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1、 电子线路印刷版(PCB)设 计C AD实践报告题目:_ _ _ _ _ _ _ _ _ _单片机最小系统PC B 设计_ _ _ _ _ _ _ _ _姓 名：_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _学 号：_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _系 别：信息工程系专 业：通信工程年 级:_ _ _ _ _ _ _ 0 9 级_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _2023年 1 月 9 日一、设计的任务与规定学习掌握一种电路设计与制板软件(课堂重要使用Protel 9 9 S E,或其他软件 Alti u m Designer PA
2、DS、OrCAD Pro t e us 等)，掌握软件使用的基本技巧的基础，结合专业相关电路方面知识来设计PCB板。根据参考系统设计一个小型的单片机系统，以 89 C 5 1 为核心单片机，具有如下重要功能模块：电源模块、ISP(I n-Sys t e m Pr o g r amm i n g)下载模块，时钟和复位模块、A D 采集模块、键盘模块、数码管和LED显示模块等，画 出 SCH原理图和相 应 的 PC B印刷电路板。重要设计内容：1、根据需要绘制或创建自己的元件符号,并在原理图中使用；2、SCH原理图设计环节与编辑技巧总结；3、绘制或创建和元件封装,并在原理图中调用；4、生成项目的
3、BOM(Bill of Mater i a l)；5、设 立 P C B 设计规则(安全距离、线宽、焊盘过孔等等)，以及PCB设计环节和布局布线思绪和技巧总结；6、最终完整的SCH电路原理图；7、元器件布局图；8、最终完整的P C B 版图。二、实验仪器PC 机,Prote I 99SE 软件三、原理图元件库设计3.1 6 段数码管模块LED数码管(LED S e g m e nt Disp I a y s)是由多个发光二极管封装在一起组成“8”字型的器件，引线已在内部连接完毕，只需引出它们的各个笔划,公共电极。L E D数码管有八个小L E D 发光二极管,常用段数一般为7 段有的另加一个小
4、数点，通过控制不同的LED的亮灭来显示出不同的字形。数码管又分为共阴极和共阳极两种类型,其实共阴极就是将八个L E D 的阴极连在一起，让其接地，这样给任何一个L E D 的另一端高电平，它便能点亮。而共阳极就是将八个L E D 的阳极连在一起。（1）、具体外观及引脚：设计环节:a）新建原理图库文献。b）对新建的原理图命名。c）打开自带的一位数码管的原理图库文献将其复制到上部新建的原理图库上。d）将矩形框拉大成6 位数码管的大小。e）复制8 段数码管符号粘贴5 次构成6 位数码管。f）点右键放置引脚,放置1 4个引脚,按t a b 键编辑管脚属性，引脚序号如图。g）保存。3.2 74LS 1
5、4（有施密特触发的六触发反相器）74LS 1 4 为有施密特触发器的六反相器，共 有 5 4/7 4 14、5 4/74LS1 4两种线路结构型式，其重要电特性的典型值如下:型号 Vtt PLHtPHLPD5 4/74 140.8V15ns1 5 ns15.3 mW54/7 4 LS 140.8V15 ns1 5n s52m W（1）具体外观及引脚:U 511A XZCC1 Y 6 Y2 A 6 A2 Y 5 Y3 A 5 A3 Y 4 YG Z D 4 A1 421 331 241 15IO69787 4 L S 1 4（2）设计环节：a）在前面新建的原理图库中建新器件。b）对新建的原理图命
6、名。c）放置合适大小的矩形框。d）点右键放置引脚，放置1 4 个引脚，按 ta b 键编辑管脚属性，引脚序号如图。e）点右键放置文本字符串，按 t a b 键编辑文本属性，输入74LS14。f）保存。其他元件系统库自带无需自行创建元件原理图四、元件封装库创建4.1 六段数码管模块封装具体外观、引脚及尺寸:7.0-7,0 1 7.0 7.0 一 卜 7.043.709寸。1 eoooooo设计环节a）新建PCB元件库文献。b）对新建的PCB元件命名c）打开自带的一位数码管的PCB元件库文献将其复制到上部新建的PCB元件库上。d）将矩形框拉大成6 位数码管的大小。e）复制8 段数码管符号粘贴5 次
