電路板設(shè)計畢業(yè)論文

1、*畢業(yè)設(shè)計（論文）電路板設(shè)計四驅(qū)驅(qū)動板電路 作者：* 院系：*學(xué)院機電工程系 專業(yè)：電氣自動化技術(shù) 年級：*級 學(xué)號：* 指導(dǎo)教師：*畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書設(shè)計題目：四驅(qū)驅(qū)動板電路完成期限：自2012年12月1日 至2013年4月1日止一、設(shè)計原始依據(jù)（資料）Protel99PCB設(shè)計與應(yīng)用技巧數(shù)字電子技術(shù)二、設(shè)計內(nèi)容和要求1 雙面電路板設(shè)計基本規(guī)范要求的說明僅適用于普通常規(guī)設(shè)備控制用電路板，基于電路板在生產(chǎn)中的焊接和組裝以及使用和維修的方便而制定了一些簡單的設(shè)計規(guī)范和要求。2 制圖基本要求 印刷電路板的設(shè)計出圖要符合制圖的基本要求 要求界面整齊簡潔，清晰明朗。3 元件庫的要求 對于所有的電路板上焊接

2、或組裝的元器件，要求統(tǒng)一制作元件庫 不要隨機在電路板上焊盤和走線臨時構(gòu)建元件 構(gòu)建元件庫要統(tǒng)一使用英制尺寸。4 元件位置的要求 所有的元件，除非必要，在焊接時，要求達到管腳盡量縮短，所有的元件之間要求保持一定的安裝余量，不能擁擠和占用彼此的位置。本人簽字： 2012年 12 月 1日畢業(yè)設(shè)計內(nèi)容摘要Protel 99 SE是一個正在流行的電子線路CAD軟件，它能使設(shè)計人員很方便地利用計算機來完成電子線路設(shè)計過程，如電氣原理圖編輯、電路功能仿真、印制電路板設(shè)計(自動布局、自動布線)、報表文件等。以下是四驅(qū)驅(qū)動主板電路的制作，它是整個模型車的核心，也是提高模型車性能的關(guān)鍵所在。它的主要作用是利用控

3、制程序?qū)δＰ蛙嚨母黩?qū)動部分發(fā)出控制指令，從而實現(xiàn)對整個MCU模型車系統(tǒng)的程序控制。關(guān)鍵詞：原理圖設(shè)計 PCB設(shè)計目錄前言- 5 -第一章：主板原理圖的設(shè)計- 6 -1.1：Protel 99 SE的系統(tǒng)組成- 6 -1.2：CAD 的特點及應(yīng)用- 6 -：CAD 的特點- 6 -：CAD 涉及的應(yīng)用范圍- 7 -1.3：主板原理圖的繪制- 7 -：繪制主板電路圖SCH原理圖- 7 -：電氣檢查- 10 -：元件清單- 11 -：生成網(wǎng)絡(luò)表文件- 11 -：完成各模塊及主板電路圖的原理圖- 12 -第二章：主板電路的PCB設(shè)計- 16 -2.1：PCB模版的設(shè)置步驟- 16 -：創(chuàng)建PCB文件-

4、 16 -：規(guī)劃印制板- 16 -：添加庫文件并設(shè)置封裝- 17 -：導(dǎo)入網(wǎng)絡(luò)表- 18 -：元件手工布局- 18 -：設(shè)置印制電路版層次- 19 -：自動布線、調(diào)整電源線及底線- 19 -2.2：主板電路的PCB圖- 22 -2.3：主板電路的三維視圖- 23 -結(jié)束語- 24 -致謝- 25 -參考文獻- 26 -前言 CAD即計算機輔助設(shè)計（Computer Aided Design,CAD），其概念和內(nèi)涵正在不斷地發(fā)展中。1972年10月，國際信息處理聯(lián)合會（IFIP）在荷蘭召開的“關(guān)于CAD原理的工作會議”上給出如下定義：CAD是一種技術(shù)，其中人與計算機結(jié)合為一個問題求解組，緊密配合

5、，發(fā)揮各自所長，從而使其工作優(yōu)于每一方，并為應(yīng)用多學(xué)科方法的綜合性協(xié)作提供了可能。CAD是工程技術(shù)人員以計算機為工具，對產(chǎn)品和工程進行設(shè)計、繪圖、造型、分析和編寫技術(shù)文檔等設(shè)計活動的總稱。 計算機輔助設(shè)計系統(tǒng)是以計算機硬件和軟件為基本工作平臺，繼承和借鑒前人在電路、圖論與拓?fù)溥壿嫼蛢?yōu)化理論等多學(xué)科的最新科技成果，在開發(fā)電子電路與系統(tǒng)時，利用計算機進行設(shè)計、分析、仿真、制造等工作。隨著計算機技術(shù)的快速發(fā)展，計算機輔助設(shè)計軟件以它完美的功能和方便的應(yīng)用性贏得越來越多電路設(shè)計人員和各院校師生的親睞，是電子工程師進行電子設(shè)計的得力助手。人們運用各自的專業(yè)知識對產(chǎn)品繪圖、分析計算和編寫技術(shù)文件等設(shè)計。如

