電氣工程及其自動化畢業(yè)論文-供參考

1、東北大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 東北大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院教務(wù)處 畢業(yè)設(shè)計(論 文) GRADUATE DESIGN (THESIS)基于STC89C52的無線抄表系統(tǒng)硬件系統(tǒng)設(shè)計學(xué) 生 學(xué)習(xí)中心 奧鵬學(xué)習(xí)中心專 業(yè) 電氣工程及其自動化指導(dǎo)教師 2015年 9 月 1 日目錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc415084889 1. 緒 論 PAGEREF _Toc415084889 h 1 HYPERLINK l _Toc415084890 1.1無線抄表系統(tǒng)研究的意義 PAGEREF _Toc415084890 h 1 HYPERLINK l _Toc415084891

2、 1.2無線抄表系統(tǒng)的現(xiàn)狀 PAGEREF _Toc415084891 h 1 HYPERLINK l _Toc415084892 2.設(shè)計方案的確定 PAGEREF _Toc415084892 h 3 HYPERLINK l _Toc415084893 2.1設(shè)計功能要求 PAGEREF _Toc415084893 h 3 HYPERLINK l _Toc415084894 2.2 系統(tǒng)的基本方案 PAGEREF _Toc415084894 h 3 HYPERLINK l _Toc415084895 3.硬件系統(tǒng) PAGEREF _Toc415084895 h 5 HYPERLINK l _

3、Toc415084896 3.1.1總電源方案概況 PAGEREF _Toc415084896 h 5 HYPERLINK l _Toc415084897 3.1.2總電源方案設(shè)計 PAGEREF _Toc415084897 h 5 HYPERLINK l _Toc415084898 3.2 采樣電路模塊 PAGEREF _Toc415084898 h 5 HYPERLINK l _Toc415084899 3.2.1采樣電路模塊概況 PAGEREF _Toc415084899 h 5 HYPERLINK l _Toc415084900 3.2.2采樣電路模塊方案設(shè)計 PAGEREF _Toc

4、415084900 h 6 HYPERLINK l _Toc415084903 3.3收發(fā)模塊 PAGEREF _Toc415084903 h 9 HYPERLINK l _Toc415084904 3.4 CPU模塊 PAGEREF _Toc415084904 h 10 HYPERLINK l _Toc415084905 3.4.1 89C52主要功能 PAGEREF _Toc415084905 h 11 HYPERLINK l _Toc415084906 3.4.2管腳說明 PAGEREF _Toc415084906 h 12 HYPERLINK l _Toc415084907 3.4.3

5、 振蕩器特性 PAGEREF _Toc415084907 h 14 HYPERLINK l _Toc415084908 3.4.4 芯片擦除 PAGEREF _Toc415084908 h 15 HYPERLINK l _Toc415084909 3.5 顯示模塊 PAGEREF _Toc415084909 h 15 HYPERLINK l _Toc415084910 4.硬件電路板制作與調(diào)試 PAGEREF _Toc415084910 h 17 HYPERLINK l _Toc415084911 4.1 電路版設(shè)計的先期工作 PAGEREF _Toc415084911 h 17 HYPERL

6、INK l _Toc415084912 4.1.1利用原理圖設(shè)計工具繪制原理圖 PAGEREF _Toc415084912 h 17 HYPERLINK l _Toc415084913 4.1.2手工更改網(wǎng)絡(luò)表 PAGEREF _Toc415084913 h 17 HYPERLINK l _Toc415084915 4.3 設(shè)置PCB環(huán)境 PAGEREF _Toc415084915 h 18 HYPERLINK l _Toc415084916 4.4 布置零件封裝的位置 PAGEREF _Toc415084916 h 19 HYPERLINK l _Toc415084917 4.5 元器件的鎖

7、定 PAGEREF _Toc415084917 h 19 HYPERLINK l _Toc415084918 4.6布線規(guī)則設(shè)置 PAGEREF _Toc415084918 h 20 HYPERLINK l _Toc415084919 4.6.1安全間距(Routing標(biāo)簽的Clearance Constraint) PAGEREF _Toc415084919 h 20 HYPERLINK l _Toc415084920 4.6.2走線層面和方向（Routing標(biāo)簽的Routing Layers） PAGEREF _Toc415084920 h 20 HYPERLINK l _Toc41508

