湖南工程学院——PCB板课程设计.doc

湖南工程学院

电 子 实 习

课题名称 PCB制板与工艺设计
专业班级 自动化1001
姓 名 肖锦朋
学 号 201001020125
指导教师 赵葵银，邱泓等

2013年 5 月 31 日
湖南工程学院
电 子 实 习 任 务 书

课题名称 PCB制板与工艺设计

专业班级 自动化1001
学生姓名 肖锦朋
学 号 201001020125
指导老师 赵葵银、邱泓等
审 批

任务书下达日期 2013 年 5月 27 日
任务完成日期 2013年5月 31 日

设计内容与设计要求

设计内容：
对给定的电路（按学号进行分配），使用Protel软件，进行电路图绘制，进行PCB制版设计，设计为双面板，板子大小合适，进行合理的规则设置，PCB板子的元器件布局、布线合理，要求补泪滴、铺铜，电源线与地线不小于20mil，要求按工业化标准设计，并进行必要的合理的抗干扰处理。

设计要求：
1）初步分析电路图，按16纸张大小，绘制电路图，若超出16K，则分页绘制。
2）查阅元器件参数与封装，没有的封装要求自建封装库。
3）进行ERC规则检查，生成正确的网络表（不打印）；
4）按工业化标准进行PCB制板与工艺设计（参数设置，规则设置，板子大小确定，布局，布线，补泪滴，铺铜，抗干扰处理等）。
5）生成的报表有（网络表，板子信息表，材料清单表，数控钻孔文件，元件拾放文件）；
6）写说明书（以图为主，文字为辅）
7) 必须打印的文档为：①原理图②材料清单③顶层④底层⑤各层叠印（各层重叠一起打印）⑥丝印层⑦3D效果图。其他的表单或PCB图层只生成，不打印。
8）提高说明书及电子文档
主 要 设 计 条 件
1.现代电子设计实验室（EDA）；
2.Protel软件。
3.任务电路图；
4.设计书籍与电子资料若干。
5.示范成品PCB样板若干，示范电子成品若干。
说 明 书 格 式
目 录
第1章 电路图绘制
第2章 元器件参数对应封装选择及说明（有适当文字说明）
第3章 ERC与网络表（有适当文字说明，网络表不需打印）
第4章 PCB制板与工艺设计（有适当文字说明）
第5章 各种报表的生成
第6章 PCB各层面输出与打印
第7章 总结
参考文献

进 度 安 排
设计时间为一周
第一周
星期一、布置课题任务，课题介绍及讲课。借阅资料，电路图绘制。
星期二、PCB封装确定，生成正确网络表。
星期三、PCB制板与工艺设计
星期四、PCB制板与工艺设计
星期五、说明书的编写，下午答辩。

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.

目录

第一章 电路图绘制 2
第二章 元器件参数对应封装选择及说明 3
各元器件对应的封装（材料清单） 4
第三章 ERC与网络表 6
1、ERC 6
2 、网络表 6
第四章 PCB制板与工艺设计 7
第五章 各种报表的生成 8
第六章 PCB各层输出与打印 8
各层叠印： 8
顶层： 9
底层： 11
丝印层： 12
3D效果图: 13
第7章 总结 14
参考文献 15

第一章 电路图绘制

第二章 元器件参数对应封装选择及说明

1、 本实验用了很多的电阻，电阻不大几K到几十K，采用的电阻封装为AXIAL0.3
2、 单片机、74HC373、62256、Max202 等集成芯片用的是DIP-?封装。
3、 单排插座采用SIP-？，LCD采用SIP-36。
4、 二极管、LED灯采用的是DIODE0.4封装。
5、 无极性电容，采用的封装是RAD0.1。、
6、 有极性电容，采用的是RB.2/.4。
7、 蜂鸣器采用的封装形式为RB.3/.6。
8、 三极管为TO-92A。
9、 PHOTO NPN用DIODE0.4封装。
10、MICROPHONE2是自己画了个MIC的封装。
11、晶振采用的是XTAL1。
12、按钮的封装是自己画的，是一个ANJIAN的封装。
13、SIP36、SIP34是自己画的封装对应单排插座。