6、今，廣泛應(yīng)用于機械、電子、汽車、航空航天、模具、儀表、輕工等制造行業(yè)。三維CAD系統(tǒng)在產(chǎn)品的零件造型、裝配造型和焊接設(shè)計、模具設(shè)計、電極設(shè)計、鈑金設(shè)計等方面提供了強大的功能，真實感顯示、曲面造型的功能第一章：主板原理圖的設(shè)計1.1：Protel 99 SE的系統(tǒng)組成按照系統(tǒng)功能來劃分，Protel99se主要包含以下倆大部分和6個功能模塊。1、電路工程設(shè)計部分(1)電路原理設(shè)計部分（Advanced Schematic 99）：電路原理圖設(shè)計部分包括電路圖編輯器（簡稱SCH編輯器）、電路圖零件庫編輯器（簡稱Schlib編輯器）和各種文本編輯器。本系統(tǒng)的主要功能是：繪制、修改和編輯電路原理圖；更

7、新和修改電路圖零件庫；查看和編輯有關(guān)電路圖和零件庫的各種報表。（2）印刷電路板設(shè)計系統(tǒng)（Advanced PCB 99）：印刷電路板設(shè)計系統(tǒng)包括印刷電路板編輯器（簡稱PCB編輯器）、零件封裝編輯器（簡稱PCBLib編輯器）和電路板組件管理器。本系統(tǒng)的主要功能是：繪制、修改和編輯電路板；更新和修改零件封裝；管理電路板組件。（3）自動布線系統(tǒng)（Advanced Route 99）：本系統(tǒng)包含一個基于形狀（Shape-based）的無柵格自動布線器，用于印刷電路板的自動布線，以實現(xiàn)PCB設(shè)計的自動化。2、電路仿真與PLD部分（1）電路模擬仿真系統(tǒng)（Advanced SIM 99）：電路模擬仿真系統(tǒng)包

8、含一個數(shù)字/模擬信號仿真器，可提供連續(xù)的數(shù)字信號和模擬信號，以便對電路原理圖進行信號模擬仿真，從而驗證其正確性和可行性。（2）可編程邏輯設(shè)計系統(tǒng)（Advanced PLD 99）：可編程邏輯設(shè)計系統(tǒng)包含一個有語法功能的文本編輯器和一個波形編輯器（Waveform）。本系統(tǒng)的主要功能是；對邏輯電路進行分析、綜合；觀察信號的波形。利用PLD系統(tǒng)可以最大限度的精簡邏輯部件，使數(shù)字電路設(shè)計達到最簡化。（3）高級信號完整性分析系統(tǒng)（Advanced Integrity 99）：信號完整性分析系統(tǒng)提供了一個精確的信號完整性模擬器，可用來分析PCB設(shè)計、檢查電路設(shè)計參數(shù)、實驗超調(diào)量、阻抗和信號諧波要求等。1

9、.2：CAD 的特點及應(yīng)用Protel 99 SE是一個正在流行的電子線路CAD軟件，它能使設(shè)計人員很方便地利用計算機來完成電子線路設(shè)計過程，如電氣原理圖編輯、電路功能仿真、印制電路板設(shè)計(自動布局、自動布線)、報表文件等。1.2.1：CAD 的特點(1) 將電路原理圖編輯(Schematic Edit)、印制電路板設(shè)計(PCB)、可編程邏輯器件PLD設(shè)計、自動布線(Route)、電路模擬/仿真(SIM)等功能有機地結(jié)合在一起，是真正意義上的EDA軟件，智能化、自動化程度高。(2) 支持由上到下或由下到上的層次電路設(shè)計，使其能夠完成大型、復(fù)雜的電路設(shè)計。(3) 當(dāng)電路原理圖中的元件來自仿真元件

