印刷电路板实践单片机最小系统PCB设计

福州大学物理及信息工程学院

印制电路板设计实践报告

专业：电子科学及技术班级：2班

姓名：学号：

指导老师：林培杰

2017年6月

目录

一、设计分析111

二、本设计对应的毕业要求细化指标111

三、设计过程222

3.1 元器件库建立222

3.2规则设定666

3.3布局和布线分析777

四、心得体会141414

一、设计分析

图1 单片机系统原理图

这是51单片机最小系统原理图，该系统采用RS232串口通信，图中还包含了LCD模块、LED模块、矩阵键盘模块、蜂鸣器模块、红外以及数码管模块，也引出了SPI的通信接口，此外又用排针将单片机大部分引脚独立引出，可以进行系统拓展，能更方便的进行各种实验。

二、本设计对应的毕业要求细化指标

三、设计过程

3.1 元器件库建立

1.建立原理图库：文件NEW Library原理图库

图2 新建原理图库

2.建立PCB库:文件NEW Library PCB元件库

图3 新建PCB图库

3．将原理图及PCB按手册资料绘制好之后，应将二者结合起来，以后才可以使用。

步骤：在原理图库处找到鼠标单击，然后找到刚才画好的PCB对应元件，单击即可添加，至此，一个元件的封装绘制已全部完成。

图4原理图元件外形

图5 PCB元件外形为原理图添加封装

图6 添加封装

用同样的方法可绘制出各种所需元器件封装，而这些封装放在一个工程里，就形成了自制的封装库。

3.2规则设定

电源线50mil 其他15mil 间距20mil。

设置间距20mil:

间距设定通过点击设计规则Clearance

图7设置间距

设置线宽：

点击设计规则Width

图8设置线宽3.3布局和布线分析

3.31布局如下图:

图9布局图

（2）首先，在能使功能全部完成的前提下应使布局尽量使布线能更简洁，使引线尽量短。元器件摆放要尽量整齐，方便布线。然后各个模块的相关的元件摆在一处，可以节省很多空间和引线。例如数码管应和75HC245和几个三极管放在一处。

（3）LCD及数码管最好放在边缘处，不能再旁边放置太高的器件。

(4)按键应排列整齐，且放在角落处，可用自动对齐功能。

(5)晶振应放在51芯片管脚的旁边。

(6)对应器件的电容应放在对应的器件引脚旁。

3.32布线：

图10布线图

（1）布线要注意的首先是电源线，电源关乎系统全局，系统有很多模块，但电源只有一个因此电源线至关重要。一般说来，电源线应尽量粗，特别是地线，这里要求50mil

(2)信号线应尽避免使用 90度折线，以减小高频信号以电磁波的方式发生辐射。

（3）时钟线路的布线，使参考时钟输出到达器件引脚的路线要尽量短。

（4）信号线避免形成环路，如不可避免，环路应尽量小；信号线的过孔要尽量少，尽量布在同一层。

（5）覆铜时应将GND连为网络，加大地面积两层之间可额外多加加一些对地的过孔，减小阻抗。

（6）添加泪滴可以让电路在PCB板上的连接更加稳固，可靠性高，这样做出来的系统才会更稳定，所以在电路板中添加泪滴是很有必要的。

最终结果图：

图11顶层图

图12底层图

图13第一层

图14第二层

图15第三层

图16第四层

四、心得体会

通过本次实践，在动手能力和自主学习、独立解决问题能力方面收获颇丰。虽然早在大一的时候我便接触了该软件，中间也经常在使用这款软件在实验室里做一些电路板，但是从未画过如此规模的电路，虽然对软件很熟悉，但其实挑战也不小。以前做的电路都是一些小模块，而此次做的则是一个小系统，既然是系统，那考虑的问题就要多很多了，比如元器件之间的布局是否合理，而小模块的元器件只有那么几个，怎样摆都不会出太大问题。

而通过此次实践我也对PCB设计有了更加浓厚的兴趣，希望在毕业前能设计出一个让自己满意的小系统。这个暑假也计划留在学校准备参加全国大学生电子设计大赛，在这方面也是需要加强训练的。