8、4921 4.6.3過孔形狀（Routing標(biāo)簽的Routing Via Style） PAGEREF _Toc415084921 h 21 HYPERLINK l _Toc415084922 4.6.4走線線寬（Routing標(biāo)簽的Width Constraint） PAGEREF _Toc415084922 h 21 HYPERLINK l _Toc415084923 4.6.5敷銅連接形狀的設(shè)置（Manufacturing標(biāo)簽的Polygon Connect Style） PAGEREF _Toc415084923 h 21 HYPERLINK l _Toc415084924 4.7 手

9、動布線和布完調(diào)整 PAGEREF _Toc415084924 h 21 HYPERLINK l _Toc415084925 4.7.1 手動布線 PAGEREF _Toc415084925 h 22 HYPERLINK l _Toc415084926 4.7.3對所有焊盤補(bǔ)淚滴 PAGEREF _Toc415084926 h 22 HYPERLINK l _Toc415084927 4.8 放置覆銅區(qū) PAGEREF _Toc415084927 h 22 HYPERLINK l _Toc415084928 4.9 打印PCB電路板 PAGEREF _Toc415084928 h 23 HYPE

10、RLINK l _Toc415084930 4.10制作電路板 PAGEREF _Toc415084930 h 23 HYPERLINK l _Toc415084931 HYPERLINK l _Toc415084932 5.結(jié)束語 PAGEREF _Toc415084932 h 24 HYPERLINK l _Toc415084933 參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc415084933 h 25 HYPERLINK l _Toc415084934 附錄一電路各原理圖 PAGEREF _Toc415084934 h 26 HYPERLINK l _Toc415084938 附錄二電路PCB圖

11、 PAGEREF _Toc415084938 h 28摘 要如今公共事業(yè)收費(fèi)自動化和小區(qū)物業(yè)管理智能化等領(lǐng)域的技術(shù)開發(fā)和應(yīng)用越來越受到人們的重視,本文研究旨在提供一種利用低壓電力供電網(wǎng)絡(luò),低成本高可靠地實現(xiàn)公共事業(yè)收費(fèi)自動化和小區(qū)物業(yè)管理智能化的技術(shù)應(yīng)用。 在本文介紹了一種基于89C52單片機(jī)的復(fù)費(fèi)率單相電能表的主電路及通信接口電路,給出了其具體電路,采用CS5460作為專用電量測量芯片以保證測量脈沖數(shù)的準(zhǔn)確性,硬件日歷時鐘及參數(shù)存儲采用總線器件以減少電路連線。綜合設(shè)計使電能表的工作可靠性得到大大提高。同時對系統(tǒng)的軟件設(shè)計和可靠性設(shè)計也作了介紹。關(guān)鍵詞：單片機(jī), 遠(yuǎn)程抄表, CS54601.

12、緒 論1.1無線抄表系統(tǒng)研究的意義隨著 HYPERLINK /Category_60/Index.aspx o 經(jīng)濟(jì) 經(jīng)濟(jì)體制改革的深入，電能計量、電費(fèi)核算及收繳的及時性和準(zhǔn)確性已成為用電企業(yè)的重要課題；而目前我國電能數(shù)據(jù)的采集基本上為手工抄表，需要抄表人員走家串戶，每月或每兩月抄一次，再通過微機(jī)或手工制作的電費(fèi)單催繳用戶電纜，存在著錯抄、漏抄、估抄等問題。自動抄表系統(tǒng)的研制與應(yīng)用是解決上述問題的有效途徑之一，而無線抄表系統(tǒng)則是自動抄表系統(tǒng)中 種較優(yōu)的方式。該系統(tǒng)的實現(xiàn)是邁向配電自動化的第一步，并有助于提高電力系統(tǒng)用電 HYPERLINK /Category_61/Index.aspx o 管

13、理 t _blank 管理的水平。1.2無線抄表系統(tǒng)的現(xiàn)狀傳感器、自動化儀表以及集成電路技術(shù)的進(jìn)步，使得無論是機(jī)電脈沖式還是全電子式電度表已能夠較好地滿足現(xiàn)今自動抄表技術(shù)的需要。對于機(jī)電脈沖式電度表，只需在表內(nèi)安裝光電轉(zhuǎn)換模塊和相應(yīng)的接口，即可實現(xiàn)反映用電量的電信號輸出。這類模塊和接口具備成本低廉、小巧且易于拆裝等特點(diǎn)，因此列目前仍在大量使用的感應(yīng)系電度表的改裝是可行且易于實現(xiàn)的。對于全電子式電度表，可直接讀取其電脈沖輸出。有的新型全電子式電度表本身安裝有多種接口；適用于模擬、數(shù)字等各種通信模式。今后相當(dāng)一段時間內(nèi)，自動抄表系統(tǒng)的終端采集裝置將以上述兩種儀表為主。2.設(shè)計方案的確定2.1設(shè)計功