7、构成6 位数码管。f）点右键放置焊盘，放置1 4 焊盘，按 ta b 键编辑管脚属性,焊盘为2 行，每行 7 个,2 行的间隔为40 Omi 1,同行中相邻焊盘的间隔为1 0 0 mil。焊盘顺序为左下角为1,左上角为14。g）保存。其他元件系统库自带无需自行创建元件原理图五、系统设计方案及原理图设计环节与编辑技巧总结设计一个基于单片机控制的通用嵌入式平台，具有以下功能模块：按键、AD C 和数码显示。数码管、LED显示5V稳压电源按键输入单片机用脚扩展在原理图中调用自己设计原理图元件库和封装库中的元件最终完整的SCH 电路原理图在菜单栏选择设计-浏览库，进入相应的库选择所需的元件。鼠标双击需
8、要的元件即可放置元件，双击元件可修改元件的属性（也可按t a b 键可更改元件的属性）。亦可放置完元件后双击元件更改属性。AD10系统内的元件都会自动关联相应的PCB封装，所以不用更改或添加。在原理图中放置自己画的库元件前需要先安装自己的库后才干调用。5.1电源模块22 0 V 交流输入，5V 稳压直流输出，l e d 发光指示。5.2单片机最小系统单片机最小系统:复位电路、晶振时钟电路、按键电路。复位电路产生复位信号，是单片机从固定的起始状态开始工作，完毕单片机的“启机”过程，它是由一个按键，一个电容,两个电阻构成。时钟电路由一个晶振和两个小电容构成,向单片机提供一个正弦波信号作为基准，决定
9、单片机的执行速度，时钟电路必须离单片机时钟引脚很近,切忌用长导线连接,否则不易起振,可以直接将晶振的两个引脚直接弯折到单片机引脚上,不要用长导线和跳线。39 POOIT R o i37P0236P03P0434P0533P063 y p 0721 P20P 2123P2224P2325P2426P25 P 2 623P27VCC-5VR31OK10 MCLMCI30-29VCC-5VLEDOLED1LED2LED3LED4LED5LED6LED7LED5.3串口电平转换模块实现串口 I S P程序下载。单片机输出P3.l(T x d)接7 4 1 4的输入,相应输出接串口 D R 9输入，串口
10、 DR9输 出 接74 1 4输入，相应输出接单片机串行输入P3.0(R x d)o5.4按键模块按键电路很简朴,选择这 4个引脚作为输入，是有讲究的，P 3.2,P 3.3是单片机两个外部中断输入引脚,P 3.4,P 3.5是两个计数器外部时钟输入引脚。这样，这四个按键除了一般按键输入外，还可以做中断输入，计数输入等。当按键不准时，对端口没有任何影响。S2MCUP3.2C S3MCU P3.3c.-伞S4MCU P3.4h：S5MCU P3.5hZ5.5 数码管模块完善数码管电路和编程测试5.6 A D C 单元使用简朴便宜ADC08 0 4：n n n n n n n ii n n ii
11、LEDl6-DIGI-DPY-DPIsbDBODB1DB2DB3DB4DB5DB6tnsbDB?IS LEDO L E D 1ir-L E D 2TT-LED3T FLE D 4I3-LED5 L E D 6LED75.7 原理图设计环节与编辑技巧总结a）安装相关库文献b）拟定需要放置的器件c）浏览通用元件库选择需要的元件，放置元件d）若通用元件库中找不到可以用收索元件方式放置元件e）更改元件属性，选择元件时按t a b 键或放置后双击元件f）元件放置完毕后根据原理图合理摆放元件位置g）在菜单栏选择放置一线或用快捷键P+肌将需要连接的管脚连接起来h）进行原理图电气规则检查，菜单栏一工程一Com
12、pile PCB Project（I程名）i）生成网络表j）保存输出编辑技巧总结:（1）关闭PROTEL99SE时的技巧，假如你的电脑配置一般，分步的关闭可以避免死机和丢失你的成果；（2）尽量多使用快捷键能提高布线效率;（3）将自己经常使用的元器件放入一个库中以便调用。六、项目的BOM(B i 1 1 of Ma tr ia 1 )2A部件类型1KB标件标号R4C封装RW1031KR7TO126B46-DIGI-DPY-DP LED1DIGITAL510KR3RW10610KR5RW10710KR6RW10810KR8RW10910uFC2CD51010uFC7CD51110uFC4cd512
