电子线路板设计与制作 陈桂兰 项目五 11

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1、项目五电子秤仪表的制图与制板金华职业技术学院信息工程学院电子技术课程组任务目标通过前面的学习已经熟练了protel软件的基本操作，并且也掌握了PCB设计过程中的布局和布线的基本原则，项目将通过一个典型的企业产品电子秤来加深电子线路板的设计技能，同时引入层次式电路设计概念，通过本项目学会层次式电路自下而上和自上而下的设计方法。项目五的任务目标就是利用电子CAD软件Protel99SE完成电子秤仪表线路板的设计与制作。情境描述学习目标任务分解教学建议课时计划（1）层次式电路的设计（1）自底向上的设计方法（2）自顶向下的设计方法重点掌握层次式电路的设计方法。各子电路由学生自主完成电

2、路绘制。4学时（2）积累PCB设计经验，多学习一些实践经验和工程经验PCB设计对布局和布线要求较高的模块电路，教师要适当引导，其余部分电路学生自主完成。8学时（3）印制板的加工制作印制板的加工制作条件具备情况下以参观实习为主2学时任务要求（1）利用层次式电路的设计方法绘制电子秤仪表的项目电路图。（2）完成电子秤仪表PCB的设计。（3）了解企业线路板加工制作方法。项目具体要求如下:任务分解阶层式电路的设计1电子秤线路板的设计2PCB板制作工艺3任务一阶层式电路的设计一、层次式电路设计二、电子秤仪表的基本工作原理三、自底向上层次原理图的设计四、自顶向下层次原理图的设计一、层次式电路设

3、计对于复杂的电路，工程上往往是首先设计一个系统总框图，并对整个电路进行功能划分。总框图主要由功能方块图来组成，以显示各个功能单元电路之间的电气关系，然后再分别绘制各个功能电路图。这就是层次电路图的设计概念。这样，设计者在顶层电路中看到的仅仅是一个个的功能模块图，以便从宏观上把握电路的整体结构。单击各功能模块图，就可以深入到电路的底层，从“微观”上了解该电路的设计。1.层次式电路图的概念一、层次式电路设计在进行层次电路图的设计时，关键是各个层次之间信号的正确传递，这主要是通过子图符号的输入/输出端口来实现的。通常可以采用两种方法进行层次原理图的设计：（1）自顶向下的设计自顶向下的设

4、计是指先建立一张系统总图，用方块电路代表它的下一层子系统，然后分别绘制各个方块图对应的子电路图。（2）自底向上的设计自底向上的设计是指先建立底层子电路，然后再由这些子原理图产生方块电路图，从而产生上层原理图，最后生成系统的原理总图。2.层次式电路图的设计方法二、电子秤仪表的基本工作原理电子秤仪表的结构框图如图5-1所示，模数转换电路将来自传感器的秤重信息转换成数字信号送给单片机处理，并由显示电路将秤重结果以数字形式显示在液晶屏上，当超载时，单片机将给出超载信息，报警电路将报警提示超载。电源电路提供电路正常工作需要的电源电压。电子秤面板上的按键不单独作为一个模块出现在结构框图中，由

5、于在实际的设备中按键是另外一块PCB单独完成的，因此，在本结构框图中把按键输出以接插件形式出现在单片机控制系统中。二、电子秤仪表的基本工作原理图5-1电子秤仪表的结构框图下面以电子秤仪表为例，介绍自底向上的层次式电路设计方法。三、自底向上层次原理图设计电子秤仪表电路结构如图5-2所示，主要包括五部分，分别为模数转换电路、电源电路、超载报警电路、单片机控制电路、显示电路。图5-2电子秤仪表电路的层次结构三、自底向上层次原理图设计在D:Protel内新建一个名为Xin3.ddb的设计数据库，在Xin3.ddb的Documents内新建6个原理图文件，并依次将其重命名成ADC.Sch

6、、alarm.Sch、display.Sch、MCU.Sch、power.Sch、ElectronicScale.PRJ。其中ElectronicScale.PRJ是项目文件的顶层电路，注意一般顶层电路的后缀用.PRJ，以示与其他电路的区别。文件全部建立后，文件浏览器内显示如图5-3所示，说明目前为止它们之间是平级的，并没有层次关系。图5-3文件创建结果1.新建设计数据库和文件三、自底向上层次原理图设计分别打开每个原理图文件，完成子原理图的绘制。图5-4模数转换电路2.绘制子原理图三、自底向上层次原理图设计图5-5显示电路三、自底向上层次原理图设计图5-6电源电路三、自底向上层次

7、原理图设计图5-7超载报警电路三、自底向上层次原理图设计图5-8单片机控制电路三、自底向上层次原理图设计绘制电路中有几个注意点：（1）电路有模拟地和数字地之分，注意两个地的网络名称是不一致的，前者的网络名称是GND，后者的网络名称是AGND。如果把模拟地和数字地大面积直接相连，会导致互相干扰。数字地和模拟地要分开布置，因此我们采用了两个不同的网络名称，可以方便的实现分开布置。但最后模拟地和数字地要单点共地，如果有A/D，则只在此处单点共地。有时为了方便，也会采用0欧姆电阻来连接模