CAD單片機(jī)萬年歷PCB過程全記錄

(1)主控器使用STC89C51單片機(jī)，利用實(shí)時時鐘芯片DS1302計時，單片機(jī)對DS1302傳來的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后送往液晶屏LCD12864顯示模塊進(jìn)行顯示，顯示屏上顯示年、月、日、周、小時、分鐘、秒。

(2)通過三個按鍵可以對液晶屏上顯示的時間進(jìn)行調(diào)整，使用K1鍵對所調(diào)整的模式進(jìn)行選擇，K2、K3鍵進(jìn)行上下調(diào)整:

(3)通過溫度傳感器DS18B20進(jìn)行溫度的監(jiān)測，單片機(jī)對DS18B20傳來的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后送往四位一體數(shù)碼管進(jìn)行溫度的顯示:

(4)當(dāng)溫度超過40攝氏度時，蜂鳴器模塊與單片機(jī)連接的引腳P3.3由高電平變?yōu)榈碗娖�，�?qū)動蜂鳴器發(fā)出報警聲。

2.1原理圖元器件制作

①自制元器件

圖1.DS1320

圖2.STC89C51

圖3.LCD12864

圖4.排阻

設(shè)計步驟：(1)新建一個元器件庫 File--New-- Project--Integrated Library--命名保存。

(2)建立元器件原理圖 右擊工程---Add New to Project--Schematic Library。

(3)在place選擇工具繪制原理圖符號,在place放置引腳pin,改變引腳符號。

(4)在SCH-Library中components對所畫元器件在edit中編輯相關(guān)信息、添加封裝并保存。

注意：(1)在放置引腳的過程中，引腳有一端會附帶著一個“×”形的灰色的標(biāo)記該標(biāo)記表示引腳該端是用來連接外圍電路的，故該端方向一定要朝外，且不能向著矩形方向。

(2)編輯引腳的時候，要注意修改“Electrical Type”欄中的內(nèi)容。

2.2 原理圖設(shè)計

①設(shè)計步驟：(1)在File菜單下選擇New—Project--PCB.Project,即創(chuàng)建了一個PCB項目文件，并保存名為萬年歷.PrjPCB。

（2）在File菜單下選擇New--Schematic,即創(chuàng)建了一個原理圖文件，并保存為萬年歷.SchDoc。

（3）在Library中查找元器件，按照電路流向分模塊連線，在線多的情況下用網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號更美觀。

• 原理圖
  

圖5.原理圖

• 繪制原理圖完后，執(zhí)行project-- Compile PCB project 萬年歷PrjPCB
  

圖6.Message

• 生成元器件列表
  

操作步驟：(1)首先打開“萬年歷.PRJPCB”,并打開原理圖文件，進(jìn)入原理圖編輯界面。

(2)執(zhí)行“Design→Make Schematic Library”菜單命令，在彈出的對話框界面點(diǎn)擊OK。

圖7.元器件列表

• 個人設(shè)計過程說明
  

(1)在元器件較多時，原理圖設(shè)計過程中使用模塊化，用網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號來表示，不然整體很容易出錯且讓人眼花繚亂，沒有整體效果。

(2)善于使用網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號，美觀且連線不復(fù)雜，看起來簡潔大方。

2.3 原理圖報表

• 原理圖的網(wǎng)絡(luò)表：執(zhí)行“Design→Netlist For Project→Protel”菜單命令，系統(tǒng)自動生成Protel網(wǎng)絡(luò)表，默認(rèn)名稱與項目名稱相同，擴(kuò)展名為“.NET
  

圖8.網(wǎng)絡(luò)表

圖9.網(wǎng)絡(luò)表

圖10.網(wǎng)絡(luò)表

圖11.網(wǎng)絡(luò)表

• 網(wǎng)絡(luò)表的作用：其主要用途是為PCB設(shè)計提供元器件信息，管腳連接關(guān)系信息及必要仿真操作信息，網(wǎng)絡(luò)表是聯(lián)系原理圖和PCB的橋梁。
• 網(wǎng)絡(luò)表中的某個元器件
  

