單片機系統(tǒng)電路的印刷電路板設計(自動布線法)課件

項目六單片機系統(tǒng)電路的印刷電

路板設計（自動布線法）任務一：規(guī)劃PCB板及PCB編輯器的環(huán)境參數(shù)設置任務二：正確導入網(wǎng)絡表任務三：布局、布線的規(guī)則設置任務四：自動布局、布線任務五：印刷電路板的輸出打印

任務一：規(guī)劃PCB板及PCB編輯器的環(huán)境參數(shù)設置

一、新建PCB設計文檔

啟動Protel99SE，選擇File/New命令，建立PCB文件，雙擊該文件圖標，進入PCB設計編輯器界面。

工作區(qū)板層標簽封裝視圖元件封裝元件封裝工具欄菜單欄二、調(diào)用放置工具欄放置工具欄按鈕功能說明：三、PCB編輯器環(huán)境參數(shù)的設置

環(huán)境參數(shù)的設置包括電路板工作層面的設置和系統(tǒng)參數(shù)設置兩部分，分別對應菜單Design/Options、Design/LayerStackManager命令和Tools/Preferences命令。

1、工作層面及設置

（1）調(diào)用層棧管理器

默認設計采用雙面板，也可修改為多層板。

（2）工作層面的管理

要創(chuàng)建機械層，選擇菜單命令Design/MechanicalLayers，彈出下圖所示的對話框，選取Mechanical4，并且選取Visible（可見）

（3）工作層面設置

如下圖所示，選擇Design/Options菜單命令，出現(xiàn)了設置PCB工作層的對話框，打開Layers選項卡，進入電路板工作層面設置。設置顯示頂層和底層設置顯示機械層設置顯示頂層絲印層設置顯示禁布線層（1）柵格設置選擇Design/Options菜單命令，打開Options選項卡，進入柵格設置。設置移動格點

設置元件X向或Y向的最小移動距離

設置是否顯示電氣捕捉柵格設置電氣柵格自動捕捉焊盤的范圍

設置顯示格點的類型，有兩種，Lines(線狀)，Dots(點狀)

設置系統(tǒng)度量單位，有Imperial(英制)和Metric(公制)兩種度量制

2、系統(tǒng)參數(shù)的設置（2）電路參數(shù)設置

執(zhí)行Tools/Preference菜單命令。出現(xiàn)的對話窗口共有6個選項卡：Options選項卡（屬性設置）、Display選項卡（顯示設置）、Colors選項卡（顏色設置）、Show/Hide選項卡（顯示/隱藏設置）、Defaults選項卡（默認參數(shù)設置）、SignalLntegrty選項卡（信號完整性設置）。上述選項卡可對PCB的編輯操作、視圖的移動、交互式布線模式、板層顏色、顯示、系統(tǒng)默認值等進行一系列的設置。四、規(guī)劃電路板

進入PCB編輯界面，在板層顯示狀態(tài)欄單擊KeepOutLayer標簽，將當前板層切換到禁止布線層。選擇菜單命令Place/Line，或單擊放置工具欄中的連線圖標，在禁止布線層上放置導線，劃出電路板電氣邊界，如下圖所示。

五、添加元件封裝庫

進入PCB編輯器界面，先單擊BrowsePCB（元件管理器），在其下拉按鈕選擇其中的Libraries，單擊Add/Remove（添加或刪除元件封裝庫）按鈕，出現(xiàn)下圖所示窗口，添加需要的元件封裝庫。返回任務二：正確導入網(wǎng)絡表

一、在PCB編輯器界面，選擇菜單Design/LoadNets命令，再出現(xiàn)的對話框中單擊Browse按鈕，將出現(xiàn)如下圖所示選擇網(wǎng)絡表文件對話框，選中網(wǎng)絡表文件單擊OK。

二、加載網(wǎng)絡表，自動調(diào)入元件封裝

電路中的元器件所用封裝一定要和已添加的封裝庫中的封裝保持一致，否則會出現(xiàn)錯誤提示。三、檢查并排除裝入網(wǎng)絡表時的錯誤

當出現(xiàn)錯誤時，要看清楚錯在哪里，找出原因。一般情況下，先檢查一下所需要的封裝庫是否都打開，再回到原理圖中修改有錯元件的封裝或者網(wǎng)絡連接的錯誤，重新生成網(wǎng)絡表，再次在PCB圖中裝入網(wǎng)絡表，直至裝入網(wǎng)絡狀態(tài)欄顯示Allmacrosvalidated。四、自動調(diào)入封裝

單擊Execute按鈕，系統(tǒng)自動裝入所有元件封裝以及網(wǎng)絡表。當正確引入網(wǎng)絡表后，所有元件及其連接關系都會自動調(diào)入PCB編輯界面，如下圖所示。任務三：布局、布線的規(guī)則設置

一、布局規(guī)則設置執(zhí)行菜單命令Design/Rules，在彈出的設計規(guī)則對話框中選擇Placement選項卡，在選項卡中RuleClasses區(qū)域中共有5項自動布局規(guī)則設置。

1、元件之間最小距離規(guī)則設置（Componentclearanceconstraint）本項規(guī)則用于設置元件間的最小距離以及元件之間的距離計算方法。2、元件放置方位規(guī)則（Componentorientationsrule）本項規(guī)則用于設置元件能夠放置的方位，有5種選擇：0°、90°、180°、270°、ALLOrientations。

