电子线路CAD课程设计报告Word文件下载.docx
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目录
1.课程设计目的3
2.课程设计题目描述和要求3
3.课程设计过程4
4.设计总结和心得体会16
1.课程设计目的
1.1课程设计概述
电子线路CAD是以电为主的机电一体化工科专业的专业基础课,作为电子信息科学与技术专业,要通过学习一种典型电子线路CAD软件ProtelDXP,掌握计算机绘制包括电路(原理)图、印刷电路板图在内的电气图制图技能和相应的计算机仿真技能。
通过本次设计,达到了解DXP软件的运用。
ProtelDXP2004是Altium公司于2004年推出的最新版本的电路设计软件,该软件能实现从概念设计,顶层设计直到输出生产数据以及这之间的所有分析验证和设计数据的管理。
当前比较流行的Protel98、Protel99SE,就是它的前期版本。
ProtelDXP2004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、AutoRouter(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。
与较早的版本——Protel99相比,ProtelDXP2004不仅在外观上显得更加豪华、人性化,而且极大地强化了电路设计的同步化,同时整合了VHDL和FPGA设计系统,其功能大大加强了。
现代电子技术设计通常采用层次化设计的方法,一般分为四个层次,即系统级设计、电路级设计、芯片级设计和应刷电路板设计。
相应地对于电气制图与电子线路CAD课程设计,从提出设计方案到完成系统设计方案,实验步骤可以分为五步:
查阅资料、方案设计、电路设计、系统仿真和印刷电路板的设计。
51单片机最小系统的设计通过硬件和软件结合的方法,实现一些扩展功能的应用,硬件电路实现显示和实际功能的应用。
1.2设计目的
1.
掌握Protel
DXP
2004软件中原理图设计和印刷电路板设计;
2.
掌握工程自上而下和自下而上的设计流程,学会创建层次电路图;
3.
完成原理图元件库的创建和元件封装的元件库的创建,学会结合数据手册创建元件封装;
4.
完成完整一个功能完全的工程文件(原理图、PCB图及相关生成文件),合理布线。
2.课程设计题目描述和要求
根据课程设计的题目,独立设计、绘制和仿真电路。
要求如下:
(1)根据原理图自己绘制FPGA实验板的电路图,分析电路图中各小电路的工作原理;
(2)用DXP软件画出原理图;
(3)用DXP软件仿真出PCB板,熟悉电路板的加工工艺;
(4)掌握布局和布线等印制电路板的设计知识。
(5)掌握PCB报表的生成和PCB图打印输出方法。
(6)掌握印刷电路板的设计流程。
3.课程设计过程
3.1绘制原理图文件
3.1.1建立一个PCB工程
通过文件新建项目PCB项目,新建一个工程文件
然后在该项目中新建一个sch原理图文件,并打开它就可以开始原理图的绘制啦
建立一个原理图库文件并绘制自己的元件:
在元件库中绘制的如下元件:
3.1.2电源部分的绘制
在原件库中依次找到各个元件,并将其放置到原理图中调整好位置后,打开元件属性对话框,根据所给要求改变元件的标识符,参数值大小等参量。
然后进行线路连接。
电源部分简介:
板子由外部提供5V电源,使用的圆头插座的封装,可以直接用5V的电源适配器插上使用,不需要直流稳压电源,FPGA的IO的电源是3.3V,内核的电压是1.5V,所以用上两个LEO,一个将5V转到3.3V,另一个将3.3V转到1.5V,加上一些滤波电容,板上的其他外设的电源均是3.3V,另外有3.3V的电源指示灯,表示电源是否正常,还有防反插二极管,防止电源反插,对器件造成损坏
3.1.3开关提示部分的绘制
按图绘制,并使用标号与外部连接。
3.1.4下载配置部分
大家都知道fpga是sram型的可编程逻辑器件,不像rom型可编程器件cpld那样,通
过jtag就可以直接把代码固化片子里面。
Fpga随便也可以通过jtag下载代码到片子里面运
行。
Fpga下载到片子里面代码是存放在ram里,所以断电后这些代码马上就没有了。
这样,fpga就需要非易失性存储器用来存放代码,每次上点后把代码从配置芯片读扫
