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Protel99SE是一种基于Windows环境下的电路板设计软件。
该软件功能强大,提供了原理图设计、电路混合信号仿真、PCB图设计、信号完整性分析等电子线路设计需要用的方法和工具,具有人机界面友好、管理文件灵活、易学易用等优点,因此,无论是进行社会生产,还是科研学习,都是人们首选的电路板设计工具。
本课程设计过程中,通过学习和使用Protel99SE软件对一些单片机系统(以51系列为主)进行原理图设计绘制(Schematic)和电路板的印制(PCB),来达到熟悉和掌握Protel99SE软件相关操作的学习目的。
该课程设计报告中,第一部分“8031最小系统+8KROM+8KRAM原理图”属于练习内容,只用Protel99SE进行了原理图的设计,没有进行电路板的印制和生成PCB;
第二部分和第三部分则分别设计了电路图,并进行了电路板的印制。
关键词:
Protel99SE单片机原理图(Schematic)PCB
正文
Protel99SE由两大部分组成:
电路原理图设计(AdvancedSchematic)和多层印刷电路板设计(AdvancedPCB)。
AdvancedSchematic用于电路原理图的设计,为印制电路板的设计打好基础;
AdvancedPCB用于印制电路板的设计,产生最终的PCB文件,直接联系到印制电路板的生产。
正文部分共分为四大部分,第一部分为关于Protel99SE软件的操作使用方法;
第二部分为8031最小系统+8KROM+8KRAM原理图;
第三部分为89C51系统板的设计(原理图和PCB图);
第四部分为自己上网检索其他型号单片机,画出相关原理图和PCB图。
(一)关于Protel99SE软件的操作使用方法
Protel99SE的操作主要包括以下四项:
编辑器的启动、原理图
的绘制、Protel99SE印制板编辑器的启动、PCB的设计
1.启动SCH99SE编辑器
进入Protel99SE,新建项目数据库文件,进入图1-8所示的界面后,双击Documents选项卡,可以定义新文件夹并确定文件存放位置,然后执行File→New,屏幕弹出NewDocument对话框,如图1-9所示,在Documents下建立新文档,图中为新建原理图,即双击图标,新建原理图文件,如图2-1所示,系统默认文件名为Sheet1,此时可以直接修改文件名,图中改名为amp。
双击文件图标,进入编辑器。
2.原理图的绘制
原理图绘制是印制板设计的基础工作,其设计步骤如下,根据实际情况可以进行适当调整:
⑴新建原理图文件。
⑵设置图纸和工作环境。
⑶装载元器件库。
⑷放置所需的元器件、电源符号等。
⑸元器件布局和连线。
⑹放置标注文字等进行电路标注说明。
⑺电气规则检测、线路、标识调整与修改。
⑻产生相关报表。
⑼电路图存盘及输出。
3.Protel99SE印制板编辑器的启动
进入Protel99SE的主窗口后,执行菜单File→New建立新的设计项目,单击OK按钮,在出现的新界面中指定文档位置,再次执行File→New,屏幕弹出新建文件的对话框,单击图标,系统产生一个PCB文件,默认文件名为PCB1.PCB,此时可以修改文件名,双击该文件进入PCB99SE编辑器,如图4-15所示。
4.PCB的设计
PCB的设计有两种方式,第一,手工设计PCB。
手工设计PCB是用户直接在PCB软件中根据原理图进行手工放置
元件、焊盘、过孔等,并进行线路连接的操作过程,手工设计的一般步骤如下:
⑴规划印制电路板。
⑵放置元件、焊盘、过孔等图件。
⑶元件布局。
⑷手工布线。
⑸电路调整。
⑹输出PCB。
第二,导入网络表方式。
此次课程设计采用的是导入网络表的方法来生成的PCB,即原理图设计好的基础上,生成网络表,然后在新建的PCB文件中,通过导入该网络表,来生成相应PCB,这种方法适用于原理图已设计好的情况
限于篇幅关系,以上部分只对Protel99SE的基本操作进行了概括性介绍,详细操作请查阅相关资料
(二)8031最小系统(外扩8KROM+8KRAM)原理图
1.使用Protel99SE绘制该原理图时,应将单片机的外围电路(晶振、复位、片选等)接好,不要遗漏,另外应认真完成绘制出通过外接芯片(74ls373、2764、6264)实现ROM和RAM的外扩