各元器件对应的封装（材料清单）

Comment
Description
Designator
Footprint
LibRef
Quantity
SW6

#
SWPANJIAN
SW-PB
1
SW7

0
SWPANJIAN
SW-PB
1
SW8

*　
SWPANJIAN
SW-PB
1
SW16

1
SWPANJIAN
SW-PB
1
SW15

2ABC
SWPANJIAN
SW-PB
1
SW14

3DEF
SWPANJIAN
SW-PB
1
SW12

4GHI
SWPANJIAN
SW-PB
1
SW11

5JKL
SWPANJIAN
SW-PB
1
SW10

6MNO
SWPANJIAN
SW-PB
1
SW4

7PQRS
SWPANJIAN
SW-PB
1
SW3

8TUV
SWPANJIAN
SW-PB
1
NPN
NPN Transistor
BG1
TO-92A
NPN
1
30P
Capacitor
C1, C2
RAD0.1
CAP
2
224
Capacitor
C3, C4, C5, C6, C7
RAD0.1
CAP
5
105
Capacitor
C8, C9, C10, C11, C12, C13, C14, C15, C17
RAD0.1
CAP
9
10u
Electrolytic Capacitor
C18, C19
RB.2/.4
ELECTRO1
2
10uF
Electrolytic Capacitor
C20
RB.2/.4
ELECTRO1
1
0.1uF
Capacitor
C21, C22, C23, C24, C30, C31, C32, C33
RAD0.1
CAP
8
SW1

CANCEL
SWPANJIAN
SW-PB
1

Diode
D1, D2, LED1, LED2, LED3, LED4, POWER, RXD, TXD
DIODE0.4
DIODE, LED
9
SW9

DOWN
SWPANJIAN
SW-PB
1
SW5

ENTER
SWPANJIAN
SW-PB
1

Connector
J2
SIP36
CON36
1
RST51
Connector
J3
SIP3
CON3
1
CON6
Connector
J5
SIP6
CON6
1
CON3
Connector
J6
SIP3
CON3
1

Connector
J7
SIP34
CON34
1
CON5
Connector
J8
SIP5
CON5
1
BEEP
Buzzer
LS1
RB.3/.6
BUZZER
1
MICR
Microphone
MIC
RAD0.4
MICROPHONE2
1
PHOTO
NPN Phototransistor
Q1
DIODE0.4
PHOTO NPN
1
10K

R1
AXIAL0.3
RES1
1
8.2

R2, R3
AXIAL0.3
RES1
2
1K

R4, R5, R6, R7, R8, R9, R10
AXIAL0.3
RES1
7
20K

R13
AXIAL0.3
RES1
1
5.1K

R14, R15
AXIAL0.3
RES1
2
2K

R16
AXIAL0.3
RES1
1
8052

U1
DIP40
8032
1
74HC373

U2
DIP20
74LS373
1
62256

U3
DIP28
62256
1
040

U4
DIP32
040
1
74HC138

U5
DIP16
74ALS138
1

U6
DIP16
MAX202
1
TLC 0832

U8
DIP8
TLC 0832
1
SW13

UP
SWPANJIAN
SW-PB
1
SW2

WXTZ
SWPANJIAN
SW-PB
1
22.1184M
Crystal
XT1
XTAL1
CRYSTAL
1

第三章 ERC与网络表

1、ERC
创建好原理图后，进行ERC规则检查， （TOOLS -- ERC）
显示结果如下：
Error Report For : Documents\单片机-课程设计.Sch 6-Jun-2013 19:01:37
End Report

可知经过ERC规则检测后，并没有发现错误。

2 、网络表
原理图经过ERC检测无误后，即可生成网络表（DesignCreate Netlist…）在生成网络表后，可以在PCB文件中 Design Load Netlist… 调入网络表，若显示有错误，则应该进入原理图进行相应修改，再生成网络表，保存；再调入网络表，检查错误，如此循环操作直到得到正确的网络表文件。

第四章 PCB制板与工艺设计

一、要明确设计目标接受到一个设计任务，首先要明确其设计目标,是普通的PCB板、高频PCB板、小信号处PCB板还是既有高频率又有小信号处理的PCB板，如果是普通的PCB板，只要做到布局布线合理整齐，机械尺寸准确无误即可，如有中负载线和长线，就要采用一定的手段进行处理，减轻负载，长线要加强驱动，重点是防止长线反射。

