CAD实习报告.doc

成绩：课 程 设 计课程名称电子CAD课程设计课题名称51单片机开发板设计专 业电子信息工程班 级1303学 号201301030303姓 名顾 龙指导老师 陈爱萍、邱 泓、周细凤等目录1. 课程设计任务书-12. 原理图设计-2新建原理图-2原理图的设计-2原理图库的设计-2制作原理图-3ERC-3网络表的文件生成-43. PCB设计-4PCB封装制作-4PCB元件的布局-5PCB布线-64. 生产文件输出-75. 总结-96. 成绩评分表-10电气信息学院课程设计任务书课题名称51单片机开发板设计姓 名顾龙专业电子信息工程班级1303学号03指导老师陈爱萍、邱 泓、周细凤、陈军根、李延平课程设计时间2015年6月8日-2015年6月19日一、任务及要求采用PCB设计软件（Protel99se、Protel DXP、Altium Designer等）设计一块51单片机开发板的印刷线路板，并最终完成电路的焊接和调试。具体要求如下：1、按照任务图纸绘制原理图，元件库中没有的元件需要自行设计。2、封装库中没有的PCB元件封装需按照实物进行制作。3、PCB元件布局合理；PCB布线中：信号线不小于15mil，电源和地线建议为30mil以上，PCB走线的安全间距大于10mil。4、设计报告的最后需附上本次设计的PCB打印稿（1:1打印，核对自己做的封装是否和实物对应正确）和物料清单。5、完成电路的焊接和调试。二、进度安排第一周：周一：集中布置课程设计相关事宜，分发电子元件和PCB板。周二周三：原理图绘制和元件制作。周四周日：PCB封装设计、元件布局、PCB布线，周五检查原理图及PCB设计情况。第二周：周一周二：生产文件整理、PCB焊接调试。周三周五：设计报告撰写。周五进行答辩和设计结果检查。三、参考资料1、赵广林.轻松跟我学Protel 99SE电路设计与制版（第2版）.电子工业出版社.2009.92、刘刚. Protel DXP 2004 SP2原理图与PCB设计实践.电子工业出版社.2013.33、高雪飞，安永丽，李涧等. Altium Designer 10原理图与PCB设计教程. 北京希望电子出版社.2014.一、课程设计的任务要求1、采用PCB设计软件（Protel99se、Protel DXP、Altium Designer等）设计一块51单片机开发板的印刷线路板，并最终完成电路的焊接和调试。具体要求如下：（1）按照任务图纸绘制原理图，元件库中没有的元件需要自行设计。（2）封装库中没有的PCB元件封装需按照实物进行制作。（3）PCB元件布局合理；PCB布线中：信号线不小于15mil，电源和地线建议为30mil以上，PCB走线的安全间距大于10mil。（4）设计报告的最后需附上本次设计的PCB打印稿（1:1打印，核对自己做的封装是否和实物对应正确）和物料清单。（5）完成电路的焊接和调试。2、课程设计报告的撰写要求（1）设计报告正文内容为6-10页为宜，主要内容为自己的设计思路、设计步骤、关键性步骤的记录、重要结果的记录以及自己本次课程设计的总结。报告撰写要求思路清晰、结构合理、层次清晰，报告简洁但又要能体现设计过程。（2）报告中图表要求清晰、规范，图表的尺寸大小适当。二、设计思路/设计步骤电路板设计的一般步骤 ：（1）电路原理图的设计（Sch）主要利用Protel99 SE的原理图设计系统（Advanced Schematic）来绘制一张电路原理图。（2）生成网络表网络表是（Sch）和（PCB）之间的桥梁。网络表 可从电路原理图中获取，也可从印刷电路板中提取。（3）印刷电路板的设计（PCB）完成电路板的板面设计，完成布线工作。（4）生成印刷电路板报表生成印刷电路板的有关报表，打印印刷电路图。三、原理图绘制1、新建原理图打开protel99SE，在【File】/【New】来新建一个设计库，Database File Name处可输入设计库存盘文件名，点击Browse.改变存盘目录。图12.原理图的设计选取File/New.打开New Document对话框，如图2，选取Schematic Document建立一个新的原理图文档。图23、原理图库的设计（1）重新进入Document文件，【File】/【New】页面回到图2中，此时我们应该重新新建文件【File】/【New】（图中已经做出选择如图），双击PCB Library Document选项，会自动生成一个lib的库文件，双击该文件，就可以进行原理图各个部件的制作。 4.制作原理图图35.检测绘制完原理图之后，接下来进行ERC的检查（【Tool】/【ERC】）。当提示无错误，无警告时表示原理图绘制正确。如图4所示图46.网络表的文件生成返回中，【Design】/【Creat Netlist】点击OK键自动创建NET文件即 为网络表。四、PCB设计（1）PCB封装制作PCB库文件的添加。首先返回选择双击进入PCB编辑模块，然后依据原理图库的添加来添加封装库。对于没有的库文件要自行制作。 PCB封装库的制作过程。返回到选择双击进入PCB库文件的制作，首先【Tool】/【New Component】进行库文件的创立，在创立过程中可以设置焊盘，焊孔的大小，以及每个焊盘之间的距离的设置。图5 图6 图7 图8在制作的过程中，最重要的是设置焊盘以及焊孔的大小，以及元器件的尺寸。下面是我设计的一个USB串口的封装（如图9）图9封装的添加。对自己做好的封装进行保存，然后返回到原理图sch文件中双击对应的原件在Footorint中输入我们已经做好的封装USB1如图9（填写的封装名称一定要在库里对应）。 相同原件的批量封装。点击如图9所示页面的Global>>，对相同型号的元器件进行批量封装，大大减少了我们的封装时间。（2）PCB原件的布局操作步骤为sheet1.sch【Design】/【Create netlist】PCB1.pcb【Design】/【load Nets】点击Browse.