3、網(wǎng)絡忽略規(guī)則設置（NetIgnore）本項規(guī)則是指定自動布局時，可以忽略哪些網(wǎng)絡，加快布局速度和質量。4、元件放置工作層規(guī)則設置（Permittedlayersrule）本項規(guī)則是指定允許放置元件的工作層。一般來說，元件只能放置在頂層或底層，在該規(guī)則的相應選項上打開或關閉即可更改。5、矩形區(qū)域規(guī)則設置（RoomDefinition）本項規(guī)則是指定在布局時放置的矩形區(qū)域規(guī)則。通過修改起點與終點的X、Y的坐標值即可設置一個矩形的區(qū)域。

二、布線規(guī)則設置

在自動布線之前，要設置一些規(guī)則，如導線寬度、安全間距和平行線間距等，布線規(guī)則設置是否合理直接影響布線的成功率和電路板的性能。執(zhí)行菜單命令Design/Rules，在彈出的設計規(guī)則對話框中選擇Routing選項卡，在選項卡中RuleClasses區(qū)域中共有10項自動布線規(guī)則設置。

1、走線間距限制規(guī)則設置（Clearanceconstraint）本項規(guī)則是用于規(guī)定走線、過孔焊盤等之間的最小安全距離。

2、走線轉角方式規(guī)則設置（Routingcorners）本項規(guī)則是用于設置自動布線時，導線轉角的方式。3、布線層規(guī)則設置（Routinglayers）本項規(guī)則是用于設置自動布線時所使用使用的信號層，以及在各層上布線的方向。4、布線優(yōu)先權規(guī)則設置（RoutingPriority）。本項規(guī)則是用于設置自動布線時的先后順序。5、布線的拓樸結構規(guī)則設置（RoutingTopology）用于自動布線時，采用何種形狀進行布線。

6、過孔類型規(guī)則設置（RoutingViastyle）用于設置自動布線時采用的過孔類型。

7、貼片式焊盤與導線比例規(guī)則設置（SMDNeck-Downconstraint）設置導線在連接貼片式焊盤時，導線寬度占貼片式焊盤寬度的百分比率。8、SMD焊盤與導線轉角間最小距離規(guī)則設置（SMDtocornerconstraint）用于設置SMD焊盤與導線轉角間的最小距離。9、SMD焊盤與電源層的過孔或焊盤最小間距規(guī)則設置（SMDToplaneconstraint）用于設置SMD焊盤與電源層的過孔或焊盤的最小間距。10、走線寬度限制規(guī)則設置（Widthconstraint）用于設置自動布線的最小、最大導線的寬度。任務四：自動布局、布線

一、自動布局單擊Tools/AutoPlacement/AutoPlacer菜單命令，選中ClusterPlace,單擊OK。群集布局，少于100個元件時

快速放置選項

統(tǒng)計布局，大于100個元件時

單擊OK后開始自動布局，布局過程如下圖示

根據(jù)元件布局原則，參考電路原理圖進行手工調(diào)整，手工調(diào)整元件后，結果如圖所示。二、自動布線

選擇菜單AutoRoute/All命令，出現(xiàn)下右圖示自動布線設置對話框。選中Pre-routes復選框，鎖定所有的預布線，這樣可以避免自動布線影響前面的手工預布線。

單擊RouteAll按鈕，系統(tǒng)開始自動布線，屏幕不斷變化，顯示自動布線的過程。布線完成后，系統(tǒng)給出自動布線的布通率、所有連接數(shù)、未布線數(shù)、布線所花時間等信息

自動布線后有些地方還要手動修改一下，如與電源或接地有關的線路線寬可以適當加粗，最后要在電路板適當?shù)奈恢梅胖冒惭b定位孔，并在機械層14畫出電路板的最終邊界。經(jīng)手工修改后，最后結果如下圖所示。

手工修改完成后，選擇Tools/DesignRuleCheck命令，檢查布線結果是否符合用戶設置的自動布線規(guī)則要求，包括兩個選項卡，Report和On-Line。On-Line表示以在線的方式檢查設計規(guī)則，Report表示檢查的結果以報表顯示。對話框顯示了DRC檢查的各種規(guī)則。表示以在線的方式檢查設計規(guī)則表示檢查的結果以報表顯示

單擊RunDRC按鈕，系統(tǒng)開始布線規(guī)則檢查，生成.DRC文件，并打開它。這時電路板相應的地方會以高亮度顯示違規(guī)的圖件。

利用Protel99SE的3D顯示功能，可以看到電路板的立體效果圖。在PCB編輯界面中選擇View/Board3D命令或單擊主工具欄圖標，系統(tǒng)將顯示當前PCB板的三維立體效果，如下圖所示。任務五：印刷電路板的輸出打印一、打印電路板圖1、打印機的設置（1）打開要打印的PCB文件。（2）執(zhí)行菜單命令File/Printer/Preview。（3）命令執(zhí)行后，系統(tǒng)生成Previewscb.PPC文件，如下圖所示。（4）進入Previewscb.PPC文件，然后執(zhí)行菜單命令File/SetupPrinter，系統(tǒng)彈出打印設置對話框，可以設置打印的類型、打印方向、打印比例等。（5）設置完畢后，單擊OK按鈕，完成打印機設置。2、設置打印模式系統(tǒng)提供了一些常用的打印模式?？梢詮腡ools菜單項中選取，如下圖所示。（1）

CreateFinal：主要用于分層打印。（2）CreateComposite：主要用于疊層打印。（3）CreatePower-PlaneSet：主要用于打印電源/接地層的場合。（4）CreateMaskSet：主要用于打印阻焊層與助焊層的場合。（5）CreateDrillDrawings：主要用于打印鉆孔層的場合。（6）CreateAssemblyDrawings：主要用于打印與PCB頂層和底層相關層內(nèi)容的場合。（7）CreateCompositeDrillGuide：主要用于DrillGuide、DrillDrawing、Kee