10、庫時，可以直接對電路原理圖中的電路進行仿真測試。(4) 提供ERC(電氣規(guī)則檢查)和DRC(設(shè)計規(guī)則檢查)，最大限度地減少設(shè)計差錯。(5) 庫元件的管理、編輯功能完善，操作非常方便。通過基本的作圖工具，即可完成原理圖用元件電氣圖形符號以及PCB用元件封裝(Footprint)圖形的編輯、制作。(6) 全面兼容TANGO及Protel for DOS、 Protel for Windows低級版本，向下兼容即在Protel 99 SE中可以使用、編輯TANGO或低級版本Protel建立的文件，并提供了與Or CAD(也是一種電路圖設(shè)計工具)格式文件轉(zhuǎn)換的功能。(7) Schematic和PCB之

11、間具有動態(tài)鏈接功能(通過Synchronizer實現(xiàn))保證了原理圖與印制電路板的一致性，以便相互檢查、校驗。(8) 具有連續(xù)操作功能，可以快速地放置同類型元件、連線等。1.2.2：CAD 涉及的應(yīng)用范圍CAD首先它是一個可視化的繪圖軟件，許多命令和操作可以通過菜單選項和工具按鈕等多種方式實現(xiàn)。而且具有豐富的繪圖和繪圖輔助功能，如實體繪制、關(guān)鍵點編輯、對象捕捉、標(biāo)注、鳥瞰顯示控制等，它的工具欄、菜單設(shè)計、對話框、圖形打開預(yù)覽、信息交換、文本編輯、圖像處理和圖形的輸出預(yù)覽為用戶的繪圖帶來很大方便。其次它不僅在二維繪圖處理更加成熟，三維功能也更加完善，可方便地進行建模和渲染。本部分以CAD通用技術(shù)規(guī)

12、范為主線，主要介紹CAD技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化的內(nèi)容，CAD軟件開發(fā)和企業(yè)的CAD技術(shù)應(yīng)用應(yīng)該采用的標(biāo)準(zhǔn)。主要包括：CAD通用技術(shù)規(guī)范、CAD開發(fā)和應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)化，以及CAD制圖標(biāo)準(zhǔn)、CAD數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)、CAD標(biāo)準(zhǔn)件標(biāo)準(zhǔn)、CAD文件管理、光盤存檔標(biāo)準(zhǔn)和CAD一致性測試等內(nèi)容。1.3：主板原理圖的繪制1.3.1：繪制主板電路圖SCH原理圖1、裝入元件庫在裝入元件之前必須找到各個元件所在的元件庫，并將其裝入原理圖管理器瀏覽器中。該設(shè)計需添加Miscellaneous Devices.sch和Sim.sch兩個元件庫。2、元器件的放置（1） 在如圖所示中的【Browse】選項的下拉框中，選中【Libraries】項

13、。 然后單擊列表框中的滾動條，找出元件所在的元件庫文件名，單擊鼠標(biāo)左鍵選中所需的元件庫；再在該文件庫中選中所需的元件。（2） 利用菜單命令放置元件：1） 執(zhí)行菜單命令【Place】/【Part】。2） 直接單擊鼠標(biāo)右鍵，在浮動菜單上選擇“Place Part”。3） 直接點擊電路繪制工具欄上的按扭。4） 使用快捷鍵【P】/【P】。3、 原件間導(dǎo)線的連接，電源和接地符號的放置在Protel 99 SE 原理圖編輯器中，原理圖繪制工具，如導(dǎo)線、總線、總線分支、電氣節(jié)點、網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號等均集中存放在畫圖工具(Wiring Tools)中， 該工具即是畫電氣圖件工具。 （1） 原件間用按鍵進行連接（2） 電

14、源的放置：單擊WiringTools中的按鍵，然后按Tab鍵，彈出窗口“net”欄寫上“VCC”，“Stvle”改為“Bar”即可（3） 接地線的放置：單擊WiringTools中的按鍵，然后按Tab鍵，彈出窗口“net”欄寫上“GND”，“Stvle”改為“PowerGround”即可4、設(shè)置圖紙執(zhí)行菜單命令“Design”選“Options”。（1） 圖紙大?。涸凇癝heetOptions”處進行修改。圖3-8所示。圖3-8 圖紙界面設(shè)置（2） 圖紙信息輸入：在“Organization”處進行修改。（3） 標(biāo)題欄填寫：在圖紙的有下端處，利用繪圖工具欄中的出入文字，按“Tab”鍵或者雙擊圖

