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PCB课程设计

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2020年4月19日
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PCB课程设计报告

课程题目: 可视对讲门铃
专 业: 电子信息科学与技术
年 级: 091

年 1 月 7 日

目 录
摘要 ………………………………………………………………………...3
第一章、 课程设计的目的…………………………………………………......4
第二章、 PCB的设计步骤…………………………………………………........4
一、 原理图绘制……………………………………………………….….....4
二、 网络表的生成…………………………………………………………......4

三、 PCB框图的自动生成………………………………………………….........5
四、 调整元件封装, 合理布局………………………………………………....5
五、 PCB的封装元件库加载………………………………………………..........5
第三章、 热转印法的制作方法……………………………………………….....6
1、 热转印法简介…………………………………………………………........6
2．设计布线规则 ……………………………………………………….....…..7
3． 打印…………………………………………………………………....…7
4． 加热转印…………………………………………………………........…8
5． 腐蚀…………………………………………………………………...…8
6．钻孔与后续处理…………………………………………………………...8
7．焊接…………………………………………………………………….....8
心得体会……………………………………………………………………...9
摘要
Protel系列电子设计软件是在EDA行业中, 特别是在PCB设计领域具有多年发展历史的设计界软件, 由于其功能强大, 操作简单实用, 近年来成为国内发展最快。
Protel 99已不是单纯的PCB( 印制电路板) 设计工具, 而是由多个模块组成的系统工具, 分别是SCH( 原理图) 设计、 SCH( 原理图) 仿真、 PCB( 印制电路板) 设计、 Auto Router( 自动布线器) 和FPGA设计等, 覆盖了以PCB为核心的整个物理设计。该软件将项目管理方式、 原理图和PCB图的双向同步技术、 多通道设计、 拓朴自动布线以及电路仿真等技术结合在一起, 为电路设计提供了强大的支持。

第一章、 课程设计的目的
1.掌握Protel 99 的创立数据库、 新建文件、 文件的导入
导出、 文件的拷贝剪切粘贴、 文件的更名、 文件的删除、 设置多窗口的显示方式等操作。
2.掌握原理图图纸尺寸、 图纸边框、 图纸颜色、 标题栏格式、 网格尺寸、 光标形状、 系统字符字体等的设置方法。
3.电路原理图的绘制方法和高级绘图工具绘制电路原理图的方法。
4.掌握根据原理图生成各种报表的操作方法和打印原理图的方法。
5.掌握原理图元件库元件的编辑方法。
6.掌握绘制印刷线路板的环境设置。
7.掌握绘制印刷线路板的基本操作。

第二章、 PCB的设计步骤
一、 原理图绘制
因为此次设计原理图老师已经画好, 因此不用自己花时间画了, 故此步骤省略。
二、 网络表的生成
选择菜单设计/创立网络表能够生成具有元件名、 元件封装、 参数及元件之间连接关系的网络表。网络表是表示电路原理图或印刷电路板元件连接关系的文本文件。网络表文件的主文件名与电路图的主文件名相同, 扩展名为.NET。
网络表的作用:
( 1) 可用于印刷电路板的自动布局、 自动布线和电路模拟程序。
( 2) 能够检查两个电路原理图或电路原理图与印刷电路板图之间是否一致。
三、 PCB框图的自动生成
File/New/Wizards/Printend Circuit Board Wizard/ Board Wizard/选择适合原理图的印刷PCB电路板。Custom Board Details,Width和Height,分别是PCB电路板的长和宽。若不需要四角留框以及显示长宽的长度, 只需选择Dimension L就行了。
四、 调整元件封装, 合理布局
选择菜单Desgn/Load Nets(创立网络表)/点击Brower, 选择在原理图中创立的.NET的网络表/若没有错误的话, 点击Advanced,将原理图中的元器件以各个封装形式加载到PCB中, 待元器件加载到PCB板上, 合理的布局, 紧凑, 整齐, 然后菜单/Auto Routing/All/Route all, 程序即对印刷电路板进行自动布线。只要元件的布局合理, 布线参数设置得当, Protel 99 SE的自动布线的布通率几乎是100%, 可是PCB中的自动布线不可用时, 应该手工布线, 此时必须看清图层, 尽量避免交叉, 画的线不能呈90度角, 为了美观要将数据注释隐藏, 把元器件标号摆到器件旁。
五、 PCB的封装元件库加载
选择菜单Design/Add/Remove Library/装系统所在的盘/Program Files/Design Explorer 99 SE/Library/Pcb/Generic Footprints,选取其中的元件封装库进行Add, 一般加载Advpcd。
PCB封装的制作
如果原理图中元器件的封装形式, PCB封装库中没有的话, 则需要自行制作。File/New/PCB Library Document/Tools/New Component/Component Wizard/根据你所需要的封装形式, 自行制作封装形式。待封装制作好了之后, 还需上步中加载到PCB中。