14、能要求設(shè)計制作一只交流電能表表，設(shè)計的主要要求如下：（1）該交流電能表能實現(xiàn)對單相交流電能的測量；（2）電表參數(shù)：額定電壓220V,額定電流5A,最大電流10A，最大計度容量：99999.99Kw.h；（4）能測量并顯示當(dāng)前的功率、電壓和電流的有效值；（5）顯示當(dāng)前日期和時間，具有分時計量功能；（6）可以與PC機(jī)進(jìn)行串行通信，并可用鍵盤控制，便于操作；（7）電量脈沖輸出；（8）停電不丟失電能數(shù)據(jù)；2.2 系統(tǒng)的基本方案該系統(tǒng)主要由顯示模塊、通訊模塊、鍵盤控制模塊、電能表芯片CS5460A模塊、存儲器模塊和前端電路調(diào)理模塊部分組成。前端電路調(diào)理模塊采用變比1：1 的電流型電壓互感器，電流模塊采用

15、變比2000：1 的電流互感器，利用取樣電阻采樣信號，經(jīng)變換后的信號以差模電壓的形式接到由CIRRUS LOGIC 公司生產(chǎn)的電能表芯片CS5460A，取樣電阻的阻值由被測信號的最大值決定，然后經(jīng)CS5460A轉(zhuǎn)換后將電壓、電流、功率、電能等信號傳給單片機(jī)STC89C52，STC89C52組成的MCU模塊控制所有芯片的工作、截止及計算和模塊的顯示，顯示模塊采用LCD5110液晶模塊，液晶正常顯示當(dāng)前測量的電能值、電壓、電流有效值、功率等；并接受PC上位機(jī)同步控制并與其通信，該系統(tǒng)可以實現(xiàn)對電能等電參量測量、顯示及采集處理的目的。畢業(yè)設(shè)計的硬件結(jié)構(gòu)框圖如下：3.硬件系統(tǒng)3.1總電源模塊3.1.1

16、總電源方案概況本設(shè)計中涉及了多種等級電源（蓄電池12 V， 5V直流供CPU工作），為了在實際應(yīng)用中及成本核算中能夠盡量合理，只采用一種等級電源，即由12V電源統(tǒng)一供電。3.1.2總電源方案設(shè)計自做的電源相對來說比較簡單，主要由變壓器，整流橋，電容，穩(wěn)壓塊組成，原理簡單且適用，電路圖如下：穩(wěn)壓塊78L12兩端的大電容作用是低頻慮波，小電容作用是高頻慮波。發(fā)光二極管是用來指示電源正常工作。3.2 采樣電路模塊3.2.1采樣電路模塊概況該設(shè)計通過電壓互感器和電流互感器來對回路的電壓、電流信號進(jìn)行采樣，并將得到的電壓、電流信號輸入到芯片CS5460A的電壓電流信號輸入端，兩路信號在芯片內(nèi)部實現(xiàn)轉(zhuǎn)換，

17、并通過內(nèi)部運(yùn)算將電流、電壓等各種數(shù)據(jù)的結(jié)果存人指定的寄存器中。以等待單片機(jī)STC51通過芯片CS5460A的串行接口讀取，最后將其結(jié)果通過LCD5110顯示出來。3.2.2采樣電路模塊方案設(shè)計CS5460A的電壓通道對于系統(tǒng)的前端電壓調(diào)理部分，我們采用變比為2mA/2mA的電流互感器和高精度電阻作為輸入電路部分電路如圖所示。系統(tǒng)設(shè)計采用220V的市電電壓輸入，首先外接Rx=110k電阻得到2mA的電流，然后通過變比為2mA/2mA的互感器，然后在二次側(cè)連接1個125的定值電阻得到所需的輸入電壓，可以為CS5460A提供電壓信號，不超出芯片的測量范圍。當(dāng)然電阻R2值可以根據(jù)不同的電壓來調(diào)整。并加