选择自己的Net文件点击Execute。直接在PCB1.pcb文件中生成如图10所示。然后根据自己的单片机板子的尺寸大小画出相应的尺寸，然后以此把图10中的各个原件放到框内（其中要参考实际板子的布局进行合理布局），布局完之后，如图11所示。图10 图11（3）PCB布线布线前应先设置【Design】/【rules】进行以下设置线宽：正负电源线：1mm，其余0.35mm。自动布线步骤如下 【Auto Route】/【All】Route All，自动布线完成之后焊盘与接线之间加宽【Tool】/【Teardrops】中把【Arc】改为【Track】使连线与焊盘更加牢靠，如图12。 图12（4）PCB制作导出过程中遇到什么麻烦？如何解决的？在导出PCB时一定要确保原理图的正确性，才能保证PCB板的完美。PCB板布线完后，发现有的原件没有线与之相连，那么就要找前面的错误，这里肯定是原理图的错误，修改错误完后重新加载网络表，然后运行。但是这里有个前提条件就是，要把以前的没有修改过得原件删除掉。五、生产文件输出PCB的分层打印及物料清单 底层 顶层丝印层#器件名称类型物料规格使用位置封装NameTypeDescriptionDesignatorFootprint1卧式焊脚电池 直插CR1220 3.7VBT1CR1220-22瓷片电容直插100nf（104）/50V (±20%)C1, C5, C8, C9, C10, C11, C13, C18RAD0.13电解电容直插100uF 25V 5*16C2RB.2/.44高压电容直插4.7nF (472) ±20% 2KVC3RAD0.15瓷片电容直插10nF (103) ±20% 50VC4RAD0.16瓷片电容直插22pF (220) ±10% 50VC6, C7, C15, C16RAD0.17电解电容直插10uF 16V 3*5C14RB.2/.48肖特基二极管直插1N5819D1, D3RB.2/.49发光二极管直插红色 3长脚 圆头有边D2, D7, D14, D15, D16DIODE0.410发光二极管直插黄色 3长脚 圆头有边D8, D12, D13, D17DIODE0.411发光二极管直插绿色 3长脚 圆头有边D9, D10, D11, D18DIODE0.412开关二极管直插IN4148D19RB.2/.413快恢复保险丝直插0.5A 60V 可复位型F1RAD0.21451单片机直插STC89C52RC-40I（包含IC座子）IC1DIP-4015USB母口直插USB连接器/USB A/F90°J3301-04111-3116电源接头直插DC-005 5.5-2.1MMJ4POWER17轻触开关直插6x6x4.3K1, K2, K3, K4, K5, K6, K7, K8, K9, K10, K11, K12, K13, K14, K15, K16, K17SW-S18蜂鸣器直插9*5 无源 电磁蜂鸣器LS1BELL19PNP三极管直插SS8550Q1TO-9220金属膜电阻直插2K (2001) ±1%R2, R3, R4, R6, R11, R12, R13, R19, R20, R21, R22, R23, R24, R26, R27, R28, R29, R_DAXIAL0.321金属膜电阻直插330 (330) ±1%R5AXIAL0.322金属膜电阻直插10K (1002) ±1%R16,R25AXIAL0.323排阻 10K直插A09-103JPRP1HDR1X924双刀双掷开关直插KFT7.0 有声有锁 7x7mmS1SW-325共阴数码管直插四位0.36英寸红色S2, S3SMG4SM26八路D类锁存器直插74HC573U1DIP2027USB转串口芯片直插CH340GU2SO-1628译码器直插74HC138U3DIP1629EEPROM存储芯片直插AT24C01U6DIP830时钟芯片直插DS1302NU7DIP83149S晶振直插12MHz ±20ppm 20pFY1HC-49S32圆柱体晶振直插32.768KHz ±20ppm 12.5pF Y2RAD0.13349S晶振直插11.0592MHz ±20ppm 20pFY3HC-49S总结10天的CAD实习，我了解了绘制、编辑电路原理图和PCB的方法和技巧，我去图书馆借了一本protel99 SE，这本书对我这次帮助很大，而且把书上的理论运用到实习中去，使我对protel软件有了更深的认知，巩固了我从老师所学到的知识，锻炼了我的动手能力。原理图的绘制很是重要，它的每一步都会关系到后面的PCB制版，PCB生成后最主要的工作就是对元件的布局和布线了,PCB元件的布局的要求是功能元件要尽量在一起,主要功能集成块要放在电路板中央,重元件要有支架,开关和发热元件靠边放,高频部分布线要尽量短,最后元件摆放要整齐,美观。元件布局好后就是布线了,布线可以是单层,双层和多层的。 布线后尽量不要存在飞线,若布线存在极少飞线,依实际情况可不从新布线而手动布线。布线完后添加泪滴和敷铜,PCB就制作完成。其实不难，一步一步细心Protel的学习注重实际练习,练习多了便有了经验,经验积累多了便学会了Protel. 所以学号一门技术最好的方法就是去动手。纸上得来终觉浅。电子CAD课程设计成绩评分表环节评价内容评价等级优良中及格不及格实践环节（70%）1、原理图元件制作；2、元件封装制作；3、原理图绘制及原理图导入PCB4、PCB元件布局、布线规则设计、PCB布线、生产文件输出；5、焊接调试；6、解决问题能力及答辩情况；7、纪律和出勤情况。设计报告（30%）设计方案正确、表达清楚；设计思路、实验（论证）方法科学合理；达到课程设计任务书规定的要求；图、表、文字表达准确规 范。综合评价课程设计成绩评定为：优 良 中 及格 不及格 指导老师签名：_ 日 期：_