二、了解所用元器件的功能对布局布线的要求

三、元器件布局的考虑元器件的布局首先要考虑的一个因素就是电性能,把连线关系密切的元器件尽量放在一起，尤其对一些高速线，布局时就要使它尽可能地短，功率信号和小信号器件要分开。在满足电路性能的前提下，还要考虑元器件摆放整齐、美观,便于测试，板子的机械尺寸，插座的位置等也需认真考虑。

四、对布线的考虑
对印制电路板的走线有如下原则要求
(1)所有平行信号线之间要尽量留有较大的间隔，以减少串扰。如果有两条相距较近的信号线，最好在两线之间走一条接地线，这样可以起到屏蔽作用。
(2) 设计信号传输线时要避免急拐弯，以防传输线特性阻抗的突变而产生反射，要尽量设计成具有一定尺寸的均匀的圆弧线。

五、PCB的电磁兼容性
首先,要考虑PCB尺寸大小。PCB尺寸过大时，印制线条长，阻抗增加，抗噪声能力下降，成本也增加，过小，则散热不好，且邻近线条易受干扰。在确定PCB尺寸后。再确定特殊元件的位置。最后，根据电路的功能单元，对电路的全部元器件进行布局。尽可能缩短高频元器件之间的连线，设法减少它们的分布参数和相互间的电磁干扰。易受干扰的元器件不能相互挨得太近，输入和输出元件应尽量远离。

第五章 各种报表的生成

本课题需要生成的报表有：网络表，板子信息表，材料清单表，数控钻孔文件，元件拾放文件。各种报表生成方法与过程如下：

1）网络表：在原理图编辑窗口中进行如下操作Design—>Create Netlist…即可 。

2）板子信息表：在PCB编辑窗口中进行如下操作：Report—>Board Information…—>Report，在出现的对话框中选择所要的信息，再点击Report按钮即可。

3）材料清单表：在原理图编辑窗口中进行如下操作Report—>Bill of Material根据向导生成材料清单即可。

4）数控钻空文件：进行如下操作首先新建一个CAM文件，双击此文件，在出现的对话框中选择所要生成数控钻孔文件的PCB文件，根据向导，选择生成NC Drill文件；右击向导生成的文件，选择Generate CAM Files，即可生成NC Drill文件，为.txt格式即可。

5）元件拾放文件（元件位置报表）：操作同数控钻孔文件不同在于此报表应选择Pick Place选项进行生成。

第六章 PCB各层输出与打印
各层叠印：

顶层：

底层：

丝印层：

3D效果图:

第7章 总结

通过这次对单片机PROTEL课程设计，让我了解了印制电路板设计的基本过程，由以前的懵懂到现在的基本掌握了设计PCB设计的步骤，以及注意事项。同时也使我对这个软件的使用有了明显的提高。开始会用其绘制简单的原理图和PCB文件。 在使用PROTEL99进行PCB印制电路板的制作过程中，首先一个重点就是要绘制原理图，这需要对系统自带的每一个元件库都非常熟悉，因为我们要画的原理图，里面有很多元件，在自带的库里面是没有的，那么就要自己去画元件的形状。在画元件的形状的时候一定要注意，各个管脚的标号，数值。不然很可能会跟pcb库里的元件封装引脚对不上。再者一个比较难的地方就是，输入封装形式，排查错误。这一步很关键，也容易出错。很多情况下报错就是封装输入错误了，或者是原理图的引脚跟pcb里面的封装的引脚对不上。所以要仔细，细心地去排错。像pcb库里没有相应的封装，就得自己去画了。最后一步是画pcb的核心部分了，元器件的布局与布线。元件的布局要求是功能元件要尽量在一起，主要功能集成块要放分布线要尽量短，最后元件摆放要整齐、美观。在这次课程设计中，提高了自己动手能力，熟悉，了解了protel画pcb的流程，为以后打下了一个基础。其中遇到了不少麻烦，自己通过查资料，上网了解不少知识。所以我认为这次课程设计是很有必要的，锻炼了自己动手能力，以及独立思考，学会了通过不同渠道获取知识。

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.

电气信息学院课程设计评分表
项 目
评 价
优
良
中
及格
差
SCH绘制完成情况（10%）

PCB设计完成情况（20%）

工艺设计是否符合规范(10%)

设计说明书质量(20%)

答辩情况(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：①表中标*号项目是硬件制作或软件编程类课题必填内容；
②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）。
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