活。串口电路设计主要是采用RS232与上位机PC相连，驱动串口电路则使用MAX232芯片进行设计，九孔串针用Dconnector代替处理。电路设计如图1所示。4*4矩阵键盘(SW_BP16)图1串口电路设计（2）蜂鸣器设计蜂鸣器一般作为报警功能使用，结构比较简单，使用起来很方便。蜂鸣器设计电路如图2所示。图2Bell设计电路(3).AD&DA转换器设计AD转换器也就是模数(AnalogtoDigital)转换器，即将模拟量(如电压、电流等)转换成数字量显示。设计采用了TI公司的AD芯片AD-TLC5649，这是一种低价位、高性能的8位AD转换器，是以8位开关电容逐次逼近的方法实现A/D转换。DA转换器就是数模(DigitaltoAnalog)转换器，即将数字信号转换成模拟信号，选用TLC5620，自己制作元件库。AD&DA转换电路如图3所示。图3AD&DA转换电路(4).待扩展四位8段数码管的设计数码管电路设计如图4所示。图4数码管的电路设计(5).4*4矩阵键盘的设计在按键数量较多的场合，矩阵键盘与独立按键键盘相比，要节省很多的I/O口。矩阵键盘的按键设置在行、列线的交点上，行、列线分别连接到按键开关的两端。列线通过上拉电阻接到+5V。平时无按键动作时，列线处于高电平状态，而当由按键按下时，列线电平状态将由与此列线相连的行线电平决定。行线电平如果为低，则列线电平为低；行线电平如果为高，则列线电平亦为高。这一点是识别矩阵键盘按键是否被按下的关键所在。该电路中还有一个与门，这个与门用来产生中断信号，当键盘中没有键按下时，所有行线的输出都应为低电平，以区别于列线状态，当矩阵键盘中任何一只键按下时，与门输出由高电平变为低电平，向CPU申请中断，由于矩阵键盘中行、列线为多键共用，各按键均影响该键所在行和列的电平。因此各按键彼此将相互发生影响，所以必须将行、列线信号配合起来并作适当的处理，才能确定闭合键的位置。矩阵键盘的电路设计如图5所示。图5矩阵键盘3.总电路设计原理图如图6图6四.电路原理图和PCB设计图绘制1.元器件的绘制准备工作原理图的绘制之前都需要装载元器件库，选择“元器件“，在如下窗口中找到自己需要的元器件安装。由于元器件库里大部分的元器件都没有，所以大部分都需要绘制，建立自己的组件库。绘制元器件的过程如下：打开DXP软件，在文件菜单栏里面创建原理图元件库，就会产生一个以Schlib为后缀的文件，在编辑区的中心有一个十字坐标轴将元件编辑区分成4个象限，但是我们一般在第四象限绘制。根据原理图上面器件的形状，在放置一栏中放置元件的外形，再依次放置引脚，引脚的标注根据需要而修改，并且设置管脚属性，最后设置元件的属性，其中包括元件的封装和仿真参数。图7创建器件库这里还要介绍一下元件的封装。也是在文件菜单栏中创建PCB库，在工具一栏中选择新元件，在元件封装向导的指引下规定封装的形式和引脚规格，这包括封装的类型和各引脚之间的距离，引脚的大小等等，最后保存。同时要在之前画的元件的图中找到此封装，将两者关联起来。这才算完成一个元器件的绘制。这里列举两个元器件图：1、AD转换部分：TLC5649和5620都是AD转换部分使用到的芯片，这里是自己绘制的，包括封装。2.接着按照上面设计思路绘制原理图。编译结果如图8图83.PCB图的绘制原理图的“项目管理”菜单栏中选择“追加新文件到项目中”的“PCB文件”，就打开了PCB文件，首先要保存。最初要设置PCB板子的规则，包括导线的宽度、板子的层数、孔的大小等。然后，在机械层画出板子的大小，并且以能放进所有元件切板子小而优，导入网络表和元器件封装，这就要检查其中是否有错误，我们发现有几处的封装做的不是很完整，所以进行了修改（如果看不见原理图，可缩小再看），将其移近所画范围中，我们可以看见其中的飞线，那是说明这其中的连接。然后手动布局，将所有器件移到最适合的位置，根据最初的设计规则，在一层或者两层连线（注意连线的过程中在转折处不要形成直角，否则会尖端放电，并且连线之前要考虑全局，不要给自己造成无路可走的局面），也可自动布局。当所有的连线完成，调整布线的布局使其更加美观。（执行变化情况）布局完成后，进行布线规则设置，线宽设置10英寸，新建power设置15英寸，再进行其他设置布线规则设置好之后，进行自动布线操作，再进行加泪滴，手动布线修改，最终完成PCB板如下（最终覆铜加泪滴）最后进行DRC检查。点击菜单栏工具→设计规则检查，会自动弹出设计规则检查器，点击运行设计规则检查即可，出现如下图所示图形，说明还有错误。若有错误，根据错误提示查找并改正，直到没有错误为止，本人新手暂时还不太会改正，希望以后多加练习。修改完成后图11DRC检查结果最后在查看里面看下3D效果五．思考题1.试述PCB图的设计流程。