IC卡智能水表电路设计

内蒙古工业大学信息工程学院实验报告
课程名称：电子线路CAD与仿真
实验名称： IC卡智能水表电路设计
实验类型：验证性□ 综合性□ 设计性■
实验室名称：信息学院机房
班级：通信10-1 学号：
姓名：不再沉沦痕组别：
同组人：成绩：
实验日期： 2012年10月25日
实验报告撰写要求
1、实验前用预习报告纸撰写预习报告，预习报告包括以下内容
2、实验目的
3、实验用仪器设备、器材或软件环境
4、实验原理、方案设计、程序框图、预编程序等
5、实验过程中需要记录的实验数据表格
6、实验过程中，要认真观察，仔细记录
7、完成实验后用实验报告纸撰写实验报告，包括以下内容
8、仪器设备型号及编号
9、实验器材或软件环境
10、实验步骤、程序调试方法
11、实验数据处理及结果分析
12、实验中存在的问题
13、体会及思考题
14、报告撰写时，要求格式规范、书写整齐
预习报告
1、实验目的
（1）了解完整的PCB板设计工序及方法；
（2）掌握原理图的设计方法；
（3）掌握PCB板基础知识及设计方法；
（4）了解PCB的设计规则。

2、实验用仪器设备、器材或软件环境
（1）微机（最低配置: Pentium 4 CPU, 128M内存）；
（2）Protel DXP软件（最低版本：V7.0）；
（3）Windows2000/XP环境、MS Office 2000以上版、Adobe Acrobat 5.0以上版。

3、设计要求
本实验要求在Protel DXP软件平台上设计单片机控制的LED显示的PCB板。

具体要求如下：
（1）采用双面板设计PCB（外形及尺寸根据具体电子系统合理布局）；
（2）PCB板中的过孔为穿透式、元件安装方式为单面安装；
（3）PCB板中的信号导线的宽度≥10mil、电源导线宽度≥30mil，其他参数自定。

4、实验报告要求
（1）首先设计电路原理图，要求在设计原理图时要按步骤来设计，具体可以参照教材上的设计实例，要添加图形来说明实验过程；
（2）其次设计电路的PCB板，具体要求如下：
①元件的布局采用手工布局的方式，布局时要考虑元件布局的规则；
②布线采用自动布线的方式，布线前要设计布线的规则；
③要分步骤来说明PCB的设计过程，要时添加图形来说明实验过程；
（3）实验报告中要写明实验中遇到的问题、解决的方法和实验体会。

实验报告
一、仪器设备型号及编号
实验室仪器以及个人宏碁aspire5750G
二、实验器材或软件环境
（1）计算机配置:宏碁第二代英特尔CORE i5-2410M CPU, 2G内存，1G显存；（2）Protel DXP 2004；
（3）Windows7环境、MS Office 2007、Adobe Acrobat 5.0以上版。

三、实验步骤、程序调试方法
(1)设计电路原理图
实验电路图按模块一一设计，本实验将电路图分为四部分，用软件制图步骤如下：图一
图二/图三图四
整体原理电路图截图如下：
（2）程序调试
编译检查：
检查结果未出现错误，但是有几个警告，经过查看警告并不影响本实验的设计，因此按老师说的可以忽略警告。

再就是做元器件报表，部分截图如下：
报表检查无误后再进行下一步，导入电路图到PCB板上：选择Design—update to PCB，结果如下（部分截图）：
这是反复做了几次才出现的结果，刚开始因为实验不连续，所以第二次实验做的是导入电路图，因为在实验室电脑上都安装了还原精灵，所以需要将软件中没有的PCB电路元件库重新导入到libraries并选择需要的元器件替换原来的元器件。

执行结果：
显示对号表示导入成功，因此可以在PCB上找到导入的电路元器件，然后把它拖到黑色的PCB面板上进行下一步操作。

手工布局（未布置完某时刻截图）：
接下来就是给已经手工布局好的电路图加边框，步骤简单，拐弯处可以选择45°的折线，其它则都是直线，在此就不截图说明。

边框画好后就是设置布线规则，需要设置的有VCC和VDD等，截图如下：
布线规则设置完毕后，接下来选择自动全部布线，当显示100%时，表示成功。

在这个步骤我做了很多次，但每次都能够一步成功，不会像其他同学的布线时停止在百分之几十就不动了，那这说明布局或者画边框出现了问题，需要再检查排除错误方能自动布线成功。