第三章热转印法的制作方法
1、 热转印法简介
热转印法是小批量快速制作印刷电路板的一种方法。它利用了激光打印机墨粉的防腐蚀特性, 具有制板快速( 20分钟) , 精度较高( 线宽15mil, 间距10mil) , 成本低廉等特点, 但由于涂阻焊剂和过孔金属化等工艺的限制, 这种方法还不能方便的制作任意布线双面板, 只能制作单面板和所谓的”准双面板”。
这种方法的实现, 需要准备以下设备和原材料: 一台电脑一台激光打印机, 打印机的墨粉用廉价的兼容墨粉即可; 热转印纸, 也能够用不干胶纸的背面光面纸代替, 不过要自己裁; 金属壳电熨斗一把, 用所谓的”热转印机( 用塑封机改装的) 也能够, 个人觉得效果不如电熨斗, 而且很贵; 敷铜电路板, 有电木基材和玻纤环氧树脂基材的, 后者的性能要好一些; 腐蚀的容器和药品, 容器用塑料盒即可, 药品能够用盐酸和双氧水; 钻孔用的钻机和钻头, 钻头一般要用到0.8mm,0.6mm和1.0mm的; 当然还有锯板, 磨边等一系列机械工具。2．设计布线规则
由于热转印制版的特点, 在布线时要注意以下方面:
1） 线宽不小于15mil, 线间距不小于10mil。为确保安全, 线宽要在25～30mil, 大电流线按照一般布线原则加宽。为布通线路, 局部能够到20mil。15mil要谨慎使用。导线间距要大于10mil, 焊盘间距最好大于15mil。
2） 尽量布成单面板, 无法布通时能够考虑跳接线。依然无法布通时能够考虑使用双面板, 但考虑到焊接时要焊两面的焊盘, 并排双列或多列封装的元件在toplayer不要设置焊盘。布线时要合理布局, 甚至能够考虑调换多单元器件( 比如6非门) 的单元顺序, 以有利于布通。尽量使用手工布线, 自动布线往往不能满足要求。
3） 有0.8mm孔的焊盘要在70mil以上, 推荐80mil。否则会由于打孔精度不高使焊盘损坏。
4） 孔的直径能够全部设成10～15mil, 不必是实际大小, 以利于钻孔时钻头对准。
5) bottomlayer的字要翻转过来写, Toplayer的正着写。
3． 打印
打印前先进行排版, 把要打的图排满一张A4纸, 越多越好。因为有些图打出来是坏的, 我们需要从中选一张好的来印。排入toplayer时要翻转过来, 双面板的边框一定要保留, 以利于对齐。然后进行设置, 设成黑白打印, 实际大小, 关掉( hide) 除toplayer, bottomlayer, 边框和mutilayer的其它所有层。然后打印在热转印纸的光面。
4． 加热转印
将选好的转印纸裁好放在敷铜板上, 用电熨斗( 温度调到最高) 稍一加热就能够贴在上面, 然后持续均匀加热数分钟, 加热时稍用力压。待完全冷却后才可将转印纸揭下。此时如果还有缺损能够用记号笔修补。
5． 腐蚀
将盐酸, 过氧化氢和水按约2:1:1配好, 放入印好的敷铜板, 不断摇晃, 数秒钟至数分钟内能够腐蚀好。反应方程式2HCl + H2O2 + Cu = CuCl2 + 2H2O , 另外会有一些有刺激性气味的气体产生, 可能是挥发的HCl和H2O2氧化Cl－所得的Cl2气体, 因此要注意通风。另外能够先加HCl溶液, 放入敷铜板在逐渐加入H2O2, 以利于控制反应的进行, 注意H2O2不能直接滴在敷铜板上, 否则会损坏墨粉。
6．钻孔与后续处理
腐蚀完后, 对电路板进行钻孔和磨边处理, 再用湿的细砂纸去掉表面的墨粉。
7．焊接
焊接前, 能够对铜箔进行涂锡处理, 但切勿用焊锡膏。在焊接元件前, 应先用管脚将跳线和过孔焊通; 双面板两面的焊盘都要焊。
心得体会
在老师指导软件的初步操作技能之后, 我们开始设计了。开始无法上手, 是按设计图布线, 第一次做用的汉化版, 因此熟悉的也要快点, 在设计的时候就出现了问题, 最后才发现是连接导线到总线的时候没有用上总线接入线, 后来从头改过之后终于完成。开始也不知道要封装, 因此第一次没有封装, 然后进行ERC电气检查, 有很多错误, 然后返回SCH制作页面, 发现是有2个网络标号标记错误和一条总线断掉, 修改错误后再检查就没问题了。
