印刷电路板实践51单片机最小系统pcb设计

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时间:2018-10-18

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1、福州大学物理与信息工程学院印制电路板设计实践报告专业:电子科学与技术班级:2班姓名:学号:指导老师:林培杰2017年6月目录一、设计分析1二、本设计对应的毕业要求细化指标2三、设计过程33.1元器件库建立33.2规则设定63.3布局和布线分析8四、心得体会14一、设计分析图1单片机系统原理图这是51单片机最小系统原理图,该系统采用RS232串口通信,图中还包含了LCD模块、LED模块、矩阵键盘模块、蜂鸣器模块、红外以及数码管模块,也引出了SPI的通信接口,此外又用排针将单片机大部分引脚独立引出,可以进行系统拓展,能更

2、方便的进行各种实验。一、本设计对应的毕业要求细化指标课程要求(毕业细化指标)本设计对应的相关内容1、要求学生能够在系统设计过程中,选择合适软、硬件开发软件平台对系统进行设计和调试;(5.2)本PCB为51单片机最小系统设计基于Altiumdesigner16。AltiumDesigner是原Protel软件开发商Altium公司推出的一体化的电子产品开发系统,主要运行在Windows操作系统。这套软件通过把原理图设计、电路仿真、PCB绘制编辑、拓扑逻辑自动布线、信号完整性分析和设计输出等技术的完美融合,为设计者提供了

3、全新的设计解决方案,使设计者可以轻松进行设计。2、要求学生在设计过程中,通过网络查找等方式了解相关的行业设计的规范或标准,例如硬件设计规范,PCB板制作规范等;(6.1,6.3)学习了如何进行元器件排版比如原理图设计时要整洁清晰,阅读起来一目了然,各个模块应适当分开,可使用网络连接起来。PCB设计时布线布局也要根据实际情况遵守规则。3、要求写规范的文档,能通过书面方式表达自己的想法,就复杂工程问题与同学等进行有效的沟通与交流;(10.4)将遇到的问题以及解决思路用书面语言表达出来,并规范的遵守电子报告各种要求,通过撰

4、写报告可以总结自己的实践过程和收获,更可以锻炼报告撰写能力;在实践过程中碰到问题,和同学讨论,学会如何进行更好的交流,最终得到了解决。4、通过本次设计,同学能认识不断探索和学习的必要性,具有自主学习和终生学习的意识;(12.1)通过本次实践,我对PCB设计有了更加浓厚的兴趣,在未来,我可能会在这个领域里不断深入学习,对以后工作或许也会有诸多益处。而对于新时代的大学生来说不断提高自主学习能力是十分必要的,只有如此才能立于不败之地。一、设计过程3.1元器件库建立1.建立原理图库:文件àNEWàLibraryà原理图库图2

5、新建原理图库2.建立PCB库:文件àNEWàLibraryàPCB元件库图3新建PCB图库3.将原理图与PCB按手册资料绘制好之后,应将二者结合起来,以后才可以使用。步骤:在原理图库处找到鼠标单击,然后找到刚才画好的PCB对应元件,单击即可添加,至此,一个元件的封装绘制已全部完成。图4原理图元件外形图5PCB元件外形为原理图添加封装图6添加封装用同样的方法可绘制出各种所需元器件封装,而这些封装放在一个工程里,就形成了自制的封装库。3.2规则设定电源线50mil 其他15mil 间距20mil。设置间距20mil:间距

6、设定通过点击设计à规则àClearance图7设置间距设置线宽:点击设计à规则àWidth图8设置线宽3.3布局和布线分析3.31布局如下图:图9布局图(2)首先,在能使功能全部完成的前提下应使布局尽量使布线能更简洁,使引线尽量短。元器件摆放要尽量整齐,方便布线。然后各个模块的相关的元件摆在一处,可以节省很多空间和引线。例如数码管应和75HC245和几个三极管放在一处。(3)LCD与数码管最好放在边缘处,不能再旁边放置太高的器件。(4)按键应排列整齐,且放在角落处,可用自动对齐功能。(5)晶振应放在51芯片管脚的旁边

7、。(6)对应器件的电容应放在对应的器件引脚旁。3.32布线:图10布线图(1)布线要注意的首先是电源线,电源关乎系统全局,系统有很多模块,但电源只有一个因此电源线至关重要。一般说来,电源线应尽量粗,特别是地线,这里要求50mil(2)信号线应尽避免使用90度折线,以减小高频信号以电磁波的方式发生辐射。(3)时钟线路的布线,使参考时钟输出到达器件引脚的路线要尽量短。(4)信号线避免形成环路,如不可避免,环路应尽量小;信号线的过孔要尽量少,尽量布在同一层。(5)覆铜时应将GND连为网络,加大地面积两层之间可额外多加加一些

8、对地的过孔,减小阻抗。(6)添加泪滴可以让电路在PCB板上的连接更加稳固,可靠性高,这样做出来的系统才会更稳定,所以在电路板中添加泪滴是很有必要的。最终结果图:图11顶层图图12底层图图13第一层图14第二层图15第三层图16第四层四、心得体会通过本次实践,在动手能力和自主学习、独立解决问题能力方面收获颇丰。虽然早在大一的时候我便接触了该软件,

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