然后就是选择布铜，分为物理层、底层和顶层，操作步骤截图如下：
添加边距及数据，最后得到的PCB板如下：最后得到的3D效果图如下：
四、实验中存在的问题
由于是初学者，在学习的过程中难免出现很多细节上的错误，经过这么多学时的学习归纳总结主要有以下一些错误：
1、原理图设计连线过程中有时会自动加上结点造成错误。

2、原理图设计时元器件相隔太远。

3、原理图设计时绘制导线过多导致图纸看起来非常复杂。

4、网络标号使用不当。

5、在印刷电路板设计中装入网络表时元器件不能完全调入。

6、PCB图中手动布线如果用走直线拉得不直时会有毛刺。

7、手工布局和自动布线出现规则性错误。

8、生成的印刷电路板图与电路原理图不相符，有一些元件没有连上。

五、解决方法
经过课堂上听老师讲课、课堂实验以及课后学习和实践的过程中，我找到了我遇到的这些问题的解决方法，可能说的并不专业，但是还是能够解决问题的。

1、尽量线与线不重叠或者绕开有节点的地方连线，这样就不会自动加节点。

2、选择放置时把窗口放大到合适的大小，然后元件封装就容易多了。

3、能够用总线代替总线分支的就都绘制总线，这样绘图显得简洁明了多了。

4、网络线路太多可以使用网络标号，但是网络标号必须一一对应。

5、到网络表文档中查找未定义封装的元件，补上元件封装
6、走直线的时候心要静，别紧张，同时可以用快捷键“空格键”来确定所画线路。

还有就是可以选择在拐角处使用45°的折线。

7、这种情况时有发生，问题出在原理图上，原理图看上去是连上了，但画图不符合规范，导致未连接上，因此只要画图时规范下就可以解决。

8、手工布局一定要考虑好布局规则，元件连线多的器件尽量放在一起可以节省绕线距离避免线路干扰等等。

自动布线前需要设计好布线规则，线与线之间尽量少交叉，自动布线如果不满意可以适当在手工布线调整。

六、体会及思考
随着电子工业的飞速发展，电路设计越来越复杂，手工设计越来越难以适应形势发展的需要，Protel 99 SE以其强大的功能、快捷实用的操作界面及良好的开放性，为设计者提供了现代电子设计手段，使设计者能快捷、准确地设计出满意的电路原理图和印刷电路板，不愧是从事电路设计的一个良好的工具。

因此，作为通信工程专业
内蒙古工业大学信息工程学院
的我们，学习它的重要性显得极为明显与必要。

作为初学者的我，在学习的过程中，首先接触的是如何绘制基本电路的原理图。

这在整个学习过程中是相对简单的，因为它是绘制其它图的基础。

要绘制原理图，首先要创建一个新的Schematic Document界面，然后就是加载原件库，当遇到库中所没有的元器件时，我们就要自己导入元件库。

在这一系列的学习过程中，我慢慢也就熟练起来了。

之后便是PCB封装的学习了。

这是很重要的一个过程，需要我注意的就是每一个原件都要有封装并且要封装正确。

这之后我们要对原理图生成一个网络报表，然后在PCB中也同样创建一个网络报表，只有当检错后显示“All macros validated”，才能进行下一步的动作，但这也只是正确完成PCB的一个必要前提，只有当所有的原件都连线时，才有可能正确。

接下来同样还有很多细节问题，在通过老师的讲解和自身学习，一个个问题迎刃而解，看到自己设计的电路图和制作的PCB板，我体会到前所未有的成就感。

Protel的学习要多练习，熟能生巧，只有这样我们才能更快更好地完成制图。

在为期32学时的学习中，我对Protel DXP原理图设计和PCB设计有了一个初步的了解，对其传递的思想也有所领悟，我相信这会使我受益匪浅，在今后的学习工作中肯定还会有用武之地，因此以后还要继续研究学习，请教老师相关知识，不断的自我充实来丰富自己的专业知识，使自己在专业技能上有所提高。