圖12.網(wǎng)絡(luò)表的元器件

元器件信息：名稱為C5,封裝形式為RAD-0.3,描述為Cap。

• 網(wǎng)絡(luò)表中的某個網(wǎng)絡(luò)
  

圖13.網(wǎng)絡(luò)表中的一個網(wǎng)絡(luò)

圖11該網(wǎng)絡(luò)的名稱P21,和該網(wǎng)絡(luò)相連接的引腳有2個，分別為U1的22腳，U2的7腳。

• 生成該原理圖的簡易元器件清單：在“reports”下拉菜單中選擇“Simple BOM”系統(tǒng)會生成簡易材料清單報表。生成的該原理圖的簡易元器件清單如下圖14：
  

                      圖14.元器件簡易清單

• 設(shè)計需注意的地方：在生成原理圖簡易元器件清單之時，需要將它所導(dǎo)出的清單存入你所制作的該工程的文件之中，方便尋找得到。
  

3.1元器件封裝制作

①自制封裝截圖

圖15.元器件封裝12864

②封裝制作方法和步驟：（1）首先執(zhí)行file-new-Library-PCB Library,建立了一個封裝庫并保存為課設(shè).PcbLib。

（2）打開PCB Library,修改元器件名稱保存為12864,然后放置焊盤,將Multi-Layer設(shè)置為當(dāng)前層，設(shè)置原點(diǎn)，然后執(zhí)行Place-Pad,依次隔2.54mm放置焊盤。

（3）將當(dāng)前層設(shè)置為Top Overlay,選擇筆畫外形輪廓。最后保存執(zhí)行save。

③需要說明的是：(1)制作元器件的時候一定要注意當(dāng)前層的設(shè)置。

(2)封裝的繪制應(yīng)該嚴(yán)格按照元器件用戶手冊的參數(shù)進(jìn)行繪制。

(3) 繪制PCB封裝時一定要設(shè)置基準(zhǔn)參考點(diǎn)。

3.2 PCB設(shè)計

• PCB的設(shè)計步驟：（1）首先需要在之前所創(chuàng)建的工程的之中，創(chuàng)建一個新的PCB 文件，隨之保存為“萬年歷.pcb”。（2）然后將原理圖進(jìn)行編譯，執(zhí)行Design--Tools--Update PCB Document萬年歷.PcbDoc，圖便會出現(xiàn)在所新建的文件之中，之后便是自己手動布局，然后執(zhí)行自動布線，然后將當(dāng)前層設(shè)為Keep-Out Layer,在繪圖工具選擇繪圖筆畫電氣邊界。
• 電源和地線采用不同的線寬設(shè)置的方法和步驟：
  

• 執(zhí)行“design--rules”菜單命令，在width設(shè)計規(guī)則上單擊鼠標(biāo)右鍵，選擇“new rule”命令，建立新的導(dǎo)線寬度規(guī)則，打開新的規(guī)則設(shè)置對話框，選定net，表示選擇某一網(wǎng)絡(luò)，單擊all右側(cè)下拉菜單，從網(wǎng)絡(luò)列表中選擇VCC，為單個網(wǎng)絡(luò)VCC設(shè)定導(dǎo)線寬度規(guī)則，將導(dǎo)線三個寬度設(shè)置為30mil。
  

(2)接著再次在width設(shè)計規(guī)則上單擊鼠標(biāo)右鍵，選擇“new rule”命令，建立新的導(dǎo)線寬度規(guī)則，打開新的規(guī)則設(shè)置對話框，選定net，表示選擇某一網(wǎng)絡(luò)，單擊all右側(cè)下拉菜單，從網(wǎng)絡(luò)列表中選擇GND，為網(wǎng)絡(luò)GND設(shè)定導(dǎo)線寬度規(guī)則，將導(dǎo)線三個寬度設(shè)置為30mil。

• PCB圖
  

圖16.PCB圖

• 操作步驟：(1)首先打開“萬年歷.PRJPCB”,并打開原理圖文件，進(jìn)入原理圖編輯界面。(2)執(zhí)行“Design→Make PCB Library”菜單命令，在彈出的對話框界面點(diǎn)擊OK。
  

