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说明书
目录
1引言1
2设计内容及要求2
2.1内容2
2.2要求2
3MC9S12NE64开发平台的实现3
3.1子原理图的实现3
3.2顶层原理图的实现5
3.3PCB印制板图的实现5
4总结与体会9
参考文献10
1引言
Protel是80年代末出现的EDA软件,在电子行业的CAD软件中,它当之无愧地排在众多EDA软件的前面,是电子设计工程师的首选软件。
它很早就在国内开始使用,在国内的普及率也最高,有些高校的电子专业还专门开设了课程来学习它,几乎所有的电子公司都要用到它,许多大公司在招聘电子设计人才时在其条件栏上常会注明要求学生会使用PROTEL。
2005年底,Protel软件的原生产商Altium公司推出了Protel系列的最新高端版本Altium Designer 6.0。
Altium Designer 6.0是完全一体化电子产品开发系统的一个新版本,是业界第一款也是唯一一种完整的板级设计解决方案。
Altium Designer 是业界首例将设计流程、集成化PCB 设计、可编程器件(如FPGA)设计和基于处理器设计的嵌入式软件开发功能整合在一起的产品,一种同时进行PCB和FPGA设计以及嵌入式设计的解决方案,具有将设计方案从概念转变为最终成品所需的全部功能。
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,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。
2设计内容及要求
MC9S12NE64开发平台的实现以80引脚TQFP-EP封装的MC9S12NE64VTUE为核心CPU,利用内置网络变压器的RJ45网络连接器HR911105A实现了以太网功能,利用MAX3232实现了串行通信的测试功能,利用其SPI总线外扩MCP2515实现了CAN总线模块,利用电位器模拟电压变化,实现A/D测试功能,利用键盘、LED灯实现了基本的I/O测试功能。
2.1内容
1、原理图设计;
2、原理图元件库的制作;
3、印制电路板设计;
4、印制电路板元件封装的制作。
2.2要求
1、熟练掌握PROTELDXP基本操作;
2、按题目要求设计电路,要求电路设计合理,器件选择准确,布局符合电气规范。
3MC9S12NE64开发平台的实现
3.1子原理图的实现
设计MC9S12NE64单片机主模块原理图,原理图保存为“MainBoard.SchDoc”。
如图3-1所示,MC9S12NE64单片机主模块包括了一个MC9S12NE64单片机U1,一个复位电路由MAX708T复位芯片U2组成,一个BDM调试电路JP4,一个PLL电路。
图3-1MC9S12NE64单片机主模块原理图
设计以太网及RS232串行通信模块原理图,原理图保存为“SciNet.SchDoc”。
如图3-2所示,以太网及RS232串行通信模块包括了一个RS232通信电路[由MAX3232(U4)及DB9(J2)组成]和一个由HR911105A组成的以太网通信电路。
图3-2以太网及RS232串行通信模块原理图
设计LED、键盘I/O测试模块原理图,原理图保存为“KeyLed.SchDoc”。
如图3-3所示,键盘测试部分由4个独立式键盘组成(由PJ口控制采样);LED测试部分由一个4位的LED模组通过动态扫描的方式组成,其位驱动由PT口控制9013来实现,字段驱动直接由PH口控制74HC245(U5)来实现。
图3-3LED、键盘I/O测试模块原理图
设计CAN总线通信模块原理图,原理图保存为“CanBoard.SchDoc”。
如图3-4所示,CAN总线通信模块由MC9S12NE64单片机通过SPI总线来控制CAN总线控制器MCP2515来实现,CAN总线驱动由PCA82C250来实现。
图3-4CAN总线通信模块原理图
设计AD测试及电源模块原理图,原理图保存为“PowerAD.SchDoc”。
如图3-5所示,AD测试模块由8个电位器分压后接到AD口来实现,电源模块由一片LM1117-3.3芯片来实现5V到3.3V的稳压。
图3-5AD测试及电源模块原理图
3.2顶层原理图的实现
在“Ne64TestBoard.PrjPCB”中,添加一个新的原理图文件“Ne64TestBoard.SchDoc”,用于顶层原理图的设计。
打开原理图文件“Ne64TestBoard.SchDoc”,执行菜单“Design”→“CreateSheetSymbolFromSheet”命令,弹出选择文件对话框。
首先选择“MainBoard.SchDoc”,单击“OK”按钮关闭对话框,在弹出的图纸入口方向确认提示框中单击“No”按钮,生成MC9S12NE64单片机主模块对应的图纸符号。