2.通过编辑器的启动、原理图的绘制这两步操作,并通过了电气规则检测,产生相关报表,最后电路图存盘及输出,具体详细操作步骤已在前文介绍,此处不再赘述。
3.所需元器件:
芯片8031AH,74LS373,芯片27C011,芯片6264,74F00,极性电容,电容,电阻,晶振,开关,电源。
4.芯片27C011用作扩展+8KROM,芯片6264用作扩展+8KRAM,芯片8031AH接口P00到P07接到地址锁存器的D0到D7,然后再接晶振电路和复位电路,最后接2764和6264相应的引脚。
5.原理图截图
(三)89C51系统板的设计(原理图和PCB图)
1.设计要求如下:
(1)6位数码管,8个发光二极管
(2)6个按键
(3)设复位键
(4)设串行口
(5)设电源指示灯
(6)将口线都由端子引出,并设有+5V输入端子
2.元器件:
芯片8051AH,芯片74LS164,数码管,发光二极管,开关,晶振,电阻,电容,极性电容,PNP晶体管,电源。
3.步骤
(1)接晶振电路和复位电路
(2)设置电源指示灯,由CON2,电阻R2和发光二极管D1组成
(3)接数码管总电源控制电路,由晶体管PNP组成
(4)接发光二极管,电阻和开关组成的电路
(5)设置串行口控制电路
(6)将口线都由端子引出,并设有+5V输入端子
(7)进行电气规则测试,生成该电路原理图的网络表文件,生成该电路原理图的元器件材料清单列表
(8)制作与修改PCB原件封装,直至封装完全正确
(9)生成、布局并接线PCB图,直至完全正确
(10)整理实验的原理图、PCB图以及其他文件
4.原理图和PCB
图一原理图
图二PCB
图三自制开关封装图
(四)自己上网检索的ATMEGA16型单片机的系统板
1.元器件:
芯片ATMEGA16,电阻,电容,极性电容,串口,晶振,电源。
2.步骤
(1)接芯片ATMEGA16电源并用开关控制芯片的工作
(2)接晶振电路
(3)接芯片引脚
(4)进行电气规则测试,生成该电路原理图的网络表文件,生成该电路原理图的元器件材料清单列表
(5)制作与修改PCB原件封装,直至封装完全正确
(6)生成、布局并接线PCB图,直至完全正确
(7)整理实验的原理图、PCB图以及其他文件
3.原理图和PCB
图四原理图
总结
经过此次Protel课程设计实习,基本达到了对Protel99SE软件有初步认识和熟悉,并掌握了使用Protel99SE软件进行电路图的设计和绘制的方法。
首次接触Protel99SE软件时,对各个元件的查找和对元件库的管理和添加是第一个难点,其次就是对于绘制原理图的一些细节把握还不够到位,比如在绘制原理图元件时要注意元件一般的尺寸大小,不能太大也不能太小了,还有元件管脚电气属性的设置的方法。
原理图的绘制完成后便是修改名称和添加元件库了。
这些基本方法都掌握后,就可以绘制一些基本的原理图了,绘制图形要注意元件的摆放和整体的布局,绘制的原理图要求美观,清晰。
绘制完原理图之后便是学习制作PCB的封装了。
元器件封装是Protel较难也很关键的一步,制作PCB要以元件实物的型号和大小为依据,实物元件的种类繁多,所以要以具体情况具体要求来制作PCB封装。
PBC封装尺寸的大小更注重在管脚的距离上,管脚距离的大小决定了实物元件能否安装在电路板上。
要从原理图生成PCB就要保证每个元件都有对应的封装,不仅大小要对应,符号也要一一对应。
特别需要注意的是,当某个元件在库中找不到与之对应的封装号时,我们应该在库中自己绘制出其封装形式。
在这些步骤都完成后就可以从原理图生成PCB图了,当然刚开始做的时候错误是在所难免的,但通过自己的努力练习,并向老师和同学请教,找到错误的根源所在,及时改正,最终完成了设计任务。
当然,最后检查的时候,必须保证从原理图生成PCB时要保证每个元件都是正确的,保证每个元件都被导入了,而没有遗漏。
最后一步是布局和布线。
由于初学原因,采用的电脑自动布线。
在此期间,老师给我指出了诸多错误及不合理之处,所以,以后自己要多从手动布线方面多下功夫,不断提高自己的布线技巧。
当然,仅仅四天的实习还远远不够,今后自己还要多下功夫,争取真正作出更为细致且精美的图来。
最后,通过此次课程设计,使我领悟到了学习掌握Protel对于将来学习与工作的重要性,同时也使我认识到自己所学知识和操作技能的欠缺,在将来的学习中需要更加努力,不断学习,才能有所提高!
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