18、入RC濾波網(wǎng)絡(luò)對信號初步濾波，并加入放抖動電容保護(hù)芯片。電流調(diào)理部分采用變比2000：1 的電流互感器，然后經(jīng)一精密電阻將電流信號轉(zhuǎn)變成電壓信號。并加入RC濾波網(wǎng)絡(luò)對信號初步濾波，并加入放抖動電容保護(hù)芯片。經(jīng)變換后的補(bǔ)測信號以差模電壓的形式接到CS5460A的模擬信號輸入端。由于互感器角差的影響，可能造成輸入信號的相移，使功率測量的誤差增大。而CS5460A 具有相位補(bǔ)償功能（可進(jìn)行-2.4至+2.5的相位補(bǔ)償，步進(jìn)0.34），可以大大減小互感器角差的影響。 其模擬信號輸入接口電路如圖所示：3.2.3 引腳介紹CS5460的管腳排列如圖所示：它共有24個引腳，各引腳的功能如下：IIN (+/-

19、) CS5460A的電流檢測管腳VA+/VD+ CS5460A的分別為模擬、數(shù)字+5 v電源VIN(+/-) 電壓檢測的兩輸入腳VA- 接模擬地DGND 接數(shù)字地XOUT，XIN 兩腳接4096 MHz的晶振SDO 輸出數(shù)據(jù)CS 電路選擇端，低電平有效SO 串行數(shù)據(jù)輸出端SI 串行數(shù)據(jù)輸入端SCK 串行時鐘輸入端WP 寫保護(hù)輸入端，低電平有效RESET 復(fù)位輸出端VCC 電源端VSS 接地端3.3收發(fā)模塊方案一：有線收發(fā)。在接收與發(fā)送2個模塊之間采用數(shù)據(jù)線連接，可以方便2個模塊的傳送，并且會比較穩(wěn)定。但是考慮到距離等問題，覺得有線的會比較麻煩。方案二：無線收發(fā)。無線收發(fā)模塊能實現(xiàn)接收和發(fā)送2個

20、模塊之間數(shù)據(jù)的傳送，且無線比較不受距離及連線的影響。綜合考慮，決定采用NRF24L01無線模塊來實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸。 NRF24L01集成了所有與RF協(xié)議相關(guān)的告訴信號處理，可以支持六路通道的數(shù)據(jù)接收，工作電壓為1.9V-3.6V，速率為2Mbps，在空中傳輸時間很短降低了無線傳輸中的碰撞，內(nèi)部含有自動重發(fā)數(shù)據(jù)包和自動產(chǎn)生應(yīng)答信號，其接口的SPI接口可以利用單片機(jī)的硬件SPI扣連接或用單片機(jī)I/O口，內(nèi)部有FIFO可以與各種高低速微處理器接口，便于使用低成本的單片機(jī)。鏈路層完全集成在模塊上，方便開發(fā)。自動應(yīng)答功能，在收到有效數(shù)據(jù)后，模塊自動發(fā)送應(yīng)答信號，無須另外編程。含有載波檢測，內(nèi)置CRC檢錯和

21、點(diǎn)對多點(diǎn)通信地址控制。電路圖如下：3.4 CPU模塊在整個控制系統(tǒng)的最核心器件中，CPU的選擇是很重的，作為一個最基本的平臺，CPU可以用51系列的，PIC系列，AVR系列，ARM系列等等，但作為市場上應(yīng)用最普遍，技術(shù)最成熟且其外圍元器件好買的51系列單片機(jī)再結(jié)合自己課堂上所學(xué)的51系列指令，本系統(tǒng)選定51系列的單片機(jī)作為CPU控制器。目前較為常用的51系列單片機(jī)主要有2051，89C52及89S51。下面為它們之間的特點(diǎn)和區(qū)別：STC89C523.4.1 89C52主要功能STC89C52主要功能主要功能特性兼容MCS51指令系統(tǒng)8K可反復(fù)擦寫Flash ROM32個雙向I/O口256x8b

22、it內(nèi)部RAM3個16位可編程定時/計數(shù)器中斷時鐘頻率0-24MHz2個串行中斷可編程UART串行通道2個外部中斷源共6個中斷源2個讀寫中斷口線3級加密位低功耗空閑和掉電模式軟件設(shè)置睡眠和喚醒功能3.4.2管腳說明CC：供電電壓。GND：接地。P0口：P0口為一個8位漏級開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當(dāng)P1口的管腳第一次寫1時，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FIASH編程時，P0 口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH進(jìn)行校驗時，P0輸出原碼，此時P0外部必須被拉高。P1口：P1口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖

23、器能接收輸出4TTL門電流。P1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗時，P1口作為第八位地址接收。 P2口：P2口為一個內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個TTL門電流，當(dāng)P2口被寫“1”時，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當(dāng)用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行存取時，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當(dāng)對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行讀寫時，P2口輸

24、出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。P3口：P3口管腳是8個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個TTL門電流。當(dāng)P3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。P3口作為AT89C51的一些特殊功能口，管腳 備選功能P3.0 RXD（串行輸入口）P3.1 TXD（串行輸出口）P3.2 /INT0（外部中斷0）P3.3 /INT1（外部中斷1）P3.4 T0（記時器0外部輸入）P3.5 T1（記時器1外部輸入）P3.6 /WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通）P3

25、.7 /RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通）RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時，要保持RST腳兩個機(jī)器周期的高電平時間。ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時， ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止

26、，置位無效。/PSEN：外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取指期間，每個機(jī)器周期兩次/PSEN有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的/PSEN信號將不出現(xiàn)。/EA / VPP：當(dāng)/EA保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（0000H-FFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲器。注意加密方式1時，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當(dāng)/EA端保持高電平時，此間內(nèi)部程序存儲器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。3.4.3 振蕩器特性XTAL1和XTAL2分別為反向放大器

27、的輸入和輸出。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時鐘源驅(qū)動器件，XTAL2應(yīng)不接。有余輸入至內(nèi)部時鐘信號要通過一個二分頻觸發(fā)器，因此對外部時鐘信號的脈寬無任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。3.4.4 芯片擦除整個PEROM陣列和三個鎖定位的電擦除可通過正確的控制信號組合，并保持ALE管腳處于低電平10ms 來完成。在芯片擦操作中，代碼陣列全被寫“1”且在任何非空存儲字節(jié)被重復(fù)編程以前，該操作必須被執(zhí)行。 此外，89C52設(shè)有穩(wěn)態(tài)邏輯，可以在低到零頻率的條件下靜態(tài)邏輯，支持兩種軟件可選的掉電模式。在閑置模式下，CPU停止工作。但RAM，定時器，計

28、數(shù)器，串口和中斷系統(tǒng)仍在工作。在掉電模式下，保存RAM的內(nèi)容并且凍結(jié)振蕩器，禁止所用其他芯片功能，直到下一個硬件復(fù)位為止。3.5 顯示模塊方案一：采用LCD1602，LCD1602是指顯示的內(nèi)容為16X2,即可以顯示兩行，每行16個字符液晶模塊。由于此設(shè)計要顯示電壓，電流和功率， 2行不夠顯示，所以不考慮該方案。 方案二：諾基亞5110是一塊低功耗LCD控制驅(qū)動器，設(shè)計為驅(qū)動48行84列的圖形顯示，所有必需的顯示功能集成在一塊芯片上，包括LCD電壓及偏置電壓發(fā)生器，包括168個通信盤和4個虛設(shè)盤。端口含有SDIN串行數(shù)據(jù)接口；SCLK串行時鐘接口，輸入時鐘信號為0.04.0Mbits/s；選擇

29、命令/地址或輸入數(shù)據(jù)口D/C；使能引腳充許輸入數(shù)據(jù)，低電平信號SCE；當(dāng)使用芯片內(nèi)置振蕩器時，引腳必須接到VDD。使用外部振蕩器時則連接到些引腳。如果OSC 引腳連接到VSS，則禁止內(nèi)部振蕩器及外部振蕩器，顯示不計時并停留在直流狀態(tài)。為避免這種情況，在停止時鐘之前使芯片進(jìn)入關(guān)閉模式。綜合考慮決定采用該方案，即LCD5110。 4.硬件電路板制作與調(diào)試此畢業(yè)設(shè)計利用PROTEL 99SE和altium designer軟件來繪制及打印印刷電路板。4.1 電路版設(shè)計的先期工作4.1.1利用原理圖設(shè)計工具繪制原理圖 做好封裝并且生成對應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)表。有些特殊情況下，如電路版比較簡單，已經(jīng)有了網(wǎng)絡(luò)表等情況

