PCB课程设计——单片机最小系统.doc

1、湖南工程学院课 程 设 计课程名称 PCB 设计 课题名称 单片机最小系统 专 业 电子科学与技术 班 级 1102 班 学 号 姓 名 指导教师 李延平 2014 年 1 月 1 日湖南工程学院课程设计任务书课程名称：PCB 课程设计题目：单片机最小系统 PCB 设计专业班级： 电科 1102 班学生姓名： 学号：指导老师：李延平审 批：任务书下达日期 2013 年 12 月 23 日设计完成日期 2014 年 1 月 1 日设计内容与设计要求一 设计内容：设计一块单片机最小系统 PCB 板，原理图如下：1 2 3 4ABCD4321DCBA Title Number RevisionSiz

2、eBDate: 26-Nov-2012 Shet of File: G:hardware_design云云云云51云89S52.dbDrawn By:EA/VP31 X119 X218REST9 RD17 WR16INT012 INT113 T014 T115P10/T1 P1/T2 P123 P134P145 P156 P167 P178P0 39P01 38P02 37P03 36P04 35P05 34P06 3P07 32P20 21P21 2P2 23P23 24P24 25P25 26P26 27P27 28PSEN29ALE/P 30TXD1RXD10U1AT89S52C8CAP

3、C9CAP Y21.0592MP0P01P02P03P04P05P06P07P20P21P2P23P24P25P26P27123456789R310KVCTMSR810kVCS1SW-PBP10P1P12P13P14TDITDOSCKLS1SPEAKERR11KT19013VCTDOS2SW SPST+ 1-2-3J9POWER2R71KC30.1uFC40.1uFC10.1uFC20.1uFVCRXDTXDTXDRXDVCP14ALEC14104 C15104VCY132768 C620pFC520pFVCTDIRDINTINT0T0T1WRJZ1JZ12345678J3P012345678

4、J5P112345678J4P212345678J6P3P0P01P02P03P04 TDITDOSCKP10P1P12P13P14P05P06P07P20P21P2P23P24P25P26P27RXDTXDINT0INT1T0T1WRRD12345678J8CON8123456789J21KVCP0P01P02P03P04P05P06P07C+1 V+ 2C-3C2+4 C2-5 V- 6T2OUT7R2IN8R2OUT9 T2IN10 T1IN1 R1OUT12 R1IN13T1OUT14GND15VC 16J1MAX232123J14INFRAREDVCSCK12 34 56J13PSK

5、EYBOARDT0INT1VCVCP10P1P12P13C13104C12104162738495J7DB9GNDVCGNDTDITMSTDOSCK 1 23 45 67 89 10JP2JTAGVC2 1X1 2X2 3GND4VC18 RST5 SCLK7 I/O6J10DS13021234J1USBR610 C10470uF C110uFR210kR420VC GND1 Vc2 Vo3 RS4R/W5 E6 DB07 DB18DB29 DB310 DB41 DB512DB613 DB714 PSB15 NC16/RST17 NC18 LEDA+19 LEDK-20LCD1LCD_OCMJ

6、4X8CVC R520C71uFD1LED D2LED D3LED D4LED D5LED D6LED D7LED D8LEDD9LED12J15CON212J12CON2VCVC1 23 45 67 89 101 1213 1415 1617 1819 20JP1Key_LCDP04 P05P06 INT0P20 P21P2 P23P24 P25P26 P27P0 P01P02 P03/RST/RW/CSDATA RSEACLK/INTTDO二 设计要求：1 双面 PCB 板2 线经大于 15mil，电源和地线大于 20mil3 电子元件布局尽量合理4 撰写设计报告。主要设计条件1. PC

7、机电脑； 说明书格式1、 课程设计封面；2、 课程设计任务；3、 说明书目录；4、 原理图设计；5、 PCB 设计；6、 设计总结7、 参考文献；8、 课程设计成绩评分表。进 度 安 排第一周 星期一 上午 安排任务、讲课。星期一 下午 - 星期二 下午 查资料、设计星期三开始 布局 PCB 写设计报告星期五 答辩地 点：嵌入式微处理器及 SOPC 实验室参 考 文 献1、Protel 2004 实用培训教程（第 1 版），神龙工作室主编，人民邮电出版社，2005 年2、电路设计与制板Protel 99 SE 基础教程(修订版) 王青林，张伟，赵景波 人民邮电出版社，2012目 录一、设计总体

8、思路 11.1 PCB 制板设计流程 11.2 基本过程简述 .1二、原理图绘制 3三、原件封装 3四、ERC 电气检查与网络表生成 .64.1 ERC 电气检查 64.2 生成网络表 6五、PCB 界面操作 .75.1 PCB 制板的工艺设计要求 85.2 布线 95.3 铺铜 .105.4 DRC 检查 .11六、报表的生成 .126.1 电路板信息报表 .126.2 元件清单 .14七、设计总结 .16八、参考文献 .170一、设计总体思路1.1 PCB 制板设计流程开始规划电路板设置参数载入网络表及元件的封装布置元件手工调整存盘及打印输出结束自动布线1.2 基本过程简述这次 PCB 课