15、標(biāo)可以編輯字體大小、類型和顏色。圖3-10所示。1.3.2：電氣檢查（1） 生成電氣規(guī)則測試報：執(zhí)行菜單命令【Tools】/【ERC】進入“Setup Electrical Rule Check”， 圖3-11所示，點擊“OK”按鈕。圖3-11 設(shè)置檢查規(guī)則（2） 根據(jù)電氣規(guī)則報告修改電路原理圖，如果沒任何錯誤，則不需要修改。如圖，下圖是無任何錯誤的報告。圖3-12所示。圖3-12 電氣檢查報告1.3.3：元件清單元件列表主要包括元件的名稱、序號、封裝形式。這樣可以對原理圖中的所有元件有一個詳細的清單，以便檢查，校對。 執(zhí)行菜單命令【Report】/【Bill of Material】。1.3

16、.4：生成網(wǎng)絡(luò)表文件生成網(wǎng)絡(luò)表文件的方法可以執(zhí)行菜單命令【Design】/【Create Netlist】，將會出現(xiàn)“NetlistCreation”的網(wǎng)絡(luò)表對話框。點擊“OK”生成網(wǎng)絡(luò)表。1.3.5：完成各模塊及主板電路圖的原理圖5V電源+5V 用于驅(qū)動除磁盤、光盤驅(qū)動器馬達以外的大部分電路。6V接舵機MCU芯片板接口電機邏輯控制電機驅(qū)動主電路板第二章：主板電路的PCB設(shè)計2.1：PCB模版的設(shè)置步驟2.1.1：創(chuàng)建PCB文件新建一個PCB圖文件可進入設(shè)計文件夾“【Document】”，執(zhí)行菜單命令【File】/【New】或在工作區(qū)內(nèi)單擊鼠標(biāo)右鍵，選擇【New】選項，會彈出如圖 所示的選擇文

17、件類型的對話框。圖4-1所示。圖4-1 建立新文件對話框雙擊該對話框中的【PCB Document】圖標(biāo)，即可創(chuàng)建一個新的印制板電路圖文件，默認(rèn)的文件名為“PCB1.PCB”。在工作窗口中該文件的圖標(biāo)上單擊、或在設(shè)計瀏覽器中該文件的文件名上雙擊鼠標(biāo)左鍵，即可進入印制電路板編輯器。2.1.2：規(guī)劃印制板首先設(shè)定當(dāng)前的工作層面為【Keep Out Layer】。單擊下方的【KeepOutLayer】標(biāo)簽即可將當(dāng)前的工作層面切換到Keep Out Layer層面，圖4-2所示。在該層面上確定電路板的電氣邊界位置。圖4-2 切換工作層面2.1.3：添加庫文件并設(shè)置封裝在進行PCB設(shè)計時，必須先設(shè)置好元

18、件所在的元件庫，然后才能從相應(yīng)元件庫中放置元件。 1.設(shè)置元件庫 在設(shè)計管理器中選中Browse PCB選項，在Browse下拉列表框中選擇Libraries，將其設(shè)置為元件庫瀏覽器。單擊Libraries欄下方的Add/Remove按鈕，出現(xiàn)添加/刪除庫對話框，在對話框中找到所需的庫文件，單擊Add按鈕裝載庫文件，單擊OK按鈕完成操作。這時，元件瀏覽器中將出現(xiàn)已加入的庫文件。 PCB99SE中，印制板庫文件位于Design Explorer 99 SELibraryPcb目錄下，常用的印制板庫文件是Generic Footprint文件夾中的Advpcb.ddb，本例中的元件均在該庫中。元件

19、也可以自行設(shè)計，調(diào)用自行設(shè)計的元件時必須裝載自定義的元件庫。圖4-3所示。圖4-3選擇“Libraries”庫2. 瀏覽元件圖形打開了某個庫文件后，元件庫瀏覽器的Library欄內(nèi)將出現(xiàn)其庫中的元件庫名，在Component欄中顯示此元件庫中所有元件的封裝名稱。選中某個封裝，下方的監(jiān)視器中將出現(xiàn)此元件封裝圖，圖4-4所示。圖4-4 屬性編輯對話框2.1.4：導(dǎo)入網(wǎng)絡(luò)表利用原理圖生成的網(wǎng)絡(luò)表文件裝入網(wǎng)絡(luò)表和元件。當(dāng)載入網(wǎng)絡(luò)表并執(zhí)行宏指令后，這些元件及網(wǎng)絡(luò)將放入工作區(qū)，成為內(nèi)部的圖件，從而受內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)編輯器的管理。另外，在工作區(qū)里自行放置的元件，其中并沒有網(wǎng)絡(luò)定義的，也可以利用內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)編輯器為它們掛