圖17.封裝列表

• 所有文檔的目錄結(jié)構(gòu)截圖
  

圖18.所有文檔目錄

• 個人設(shè)計過程中需要說明的地方。
  

•          遇到錯誤應(yīng)該仔細(xì)尋找問題一步步來糾正。
•          布線寬度與整體應(yīng)該仔細(xì)考慮。
•          布線與更新應(yīng)該更仔細(xì)。
  

3.3 PCB設(shè)計后處理

①補(bǔ)滴淚操作操作步驟：在tools中teardrops如圖19

圖19.補(bǔ)淚滴的步驟

彈出圖20界面完成淚滴添加

                           圖20.添加淚滴

圖21.PCB補(bǔ)淚滴完成圖

• 敷銅操作步驟：單擊如圖22所示的工具欄中的place Polygon plane
  

圖22.敷銅工具欄

出現(xiàn)如圖23的界面，選擇敷銅的net-GND,然后一個十字光標(biāo)，選擇敷銅區(qū)域，完成敷銅如圖24所示。

圖23.敷銅步驟

圖24.敷銅完成圖

• PCB報表信息
  

生成操作步驟：在PCB界面執(zhí)行Reports—Board Information之后會出現(xiàn)如圖

25、26、27的界面信息。

(1)電路板的一般信息

圖25.General

(2)電路板中使用的元器件的封裝相關(guān)信息

圖26.Components

(3)電路板的網(wǎng)絡(luò)情況

圖27.Nets

• 生成網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)報表，操作步驟如下：
  

執(zhí)行“reports——netlist status”菜單命令，將自動生成網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)報表。

網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)報表如下圖28所示：

圖28.網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)報表

• 設(shè)計過程需要說明的地方：敷銅雙面板要在兩面都敷銅
  

在這次設(shè)計中，我遇到了各種各樣的問題，首先是原理圖的繪制，開始因為線多而覺得復(fù)雜，后來通過網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號分模塊來畫，讓原理圖變得更簡單、清楚，后來導(dǎo)PCB，自動布局，在修改線寬的出現(xiàn)了綠色，我通過看書知道了應(yīng)該要修改規(guī)則，在修改地線和電源線的時候應(yīng)該要比其它的線更粗，我通過查閱書籍、上網(wǎng)百度、詢問同學(xué)最終解決了這些問題，各種報表的生成也感受到了自己的不熟練，自己在閑暇時間應(yīng)該多練習(xí)一下CAD，熟能生巧。學(xué)習(xí)了這門課程讓我更熟練的運(yùn)用CAD,也讓我對CAD有了更新的認(rèn)識，之前對CAD只是初略的認(rèn)識與使用，但是經(jīng)過這門課程的學(xué)習(xí)，我逐漸掌握了CAD一些更基本更深層的操作，學(xué)會了各種電氣規(guī)則，以至于去思考電路的本身。在學(xué)習(xí)和使用軟件過程中我從遇到問題時的急躁與不知所措到后來能試著去解決問題，這是一種學(xué)習(xí)一種成長。再畫PCB時，雜亂無章的元器件與線路讓我煩躁，但是卻還是要靜下心來設(shè)計與編排，一步一步的考慮各種不同的因素，一個模塊一個模塊的設(shè)計,這既是對我以后在社會中工作能力與素養(yǎng)的鍛煉，同樣也是對我個人心急的鍛煉，戒驕戒躁是我的收獲。在學(xué)習(xí)過程中難免會遇到各種各樣的問題與困難，學(xué)會獨(dú)立思考，獨(dú)立解決問題是一種很重要的能力，在學(xué)習(xí)的過程中，這種能力被表現(xiàn)的淋漓盡致，課程的學(xué)習(xí)鍛煉了我這種能力，解決問題之后的成就感是讓人滿足。

在我看來這門課程是及其重要的，它不僅是一門專業(yè)軟件的學(xué)習(xí)，還是一次很好的鍛煉，非常重要的是每次一定要保存。

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