9、程设计的主要任务是利用 protel99SE 软件完成单片机最小系统的 PCB 设计。按照要求，有如下的总体思路设想。一，画出原理图(sch),在画原理图的时候，要用到种种元器件，因为1有些元器件在软件自带的元件库里找不到，所以必须要自己画，同时封装也要安排好。二，封装，一般画完原理图就会开始封装，封装是最重要的环节。三，检查原理图的设计规则检查（ERC） ，将有错误的地方改正过来。四，更新 pcb，之后就到了 pcb 界面，这时候可以看到所有元器件。五，排版,要求：做一块经线大于 15mil,地线和电源线大于 20mil,电子元件布局尽量合理的 pcb 双面板。六，自动布线。七，手动布线，对

10、于自动布线后不太理想的部分，比如走线，边距等，还要进行手动布线来修改。八、铺铜。九，进行 DRC 检查，进行故障分析与改进。十，存档。这就大致完成了单片机最小系统的 PCB 设计。2二、原理图绘制1 2 3 4ABCD4321DCBA Title Number RevisionSizeA4Date: 2-Jan-2014 Shet of File: D:360云云云云PCB云云云云云云云云云云云云云云云云云云.dbDrawn By:162738495J7DB9C2-5C+1 C-3C2+4T1IN1 T2IN10R1OUT12 R2OUT9VC 16V+ 2V- 6GND 15T1OUT 14

11、T2OUT 7R1IN 13R2IN 8J1MAX232C10.1uFC20.1uFC30.1uFC40.1uFVC12345678J8CON8123456789J21KLS1SPEAKERD1LED D2LED D3LED D4LED D5LED D6LED D7LED D8LEDT19013R11KJZ1JZVCVCTDOVC18 SCLK7 IO6RST5VC2 1X1 2X2 3GND 4J10DS1302Y12768C520pF C620pFVCP14TDITDO123J14INFRARED123456 J13PSKEYBOARDINT1T0SCKVCVCEA/VP31 X119X2

12、18 RESET9RD17 WR16INT012 INT113T014 T115P10/T1 P1/T2 P123P134 P145 P156P167 P178P0 39P01 38P02 37P03 36P04 35P05 34P06 3P07 32P20 21P21 2P2 23P23 24P24 25P25 26P26 27P27 28PSEN 29ALE/P 30TXD 1RXD 10U1AT89S52VC123456789R310KVCP0P01P02P03P04P05P06P07P20P21P2P23P24P25P26P27RXDTXDALEP10P1P12P13P14P15P16

13、P17INT1INT0TMSRDWRY21.0592C8CAPC9CAPC71uFS1SW-PBVCR810K1 23 45 67 89 10JP2JTAGGNDVCGNDSCKTDOTMSTDIGND1VC2VO3RS4RW5E6DB07DB18DB29DB310DB41DB512DB613DB714PSB15NC16R/S/T17NC18LEDA+19LEDK-20LCD1LCD_OCMJ4X8CP0P01P02P03P04P05P06P07P1P12 P10 P13R420 R520R2 10K VCVC1 23 45 67 89 101 1213 1415 1617 1819 20JP

14、1KEY_LCDP01P02 P03P04 P05P06P20 P21P2 P23P24 P25P26 P27P0INT012345678J6 P312345678J5P212345678J4P112345678J3P0P0P01P02P03P04P05P06P07P10P1P12P13P14P15P16P17P20P21P2P23P24P25P26P27RXDTXDINT0INT1T0T1WRRDRSEACLK/INT/RST/RW/CSDATA+-J9POWER212J12CON2S2SW-SPSTR610 R71K1234J1USB12J15CON2C10470uF C110uFD9LE

15、DC12104 C13104 C14104 C15104VCVCVCT0T1三、原件封装零件封装其实是指原件焊接到电路板时所指示的外观和焊点的位置。选择菜单 Design/Add/Remove Library/装系统所在目录文件/ProgramFiles/Design Explorer 99 SE/Library/Pcb/Generic Footprints,选取所需要的元件封装库进行 Add，通常加载 Advpcd 元件封装库。在 PCB 元件库找不到适合的封装元件，则得在 protel99 中新建一个PCB Library Document,画出该元件对应的封装图。如：34本设计所用到的元

16、器件所对应的封装如下所示：0.1UF 电容的对应封装是 CAP-0.1晶振 Y2 对应封装 CRYSTAL1k 电阻 R6 对应封装 AXIAL0.3L4K7 的针插座 RR1 RR2 对应封装 SIP-910k 电阻对应封装 AXIAL-0.4电容 10UF 的对应封装 RB611.0592M 的晶振 Y1 对应封装 XTAL-1电容 20pf 和 104 电容的对应封装 CAP-0.1单列直插的对应封装是 SIP 系200 和 500 电阻对应封装是 AXIAL-0.4三极管 9012 对应封装 TO92A大电容对应封装 RAD-0.1DC-5V 电源插座 J1B 对应封装 DC-5双列直