30、下也可以不進(jìn)行原理圖的設(shè)計，直接進(jìn)入PCB設(shè)計系統(tǒng)，在PCB設(shè)計系統(tǒng)中，可以直接取用零件封裝，人工生成網(wǎng)絡(luò)表。但為了畢業(yè)設(shè)計穩(wěn)當(dāng)考慮，還是經(jīng)過原理圖，網(wǎng)絡(luò)表，PCB傳統(tǒng)路徑。4.1.2手工更改網(wǎng)絡(luò)表 將一些元件的固定用腳等原理圖上沒有的焊盤定義到與它相通的網(wǎng)絡(luò)上，沒任何物理連接的可定義到地或保護(hù)地等。將一些原理圖和PCB封裝庫中引腳名稱不一致的器件引腳名稱改成和PCB封裝庫中的一致，特別是電阻電容等。4.2 畫出自己定義的非標(biāo)準(zhǔn)器件的封裝庫將自己所畫的器件都放入一個自己建立的PCB 庫專用設(shè)計文件。本次設(shè)計主要是畫出cs5460和電壓，電流互感器這3個元件。4.3 設(shè)置PCB環(huán)境（1）進(jìn)入PC

31、B系統(tǒng)后的第一步就是設(shè)置PCB設(shè)計環(huán)境，包括設(shè)置格點(diǎn)大小和類型，光標(biāo)類型，版層參數(shù)，布線參數(shù)等等。大多數(shù)參數(shù)都可以用系統(tǒng)默認(rèn)值（2）規(guī)劃電路版，主要是確定電路版的邊框，包括電路版的尺寸大小等等。在需要放置固定孔的地方放上適當(dāng)大小的焊盤。對于3mm 的螺絲可用6.58mm 的外徑和3.23.5mm 內(nèi)徑的焊盤對于標(biāo)準(zhǔn)板可從其它板或PCB izard 中調(diào)入。（由于是手工布板，可以考慮適當(dāng)加大焊盤，及增寬走線的寬度）（3）在繪制電路版地邊框前，一定要將當(dāng)前層設(shè)置成KeepOut層，即禁止布線層。打開所有要用到的PCB 庫文件后，調(diào)入網(wǎng)絡(luò)表文件和修改零件封裝。這一步是非常重要的一個環(huán)節(jié)，網(wǎng)絡(luò)表是PC

32、B自動布線的靈魂，也是原理圖設(shè)計與印象電路版設(shè)計的接口，只有將網(wǎng)絡(luò)表裝入后，才能進(jìn)行電路版的布線。在原理圖設(shè)計的過程中，ERC檢查不會涉及到零件的封裝問題。因此，原理圖設(shè)計時，零件的封裝可能被遺忘，在引進(jìn)網(wǎng)絡(luò)表時可以根據(jù)設(shè)計情況來修改或補(bǔ)充零件的封裝。當(dāng)然，也可以直接在PCB內(nèi)人工生成網(wǎng)絡(luò)表，并且指定零件封裝。4.4 布置零件封裝的位置 Protel99可以進(jìn)行自動布局,也可以進(jìn)行手動布局。如果進(jìn)行自動布局，運(yùn)行Tools下面的Auto Place,用這個命令，需要有足夠的耐心。布線的關(guān)鍵是布局，多數(shù)情況一采用手動布局的形式。用鼠標(biāo)選中一個元件，空格鍵改變元件方向，按住鼠標(biāo)左鍵不放，拖住這個元

33、件到達(dá)目的地，放開左鍵，將該元件固定。Protel99在布局方面新增加了一些技巧。新的交互式布局選項包含自動選擇和自動對齊。使用自動選擇方式可以很快地收集相似封裝的元件，然后旋轉(zhuǎn)、展開和整理成組，就可以移動到板上所需位置上了。當(dāng)簡易的布局完成后，使用自動對齊方式整齊地展開或縮緊一組封裝相似的元件。 注意：零件布局，應(yīng)當(dāng)從機(jī)械結(jié)構(gòu)散熱、電磁干擾、將來布線的方便性等方面綜合考慮。先布置與機(jī)械尺寸有關(guān)的器件，并鎖定這些器件，然后是大的占位置的器件和電路的核心元件，再是外圍的小元件。4.5 元器件的鎖定根據(jù)情況再作適當(dāng)調(diào)整然后將全部器件鎖定。 假如板上空間允許則可在板上放上一些類似于實驗板的布線區(qū)。對

