印刷電路板實踐—51單片機(jī)最小系統(tǒng)設(shè)計PCB設(shè)計

1、福州大學(xué)物理與信息工程學(xué)院印制電路板設(shè)計實踐報告專業(yè)：電子科學(xué)與技術(shù) 班級： 2班姓名：學(xué)號：資料指導(dǎo)老師：林培杰2017年 6月目錄一、設(shè)計分析 1二、本設(shè)計對應(yīng)的畢業(yè)要求細(xì)化指標(biāo) 2三、設(shè)計過程 43.1 元器件庫建立 43.2 規(guī)則設(shè)定 73.3 布局和布線分析 1.0四、心得體會 1.7.設(shè)計分析VCC KEYVCC_BEEP'希u電源指示VCC_SM GP14矩陣鍵盤"5戸7 3P16P17蜂鳴器Q1M MBTA92HONGWAI紅外VCC LCDP30J4J3P31P20.P21P10P11J2J1F00F0I1R10J_LCDP36_P35呱七P21|715 *

2、C-GND0uF5V+V,C-(2+T2outT2in10P31串行通信P30P23LCD 接口P34DP268181電源選擇擴(kuò)展口16U2AT89S51U3P101U13中斷復(fù)位35P045.VCCR98CF33 13X2R ESETEAVPU11VCC _SMGQ2F00_oU 2BTA92 F21_outAT24C02BTA92 F22_outSPI 接口U5BTA92 F23 outU6WP8SCLORGP04P05JS3P17123P159益二39P0016P3621P20GTDIRGND SDAP101M MBTA92 F20_ou tRESETINT1INT0P20P21P21F

3、07_ out 3332P33A1A2T1T0X1TXDRXDP10P11P12P13P14WRRDPC0P01P02P03P04P05PCEP07P22P23P24P25P26P275674323574E8DIDO GND567432A7A8B7B89101112131415161P20_P22_P15P16P17F3111Pt四位數(shù)碼管P145-1fESETC S VCC SK DC£35P36£37VCC_LCDC 30 pVCC|FP37RESET4復(fù)位下載A1AA3A4A5A6B1B2田B4田田3012P022P03LED燈圖1單片機(jī)系統(tǒng)原理圖這是51單片機(jī)最小系

4、統(tǒng)原理圖，該系統(tǒng)采用RS232串口通信，圖中還包含 了 LCD模塊、LED模塊、矩陣鍵盤模塊、蜂鳴器模塊、紅外以及數(shù)碼管模塊， 也引出了 SPI的通信接口，此外又用排針將單片機(jī)大部分引腳獨立引出， 可以進(jìn) 行系統(tǒng)拓展，能更方便的進(jìn)行各種實驗。本設(shè)計對應(yīng)的畢業(yè)要求細(xì)化指標(biāo)課程要求（畢業(yè)細(xì)化指標(biāo)）本設(shè)計對應(yīng)的相關(guān)內(nèi)容1、要求學(xué)生能夠在系統(tǒng)設(shè)計過程中， 選擇合適軟、硬件開發(fā)軟件平臺對系統(tǒng) 進(jìn)行設(shè)計和調(diào)試；（5.2）本PCB為51單片機(jī)最小系統(tǒng)設(shè)計基于Altiumdesig ner16。 AltiumDesigner 是原 Protel軟件開發(fā)商Altium 公司推出的一體化的電子產(chǎn)品 開發(fā)系統(tǒng)，主要

5、運行在 Windows操作 系統(tǒng)。這套軟件通過把原理圖設(shè)計、電 路仿真、PCB繪制編輯、拓?fù)溥壿嬜詣?布線、信號完整性分析和設(shè)計輸出等技 術(shù)的完美融合，為設(shè)計者提供了全新的 設(shè)計解決方案，使設(shè)計者可以輕松進(jìn)行 設(shè)計。2、要求學(xué)生在設(shè)計過程中，通過網(wǎng)絡(luò) 查找等方式了解相關(guān)的行業(yè)設(shè)計的規(guī) 范或標(biāo)準(zhǔn)，例如硬件設(shè)計規(guī)范，PCB板 制作規(guī)范等；（6.1，6.3）學(xué)習(xí)了如何進(jìn)行元器件排版比如原理 圖設(shè)計時要整潔清晰，閱讀起來一目了 然，各個模塊應(yīng)適當(dāng)分開，可使用網(wǎng)絡(luò) 連接起來。PCB設(shè)計時布線布局也要根 據(jù)實際情況遵守規(guī)則。3、要求寫規(guī)范的文檔，能通過書面方 式表達(dá)自己的想法，就復(fù)雜工程冋題與 同學(xué)等進(jìn)行

6、有效的溝通與交流；（10.4 ）將遇到的問題以及解決思路用書面語 言表達(dá)出來，并規(guī)范的遵守電子報告各 種要求，通過撰寫報告可以總結(jié)自己的 實踐過程和收獲，更可以鍛煉報告撰寫 能力；在實踐過程中碰到問題，和同學(xué) 討論，學(xué)會如何進(jìn)行更好的交流，最終 得到了解決。4、通過本次設(shè)計，同學(xué)能認(rèn)識不斷探 索和學(xué)習(xí)的必要性，具有自主學(xué)習(xí)和終 生學(xué)習(xí)的意識；（12.1 ）通過本次實踐，我對PCB設(shè)計有了更 加濃厚的興趣，在未來，我可能會在這 個領(lǐng)域里不斷深入學(xué)習(xí)，對以后工作或 許也會有諸多益處。而對于新時代的大 學(xué)生來說不斷提高自主學(xué)習(xí)能力是十 分必要的，只有如此才能立于不敗之o地三、設(shè)計過程3.1元器件庫建