一般PCB基本设计流程如下:前期准备（包括元件封装等）-PCB结构设计-PCB布局-布线-布线优化和丝印-网络和DRC检查和结构检查-制版.2.电路的元件自动布局要做那些准备工作？执行自动布局的命令有那些？元件自动布局有那些局限性？准备主要是设定自动布局的设计规则，把原理图布局做好，电源线自己画最好。元件自动布局效果比较差。3.电路的自动布线要做那些准备工作？执行自动布线的命令有哪些？自动布线有哪些局限性？若需局部手动布线,应如何操作?准备：1）设定自动布线的设计规则，使自动布线按照自己的要；2)锁定已经完成的布线和不需要改动的网络。3)设置自动布线的参数。命令：首先Design/Option/Layers中选定信号层(SignalLayers),一般选底层和顶层；然后执行菜单命令Design/Rules，出现DesignRules对话框可在其中设置布线规则，每一项参数包括布线范围(Rulescope)和布线属性(RuleAttributes)局限性：自动布线很强大，在布线规则设置很好的情况下，软件可以严格按照规则布线，是可以达到预想要求的。但是Allegro的布线规则太多了，要自动布线，在布线之前得进行繁琐的规则设置，有时候元件位置安排不合理，导致无法完成布线。设置板层、线宽等参数就可以布线了。也可以直接在PCB图纸中直接放入元件，手工布线，但是器件间没有预拉线---常说的飞线（也就是没有网络关系）很容易出错，布线一定要小心错漏。有预拉线可以避免出错。4.简述敷铜的意义，在PCB图中如何放置敷铜？敷铜的意义：1)减小地线阻抗，提高抗干扰能力；2)降低压降，提高电源效率；3)与地线相连，还可以减小环路面积。4)也出于让PCB焊接时尽可能不变形的目的，大部分PCB生产厂家也会要求PCB设计者在PCB的空旷区域填充铜皮或者网格状的地线。方法：（1）首先就是调整PCB板（比如修改物理层和禁止布线层），合理地分布元件，达到最佳利用效果。（2）在PCB界面点“放置”“覆铜”，出现覆铜的对话框，根据你自己的要求，在里面选择填充模式（除特殊要求外，一般的电路都选择实心填充，适用于高热工作环境的电路板应选择影像化填充）。六．心得体会冰冻之尺，非一日之寒，真的需要很多的练习，才能熟练掌握这门课程。通过做这次电气制图与电子线路CAD的课程设计，发现自己对ProtelDXP软件还不是很熟悉，导致制图的时候不是那么得心应手。尤其是刚开始学这个软件的时候，有时候有些原件需要找较长的时间，制图出了问题也不知道该怎么解决。不过通过这段时间的学习，我对这个软件的兴趣越来越浓厚，主要是发现这个软件比较好用，可以直接在软件上看到仿真结果，这对我们在做实际的电路起一个指导作用。我希望在之后的学习中能多学和多用这个软件，以此来填补自己在制图方面的缺陷，并为以后的学习和工作打下坚实的基础附件：元件清单截图（电子版已有）网络报表截图（网络报表电子版已经有生成）名句赏析！！！！！不限主题不限抒情四季山水天气人物人生生活节日动物植物食物山有木兮木有枝，心悦君兮君不知。____佚名《越人歌》人生若只如初见，何事秋风悲画扇。____纳兰性德《木兰词·拟古决绝词柬友》十年生死两茫茫，不思量，自难忘。____苏轼《江城子·乙卯正月二十日夜记梦》只愿君心似我心，定不负相思意。____李之仪《卜算子·我住长江头》玲珑骰子安红豆，入骨相思知不知。____温庭筠《南歌子词二首/新添声杨柳枝词》曾经沧海难为水，除却巫山不是云。____元稹《离思五首·其四》愿得一心人，白头不相离。____卓文君《白头吟》去年今日此门中，人面桃花相映红。____崔护《题都城南庄》平生不会相思，才会相思，便害相思。____徐再思《折桂令·春情》入我相思门，知我相思苦。____李白《三五七言/秋风词》山无陵，江水为竭。冬雷震震，夏雨雪。天地合，乃敢与君绝。____佚名《上邪》人生自是有情痴，此恨不关风与月。____欧阳修《玉楼春·尊前拟把归期说》一往情深深几许？深山夕照深秋雨。____纳兰性德《蝶恋花·出塞》两情若是久长时，又岂在朝朝暮暮。____秦观《鹊桥仙·纤云弄巧》执子之手，与子偕老。____佚名《击鼓》花自飘零水自流。一种相思，两处闲愁。____李清照《一剪梅·红藕香残玉簟秋》问世间，情为何物，直教生死相许？____元好问《摸鱼儿·雁丘词/迈陂塘》一日不见兮，思之如狂。____司马相如《凤求凰/琴歌》人生如逆旅，我亦是行人。____苏轼《临江仙·送钱穆父》世间无限丹青手，一片伤心画不成。____高蟾《金陵晚望》林花谢了春红，太匆匆。无奈朝来寒雨，晚来风。____李煜《相见欢·林花谢了春红》独立寒秋，湘江北去，橘子洲头。____毛泽东《沁园春·长沙》身无彩凤双飞翼，心有灵犀一点通。___