13、12MHZY1RAD021322PC6RW101422PC5RW101550 R1RW101674LS14U6DIP141789C51S21DIP4018104 C8CC519104 C3CC520104 C10CC521106pFC1CC522470uFC9CD523AC9VJ1SIP224ADC0804U5DIP2025BUZZERB1CC426CON9RP1SIP927CON9RP3SIP928CON9RP2SIP929DB9J2DB-9/M30DIODED12RAD0.231DIODED10RAD0.232DIODED13RAD0.233DIODED11RAD0.234LEDD8LED
14、35LEDD2LED36LEDD3LED37LEDD9LED38LEDD1LED39LEDD6LED40LEDD7LED41LEDD4LED42LEDD5LED43LM7805CTU11LB144SW-PBS4RAD0.245SW-PBS3RADO 246SW-PBS2RAD0.247SW-PBS1RAD0.248SW-PBS5RAD0 249TI-ULN2003AU4DIP16七、元器件布局图和PC B设 计（总体系统设计方案分析）1、版型及尺寸PCB版型为正方形，尺寸为1 2 mmX 1 3mm2、所使用的库却囱阂&匈阂圜6-DIGI-DPY-DP.Lib74LS14.LibADC0804
15、.LibDIGITAL.LIBUA7805CT.LibSch lib l.L ibTI-ULN2003A.Libwqs.PCB其中7 个原理图库、1个封装库，剩下使用系统自带的库。3、设 立 P C B 设计规则(安全距离、线宽、焊盘过孔、走线规则等等)，以 及 PCB设计环节和布局布线思绪和技巧总结；规则中设立线宽为2 0 mil,最小安全距离为2 O m iL焊盘过控以及走线规则使用系统默认设立。PC B设计环节：(1)原理图无规则犯错的情况下，点击菜单“设计”按钮,在下拉菜单中点击“Up data PCB Document Qiu.Pc b D oc;(2)在 PCB DOC中排版元件，
16、尽量将所有元件拖动到合理位置;(3)PCB布线层调整至底层,然后对P C B 中的元件进行布线。技巧总结：(1)制作封装库时注意要将中心店设立在元件上，否则将犯错；(2)制作封装库时注意要编辑过孔编号要对的；(3)信号线要尽量短，而地线要尽量粗；(4)PCB手动布线比自动布线效果好，手动布线更能布出好的P C B 图。064、元器件布局图;1 225R4)1IniOOOQOQO递lb.Io5Js三Y2。O0QHrl p,-eI 0-/f:d dd d8mQ Iso ld.asDdm.DQ4一一-.r-1-三。等*0.10管Qo1co lH116H.lhrsc,4r,Tela/T1 00Ql o
17、q。9J O Q O OO O O OIo。Q00I0QOOOKtoars”*000009RIO-LTo00ofcoO O O O 0ccccccdNo9。ID:。szaIQUIOOOOOOOOOOOOOOOOOQO邛-00。|0|2。OOOOOO0OOOOOoooooooa0 0 0 00 0 0 0 0 0 0c)o-i l-oDS100000。mmBmme0000000,L 1oB一rLYQJ LTO2To.I ng八、最终完整的原理图和PCB版图(匕，.*.-wwm7s一工-53-Ecsp0sa xT-Eo宣z.*连wE4WC:s.iTXPrs-一1汾05ADCQ522s才：E晶0 3
18、 g g g S g g g M O%”iOhtnU*MrO门 口3A F*J田F4 非 Z Z Z Z九、心得体会及小结通过这几天的PC B 板电路板的设计学习，让我感触颇多。一方面，PC B制图及其制作是作为电子专业学生必备一项技能，这次的实验让我了解PROTELL9 9 S E 这个软件很实用，很好用，并且很让人有种他所它的愿望,布局和布线是PCB设计中的两个最重要的内容所谓布局就是把电路图上所有的元器件都合理地安排到有限面积的PCB上。我知道只学了个基础，但我已经知道怎么去学习它了，我会一直坚持探索它的;另一方面，和同学的沟通也促进了与同学之间的融洽关系,增进了友谊。通过了这次的课程设计，我对Protel 99有了更进一步、全面的了解，可以较熟悉的绘制电路原理图和制作印刷电路板（PCB）。