17、插的对应封装是 DIP 系列HEADER 20X2 对应封装是 JJ1POWER2 对应封装 POWER2ISPJ8 对应封装 J8LED 管对应封装是 LEDREST 开关 SW2 对应封装 SW-6SPEAKE LB1 对应封装 LBUSB接口对应封装 USB5四、ERC 电气检查与网络表生成4.1 ERC 电气检查完成 sch 原理图绘制以后，检查原理图是否出错，选取菜单命令 Tools/ERC.，系统弹出对话框，点击OK确认。如果有错误，需按照错误提示进行修改，直到没有错误为止。4.2 生成网络表原理图完成及检测无错误以后，则需在原理图中标明各个元器件的封装号，该步骤完成以后，选取菜单

18、命令Design/Creast Netlist.，系统弹出对话框，点击OK确认。6五、PCB 界面操作 装入网络表，执行 PCB 菜单命令Design/Load Nets.，在弹出的对话框中，点击Excute（运行）按扭。 先进行自动布局。 再对自动布局进行修改，进行手动布局。 在自动布线之前，首先设定布线规则，然后执行菜单命令Auto Route/All，自动若不能 100%成功，则取消布线，改动布局，再布线，直到自动布线 100%成功。75.1 PCB 制板的工艺设计要求 首先应该考虑安装孔、插头、定位孔、基准点等都要满足要求，各种元件的摆放位置准确地安装在规定位置，同时要便于安装、系统调

19、试以及通风散热。 适当大一些的焊盘、通孔、走线，减少过孔、优化走线，使其疏密均匀，一致性好。 避免使用小于 90 度的走线，并规定其避免使用小于 90 度的走线，并规定其弯度为 45 度。85.2 布线95.3 铺铜105.4 DRC 检查DRC 检查结果：11六、报表的生成6.1 电路板信息报表1）电路板的一般信息，例如电路板尺寸，电路板连线。2）电路板元件信息，如元件的封装，编号123） 电路板上网络的信息136.2 元件清单原件清单：1415七、设计总结通过这一周的 PCB 设计，在全盘的设计与制作过程中，自己亲自动手实践，画原理图、元器件符号和画 PCB 的封装，增强了我的实际动手、独

20、立思考和解决问题的能力。我们用一周的时间去完成单片机最小系统 PCB板设计，时间很短，但是其中的过程却大大的巩固了我们所学的 pcb 课程。因为我们的 pcb 课程是在上学期学的，已经过了一个学期，现在来做课程设计的话，是一个回顾，巩固所学的过程。刚开始画板子有点生疏，不过后来多实践，就好多了，在里面也学到了不少的东西。由于对于软件的生疏，在刚开始做的时候，有一些功能总是找不到，后来只好去查资料才能找出来。就这样一步一步的，慢慢的做完了这个设计。在这其中，那个排版个人觉得还是布线是最难的，原因是由于布局布的不好，有一些线不能布上，所以布局这一块很费时间。也知道了其实pcb 的设计并不是想象中的

21、那么简单的，还是有一定的难度的。还有做这些东西，静下心来的很重要的，只有静得下心来，才能一步一步做完这些看是简单的工作。还有，在这期间，我明白了各个封装符号之间的意义，原本我以为各种元件就只有一种封装，经过这次设计，我才想明白封装是可以一对多，多对一的。这样一来，我就不会像我以前那样在画封装的时候要画很多的封装，有时一个封装就可以搞定很多的器件。通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相联合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相联合起来，才能够真正的学会了实际操作的能力。同时经过这次的课程设计，我发现，pcb制版在我们专业里有着举足轻重的作用，很多地方都会用到，因此，熟

22、练操作是很必要的。画原理图，封装，pcb 布局布线，这都是我们电科专业要熟练掌握的，经过这次课程设计，我学到了很多，希望在以后的学习中，能更好的使用 pcb 这个软件，画板子，进行 pcb 制版。16八、参考文献参 考 文 献1 程路.Protel 99SE 多层电路板设计与制作M.人民邮电出版社.2007.2 高名远.电子工艺实训与 PROTEL DXP 应用M.化学工业出版社.2007.3 高鹏.电路设计与制版 PROTEL 99 入门与提高(修订版)M.人民邮电出版社.2008.4 Mark.I.Montrose 著.电磁兼容和印刷电路板理论,设计和布线M人民邮电出版社.2007.5 深

23、圳华为.华为 PCB 布线规范M.内部资料.1999.6 提高印刷电路板的电磁兼容设计.网络资料.电气与信息工程系课程设计评分表评 价项 目优 良 中 及格 差设计方案的合理性与创造性(10%)硬件设计或软件编程完成情况(10%)硬件测试或软件调试结果*(10%)设计说明书质量(10%)设计图纸质量(10%)答辩汇报的条理性和独特见解(10%)答辩中对所提问题的回答情况(10%)完成任务情况(10%)独立工作能力(10%)出勤情况（10%）综 合 评 分指导教师签名：_日 期：_ 注：表中标*号项目是硬件制作或软件编程类课题必填内容；此表装订在课程设计说明书的最后一页。课程设计说明书装订顺序：封面、任务书、目录、正文、评分表、附件（非 16K 大小的图纸及程序清单） 。