20、上網(wǎng)絡(luò)。1.執(zhí)行菜單命令【Design】/【Load Nets】。2.執(zhí)行后會彈出如下所示對話框。3.單擊Browse查找網(wǎng)絡(luò)表的位置。如果沒有設(shè)定封裝形式，或者封裝形式不匹配，則在裝入網(wǎng)絡(luò)表時，會在列表框中顯示某些錯誤，這樣將不能正確加載這些元件。用戶的返回原理圖，修改元件的封裝，然后再重新生成網(wǎng)絡(luò)表。4.最后單擊“Execute”，即可實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)表的裝入。2.1.5：元件手工布局元件放置完畢，應(yīng)當(dāng)從機械結(jié)構(gòu)、散熱、電磁干擾及布線的方便性等方面綜合考慮元件布局，在布局時除了要考慮元件的位置外，還必須調(diào)整好絲網(wǎng)層上文字符號的位置。（1） 元件布局應(yīng)便于用戶的操作使用。（2） 盡量按照電路的功能布

21、局。 （3） 數(shù)字電路部分與模擬電路部分盡可能分開。（4） 特殊元件的布局要根據(jù)不同元件的特點進行合理布局。 （5） 應(yīng)留出電路板的安裝孔和支架孔以及其他有特殊安裝要求的元件的安裝位置2.1.6：設(shè)置印制電路版層次執(zhí)行菜單命令“Design”選“Options”，打開“Document Options”對話框，如下圖所示，圖4-10所示。點擊“OK”確定。圖4-10 文件選項對話框2.1.7：自動布線、調(diào)整電源線及底線（1） 自動布線是指Protel 99 SE 程序根據(jù)用戶設(shè)定的有關(guān)布線參數(shù)和布線規(guī)則，按照一定的算法，依照網(wǎng)絡(luò)表所指定的連接關(guān)系，自動在各個元件之間進行連線，從而完成印刷電路板

22、的布線工作。布線參數(shù)設(shè)置完畢后，就可以開始自動布線了。Protel 99 SE中自動布線的方式有很多，既可以進行全局布線，也可以對指定的區(qū)域、網(wǎng)絡(luò)、元件甚至是連接進行布線，可以根據(jù)需要選擇最佳的方式。 執(zhí)行菜單命令“Auto Route”（自動布線）選“All”（全部），打開“Autorouter Setup”對話框中的“Route All”按鈕，即完成自動布線。圖4-11所示。圖4-11 執(zhí)行自動布線命令A(yù)uto Route（2） 增加信號輸入/輸出接口l 切換工作層面，單擊PCB工作窗口下方的工作層標(biāo)簽，將當(dāng)前工作層改為頂層（TopLauer），圖4-12所示。圖4-12 切換工作層面l

23、放置元件封裝單擊放置工具欄中的按鈕，出現(xiàn)放置元件封裝對話框。在該對話框中輸入元件封裝形式（Footprint）“Sip2”，序號（Designator）“P1”注釋（Comment）填“IN”或“OUT”， 圖4-13所示。，點“OK”確定。圖4-13 放置元件封裝對話框（3） 放置電源封裝 方法同上，只是將注釋（Comment）填“VCC”或“VDD”。 注意將信號輸入/輸出接口和電源封裝放到PCB圖的下后方，應(yīng)雙擊封裝中的方型處，出現(xiàn)“Pad”對話框，單擊按鈕“Advanced”，選擇“Net”下拉菜單中的“GND”選項，圖4-14所示；應(yīng)雙擊封裝中的圓形處，出現(xiàn)“Pad”對話框，單擊按鈕

24、“Advanced”，選擇“Net”下拉菜單中的“VCC”選項，圖4-15所示，點“OK”確定。 圖4-14 選擇GND選項 圖4-15 選擇VCC選項 完成后電路會自動將電源、地線和接口等連接。這時需要在一次執(zhí)行自動布線：“Auto Route”（自動布線）選“All”（全部），打開“Autorouter Setup”對話框中的“Route All”按鈕，即完成自動布線。（4） 根據(jù)需要還應(yīng)對地線、電源線進行加粗。雙擊電源線、地線，出現(xiàn)“Track”對話框，在“Width”欄處將數(shù)值改為3050mil，點“OK”確定，圖4-16所示。圖4-16 走線對話框2.2：主板電路的PCB圖2.3：主板電路的三維視圖Protel99SE提供有3D預(yù)覽功能，可以在電腦上直接預(yù)覽電路板的效果，根據(jù)預(yù)覽的情況可以重新調(diào)整元件布局。執(zhí)行ViewBoard in 3D，或單擊 按鈕，對PCB進行3D預(yù)覽，產(chǎn)生3D預(yù)覽文件，在圖形左邊的設(shè)計管理器的Display區(qū)中，拖動視圖小窗口的坐標(biāo)軸