7、立1.建立原理圖庫：文件NEW Library原理圖庫tacihp蟲 niiBWHAT S NEW4tXin 4j| ion-iAdvancesSafiwan*7*2m Lrixa-*rem «ourSw-i祜廿訣IMiHiions Require Short a rd Lonq Term EDAMil Erjvfam«f iuEntitmiahi um 和 itfic niti #i njatL xald mt itwfi.bACAjH ixaa reivwwi Mil ：«-in|R m w piywnR Hvt b«wk n w* 內(nèi)| 巧i m-

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10、得rilTt Cl Jt -4 QUhili, jtt-|r JM3H4!j JMiWQ M4«r«v 斗 Mini! 甘旨 jj £n»ialj.*皿i fcJJ*?r圖3新建PCB圖庫3 .將原理圖與PCB按手冊資料繪制好之后，應(yīng)將二者結(jié)合起來，以后才可以 使用。步驟：在原理圖庫處找到Add Footprint *鼠標(biāo)單擊，然后找到剛才畫好的PCB對應(yīng)元件，單擊即可添加，至此，一個元件的封裝繪制已全部完成圖4原理圖元件外形234-WO mil410K mHTbf lif«r Mttftin 葉i Mmh 11 M?(hHP«csl

11、圖5 PCB元件外形為原理圖添加封裝皂尊Ma«d F-luit書世.Daqprinl natldundHl 初 B"豳*4* *1L-IBd L.譽(yù)tiF-冃蹩日口，iMwIP!曰.首 WMtUM聲45SM 計迎“坤.I EK燉蜃曰計匸陀;s電MciSeI ItfliriE nqE Injnd 'P 4研：Uicdc. 3:HPri ICC JI RECRg£k£>.l TM2* XT4Tnm金U H i->-乙 Lniwf X1Bpjntf g沁 F; IlC4XKA gimDG-35iSnentOJl!lL”ltT1腎ALS3耽肖

12、T3隕 I 辰圖6添加封裝用同樣的方法可繪制出各種所需元器件封裝，而這些封裝放在一個工程里，就形成了自制的封裝庫。3.2規(guī)則設(shè)定電源線50mil其他15mil間距20mil 。設(shè)置間距20mil:間距設(shè)定通過點擊設(shè)計規(guī)則Cleara nee耳 宅電塩訂險鐘細(xì)-millBA-ultiag亍 EHdrikiii冃“g OeBnnLeONfi-SUxLDTfSOtrtflKCleeiance由 g SJhnffl-Cimirt；gKEZH1 P iJn-RDutcdHrtaUmn.wjtetfNit iJn-Cortrwd til Pin di P的岡州軸呵-J* UfiQwePQtyaon 冋-夫

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15、tH« thnaur Fimtsnj>r WTsn IErF v uwclfh-rnr圖7設(shè)置間距設(shè)置線寬：點擊設(shè)計規(guī)則Width=：旳一忌一于占耳 Fill& Dili art Rulti p£lidnaiA-OtaiiAnLeCkarinte 由 g SftnrtxCimjrt；狀 vwrWimrr 點亍 ijh-F Dutcd Hrt:J*UinRoOte<srNft:g Lfcl-Cflrtntcl tj Pin 由'J? MadMicd 伽刖力 L-J* U«Q<W劇旳初術(shù) 日-武J RduIrij 也具Wi *j-一早

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18、 Wi arh H>'A 莎詫2餉菟忙居*修I 軻F宵方5魏?？?.玨m s：.-?=1莊"陰瀘繕總完字3 Ldveri Inldyeiitcik 匚OLjEKjPi IQl-,£Ttrtt 葉ldu« Nmt5-亙圖8設(shè)置線寬3.3布局和布線分析3.31布局如下圖：IM0:口+nCO吵M箜）Boyigon:o o c 6no o O ©E 9圖9布局圖(2) 首先，在能使功能全部完成的前提下應(yīng)使布局盡量使布線能更簡潔，使引 線盡量短。元器件擺放要盡量整齊，方便布線。然后各個模塊的相關(guān)的元件擺在 一處，可以節(jié)省很多空間和引線。例如數(shù)碼管應(yīng)和

19、75HC245和幾個三極管放在 一處。(3) LCD與數(shù)碼管最好放在邊緣處，不能再旁邊放置太高的器件。(4) 按鍵應(yīng)排列整齊，且放在角落處，可用自動對齊功能。(5) 晶振應(yīng)放在51芯片管腳的旁邊。(6) 對應(yīng)器件的電容應(yīng)放在對應(yīng)的器件引腳旁。3.32 布線：圖10布線圖3 3 5 i 3 3 -d if"- ? D 3 <J aT_" TJ 3MnAU 1o (1) 布線要注意的首先是電源線，電源關(guān)乎系統(tǒng)全局，系統(tǒng)有很多模塊，但電 源只有一個因此電源線至關(guān)重要。一般說來，電源線應(yīng)盡量粗，特別是地線，這 里要求50mil(2) 信號線應(yīng)盡避免使用 90度折線，以減小高頻信號以電磁波的方式發(fā)生輻 射。(3) 時鐘線路的布線，使參考時鐘輸出到達(dá)器件引腳的路線要盡量短。(4) 信號線避免形成環(huán)路，如不可避免，環(huán)路應(yīng)盡量小；信號線的過孔要盡量少，盡量布在同一層。(5) 覆銅時應(yīng)將GND連為網(wǎng)絡(luò)，加大地面積兩層之間可額外多加加一些對地的過孔，減小阻抗。(6) 添加淚滴可以讓