紧接着是制作网络表, 这时我是靠观看视频来学习的, 再是创立PCB电路板, 这时就发现有很多错误, 这时我才知道元件需要仔细设置管脚( Footprint) , 即元件的封装, 我上网搜了一个封装表, 里面有很多封装形式, 电阻电容都有它各自的封装形式, 于是我对它们进行封装, 再制作网络表导入PCB, 发现还是有问题, 后来才发现, 我们Protel99se软件本身就有一个PCB封装库, 一些常见元件就有它自己的封装, 如果没有封装形式, 就需要按照元件实际大小进行封装设计。导入PCB的制作, PCB的制作有很多规则, 首先要满足可行性, 再是要节省, 画出板的大小后, 就能够将元件添加进去了, 第一次手动布线, 花了很长时间还是做不好, 最后采用了自动布线, 我想, 一块好的PCB需要人的手动布线, 好的手动布线需要人长时间的训练磨出来的, 制作好PCB后是铺地, 最后制作的PCB板完整完成了。
在这几天的学习中, 培养了我的自学能力, 对cad也有了初步的了解和使用技巧, 现在我已经能够使用此软件进行简单的电路PCB板绘制工作。这次电子线路CAD试验对我们的影响将受用终身。
同时也让我充分认识到自己的空想与实践的差别, 认识莫眼高手低, 莫闭门造车, 知识都在不断更新和流动之中, 而扎实的基础是一切创造的源泉, 只有从本质上理解了原理, 才能更好的于疑途寻求柳暗花明, 实现在科学界的美好畅游和寻得创造的快乐。
经过这次课程设计, 增强了我动手、 思考息争决问题的能力。在全盘设计与制作过程中, 经过了自己动手能力, 亲自画原理图的封装和PCB的封装, 因为从网上找的原理图上的元器件和芯片很多都没在上课中见过。平时看课本时, 有时问题老是搞不懂, 做完课程设计, 那些问题就水到渠成了。而且还能够记住很多东西。比如一些芯片的功能, 平时看课本, 这次看了, 下次就忘了, 经过动手实践让咱们对各个元件映象深刻。认识来源于实践, 实践是认识的动力以及最终目的, 实践是检验真理的独一尺度。以是这个期末测试然后的课程设计对咱们的作用是很是大的。在制作PCB时, 创造仔细耐烦, 恒心必患上有才能做好工作, 起首是线的布局上既要美观又要实用以及走线简单, 兼顾到方方面面去考虑是很需要的, 否则只是一纸废话。经过这次课程设计使我懂患上了意见与实际相联合是很重要的, 只有意见知识是远远不够的, 只有把所学的意见知识与实践相联合起来, 从意见中患上出论断, 才能真正为社会服务, 从而提高自己的实际动手能力以及独立思考的能力。在设计的过程中遇到问题, 能够说患上是困难幢幢, 这毕竟熬头次做的, 难免会遇到过各类各样的问题, 同时在设计的过程中创造了自己的不足的地方, 对以前所学过的知识理解患上不够深刻, 掌握患上不够牢固。
这次课程设计终于顺遂完成了, 在设计中遇到了很多专业知识问题, 经过对Protel99se的学习和应用, 现在已经对其性能应用有初步了解, 虽然期间遇到了很多问题, 可是经过同学之间的讨论都解决了, 因此觉得受益匪浅。第一, 电子CAD是一门考验动手能力的课程。正像大家所说, 电子CAD是我们从事电子信息工程类专业人员必须掌握一门重要的基本工具, 其重要性不言而喻。既然如此的重要, 对我们来说, 其要求肯定也不是掌握一点理论知识、 书本经验, 而是掌握其实际应用的货真价实的动手能力。只有真正的动手操作, 才能够将理论联系实际, 将课本上的理论知识转化为一种实际动手操作能力, 从而彻底地掌握它。
第二, 电子CAD是一门考验大家耐心和细致的课程。众所周知, 电子信息行业涉及面极广, 所应用的知识更是种类繁多, 如果从事这方面的工作, 对从业者的细致耐心的考验是必不可少的。然而, 在学习的过程中, 我们被要求要认真细致的完成作业和实践课程, 这为我们以后从事这一方面的工作打下良好的基础, 养成严谨审慎的科学态度。例如最简单的电气连接的检验, 虽然是基础的问题, 却是我们必须注意的问题。
经过这次课程设计使自己明白了原来的那点知识是非常欠缺的, 要学习的东西还很多, 经过这次课程设计, 明白学习是一个长期积累的过程, 在以后的工作和生活中都应该不断的学习, 努力提高自己的知识和综合素质。希望以后像这样的课程设计在多一点。
同时, 对给过我帮助的所有同学以及列位指导老师再次暗示忠心的感谢! 此次课程设计, 学到了很多课内学不到的东西, 比如独立思考解决问题, 出现失闪的因地制宜, 以及与人合作共同提高, 都受益非浅, 此后的制作应该更轻松, 自己也都能扛的起并高质量的完成项目。