34、于大板子，應(yīng)在中間多加固定螺絲孔。板上有重的器件或較大的接插件等受力器件邊上也應(yīng)加固定螺絲孔，有需要的話可在適當(dāng)位置放上一些測試用焊盤，最好在原理圖中就加上。將過小的焊盤過孔改大，將所有固定螺絲孔焊盤的網(wǎng)絡(luò)定義到地或保護(hù)地等。放好后用VIEW3D 功能察看一下實際效果，存盤。4.6布線規(guī)則設(shè)置布線規(guī)則是設(shè)置布線的各個規(guī)范（象使用層面、各組線寬、過孔間距、布線的拓樸結(jié)構(gòu)等部分規(guī)則，可通過Design-Rules 的Menu 處從其它板導(dǎo)出后，再導(dǎo)入這塊板）選Design-Rules 一般需要重新設(shè)置以下幾點(diǎn):4.6.1安全間距(Routing標(biāo)簽的Clearance Constraint) 它規(guī)

35、定了板上不同網(wǎng)絡(luò)的走線焊盤過孔等之間必須保持的距離。一般板子可設(shè)為0.254mm，較空的板子可設(shè)為0.3mm，較密的貼片板子可設(shè)為0.2-0.22mm，極少數(shù)印板加工廠家的生產(chǎn)能力在0.1-0.15mm， 0.1mm 以下是絕對禁止的。對于手工作板可以盡量增大其參數(shù)！對， 99SEGO。4.6.2走線層面和方向（Routing標(biāo)簽的Routing Layers）此處可設(shè)置使用的走線層和每層的主要走線方向。貼片的單面板只用頂層，直插型的單面板只用底層。4.6.3過孔形狀（Routing標(biāo)簽的Routing Via Style）它規(guī)定了手工和自動布線時自動產(chǎn)生的過孔的內(nèi)、外徑，均分為最小、最大和首

36、選值，其中首選值是最重要的，下同。4.6.4走線線寬（Routing標(biāo)簽的Width Constraint）它規(guī)定了手工和自動布線時走線的寬度。整個板范圍的首選項一般取0.2-0.6mm，另添加一些網(wǎng)絡(luò)或網(wǎng)絡(luò)組（Net Class）的線寬設(shè)置，如地線、+5 伏電源線、交流電源輸入線、功率輸出線和電源組等。網(wǎng)絡(luò)組可以事先在Design-Netlist Manager中定義好，地線一般可選1mm 寬度，各種電源線一般可選0.5-1mm 寬度，對于手工制板，可以增大寬度。4.6.5敷銅連接形狀的設(shè)置（Manufacturing標(biāo)簽的Polygon Connect Style）建議用Relief Co

37、nnect 方式導(dǎo)線寬度Conductor Width 取0.3-0.5mm 4 根導(dǎo)線45 或90 度。4.7 手動布線和布完調(diào)整4.7.1 手動布線手動順著連線進(jìn)行布線，盡量走直線，線間減少直角?？梢栽僭骷旅娌季€，減少元件重疊,盡量在內(nèi)部繞線，有較遠(yuǎn)的就從外圍繞過去。4.7.2手動改進(jìn)需加粗的地線、電源線、功率輸出線等加粗，某幾根繞得太多的線重布一下，消除部分不必要的過孔，再次用VIEW3D 功能察看實際效果。手工調(diào)整中可選Tools-Density Map 查看布線密度，紅色為最密，黃色次之，綠色為較松，看完后可按鍵盤上的End 鍵刷新屏幕。紅色部分一般應(yīng)將走線調(diào)整得松一些，直到變成黃色或綠色。4.7.3對所有焊盤補(bǔ)淚滴補(bǔ)淚滴可增加它們的牢度，但會使板上的線變得較難看。順序按下鍵盤的S 和A鍵（全選），再選擇Tools-Teardrops，選中General 欄的前三個，并選Add 和Track 模式，如果不需要把最終文件轉(zhuǎn)為PROTEL 的DOS 版格式文件的話也可用其它模式，后按OK 鈕。完成后順序按下鍵盤的X 和A 鍵（全部不選中）。對于貼片和單面板一定要加。4.8 放置覆銅區(qū)將設(shè)計規(guī)則里的安全間距暫時改為0.5-1mm 并清除錯誤標(biāo)記，選Place-Polygon