fpga然后运行。
我们选用ALTERA公司配套的AS模式的配置存储器EPCS1,成本比较低,
并且很容易配置。
我们在调试的时候得流程一般是:
修改设计,编译然后通过jtag下载到fpga内部运行,
一直这样进行知道设置成功,最后才把代码固化到配置存储器里面。
这样需要对jtag下载和EPCS下载,老的方案需要两种下载电路,现在我们根据新的设
计方案制了一块fpga的下载板,既可以下载jtag,也可以下载epcs,另外对altera系列的所
有的可编程器件都支持。
3.1.5复位部分
开发板上有两个复位按键,一个叫做硬件复位,按下此键,所有fpga的代码重新从EPCS1
里面读到fpga,程序从新开始运行,该引脚接到fpga的nCONFIG引脚,该引脚为低电平是
代码重新开始配置。
另外一个复位按键连接到fpga的另外一个全局时钟脚上,用来表示在设计的过程中的
reset引脚。
3.1.6滤波部分
滤波电容用来对fpga电源滤波。
3.1.7FPGA部分
首先将alter公司的库文件加入元件库,然后就可以找到对应FPGA芯片。
3.1.8用户接口部分
用户扩展接口一共有三组:
分别是20x2、10x2、10x2的三组,用户根据自己的需要扩展外部电路。
用这块板子作进一步的开发,一定要这些接口。
比喻:
用该板子作逻辑分析仪或者波形
发生器等,像被分析信号,DA信号等都要从该接口输入或者输出。
如果需要和51以外的
单片机接口或者扩展也要通过这个端口。
3.1.9MCU接口部分
51和fpga的借口是通过两排20根的单针组成的,主要的信号有:
8根数据线,16根地
址线,2根片选线,一个中断,两根时钟(51晶振时钟和ale时钟)。
读写信号。
这样在操作的时候把fpga当成是51的存储器映射的外设,通过地址线选址进行一系列
的操作。
原理图绘制完成后的整体布局如下图:
3.2PCB板的绘制
3.2.1在该项目中新建PCB文件和PCBlibrary文件,在PCB库文件中绘制出自己设计的元件的封装。
3.2.2在PCB文件中导入刚才画的原理图文件,
将各个元件按其电气性能,合理的排布在板子上,如下图:
3.2.3在keepout层为板子划定边界,并对板子进行自动布线,布线之前先对布线规则进行设定
将底层和顶层线宽分别设定为5mil和10mil
将电源线宽设定为15mil
将clearance设置为5mil(因为FPGA芯片引脚间距比较小)
3.2.4设定完规则后进行自动布线:
布线完成后,在四角分别加上一个螺丝孔,以便固定,还可以在底层和顶层分别覆铜,覆铜层与GND或VCC相连均可。
最后效果如图(为便观察,覆铜取消):
4.设计总结和心得体会
通过做这次电子线路CAD的课程设计,我对电子设计CAD有了一个简单的了解,对PCB的制作娱乐一个初步的认识,但是我也发现自己对ProtelDXP软件还不是很熟悉,导致制图的时候不是那么得心应手。
尤其是刚开始学这个软件的时候,有时候有些原件需要较长的时间才能找到,中间出了问题也不知道该怎么解决。
不过通过这段时间的学习,我也发现了这个软件功能很强大,在将来的学习和工作中会对我们产生很大的帮助,这对我们在做实际的电路时起一个指导作用。
我希望在之后的学习中能多学和多用这个软件,以此来填补自己在制图方面的缺陷,并为以后的学习和工作打下坚实的基础。
另外,我感觉当我们刚接触一个新的软件时,学习方法是很重要的,首先我们应该借阅一些相关书籍,对软件有一个系统的了解,现在的互联网比较发达,可以在网上搜一些相关书籍,和视频进行学习。
看相关的教学视频是一种很好的学习方法,可以很快的对软件的功能和使用方法用一个了解,但是在看视频时,一定要同时进行操作,加深记忆。
在这次课程设计中,难免会遇到很多问题,在此感谢老师和同学们给予我的帮助,让我能够顺利的完成本次课程设计。
参考书目:
[1]丘关源,《电路》,高等教育出版社,2004年
[2]刘祖明周福明黎小桃,ProtelDXP2004入门与提高,电子工业出版社,2010年
[3]郭天祥protel99se视频教程(十天学会单片机lesson122007年)
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