按照相同的操作,为其他的4个子原理图文件“PowerAD.SchDoc”、“SciNet.SchDoc”、“CanBoard.SCHDOC”、“KeyLed.SchDoc”,在顶层原理图中分别建立4个图纸符号“U_PowerAD”、“U_SciNet”、“U_CanBoard”、“U_KeyLed”。
调整图纸符号及入口位置,并进行对应的连接,最后生成的顶层原理图如图3-6所示。
图3-6顶层原理图
执行菜单“Project”→“CompilePCBProjectNe64TestBoard.PrjPcb”命令,对“Ne64TestBoard.PrjPcb”文件进行编译。
如有编译错误,根据“Messages”对话框中的警告和错误提示修改原理图,直到编译通过。
其中部分警告信息可以忽略。
执行菜单“Design”→“NetlistForProject”→“Protel”命令,Protel2004创建“Ne64TestBoard.NET”,以便PCB印制电路板的绘制。
3.3PCB印制板图的实现
①执行菜单“File”→“New”→“PCB”命令,Protel2004创建了一个空的PCB印制板图,默认名为“Pcb1.PcbDoc”。
②执行菜单“File”→“SaveAs”命令,选择保存路径,并将默认原理图另存为“Ne64TestBoard.PcbDoc”。
③执行菜单“Design”→“Add/RemoveLibrary”命令,选择常用的库文件加入到本工程中,如“MyPcbLib.SCHLIB”等。
④根据实际面板尺寸及安装位置,画出机械层、禁止布线层边界及安装孔。
选中禁止布线层边界并执行菜单“Design”→“BoardShape”→“Definefromselectedobjects”命令,设置PCB板形状。
因本例比较简单,只须做两层板,所以不须另行设计PCB印制板的层数。
⑤执行菜单“Design”→“ImportChangesFromDyeShow.SchDoc”命令,弹出“EngineeringChangeOrder”对话框。
单击“ExecuteChanges”按钮,导入元器件封装及网络表,如图3-7所示。
图3-7导入元器件后的PCB板图
⑥根据实际面板,手动放置元器件,放置好的PCB板图如图3-8所示。
图3-8手动放置元器件后的PCB板图
⑦执行菜单“Design”→“Rules”命令,在“PCBRulesandConstraintsEditor”对话框中,设置设计规则(元器件间距“CompentClearance”、导线间距“Clearance”、导线宽度“Width”、焊盘过孔类型“HoleSize”等)。
⑧自动布线、手动调整,如图3-9所示,布线后的PCB印制板非常美观。
图3-9布线后的PCB板图
⑨执行菜单“Place”→“PolygonPour”命令,弹出“PolygonPour”对话框如图3-10所示,根据需要进行设置,将正反两面敷铜并与GND网络相连。
图3-10敷铜对话框
完成敷铜后的PCB板如图3-11所示。
图3-11完成敷铜后的PCB板图
4总结与体会
通过为期两周的课程设计,我对Protel DXP有了更深入、全面的了解,能够较熟悉的绘制电路原理图和制作印刷电路板(PCB)。
刚开始时,由于过于生疏,很多基本的操作都忘记了,只有重新查书,将忘记的知识拿回来,经过两周的忙碌,最终完成课程设计。
在这期间我遇到了不少的难题,发现了很多的问题,通过上网查资料,查看相关资料,向同学请教,解决了课程设计遇到的问题。
正是在解决问题的过程中,我慢慢地熟悉了Protel DXP的操作过程,能过熟悉的使用Protel DXP软件,正是在不断的摸索与探讨中我才在实践中学到了很多东西。
我感觉学PCB不是一件简单的事,虽然看别人操作很容易,但当自己动手却会出现一系列的问题甚至有时结果看起来一样,可还是有很大的差别。
在综合布线方面是一件很细的活而且考虑的要很多,因为它影响着系统的性能。
本次课程设计主要是通过与同学们共同讨论完成的,有利于提高我们的动手、思考和解决问题的能力,能让我们把所学的书本知识运用到实际生活中去,同时也丰富了我们的业余生活提高我们对知识的理解能力。
通过几天的PCB设计过程,将从书本上学到的知识应用于实践,学会了初步用Protel绘制原理图的基本方法,虽然这个过程中遇到了一些困难,但是在解决这些问题的过程无疑也是对自己自身专业素质的一种提高。
当最终绘制成功的时候也是对自己的一种肯定。
增强了自己在专业设计方面的信心。
参考文献
[1]李与核,proteldxp2004sp2实用教程,清华大学出版社,2012.1
[2]王冬,proteldxp2004应用100例,电子工业出版社,2011.1
[3]薛楠,proteldxp2004原理图与PCB设计实用教程,机械工业出版社,2012.3
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