PCB自動布線與流水燈PCB設計_(2)

1、實訓項目實訓項目 PCBPCB自動布線與流水燈自動布線與流水燈PCBPCB設計設計1PCBPCB自動布線與流水燈自動布線與流水燈PCBPCB設計設計主主 要要 內內 容容一、一、流水燈產品介紹及設計說明流水燈產品介紹及設計說明二、元件預布局與二、元件預布局與裝載網絡表裝載網絡表三、三、元件自動布局及手工調整元件自動布局及手工調整四、四、PCBPCB預布線預布線五、自動布線規(guī)則設置五、自動布線規(guī)則設置六、自動布線及手工調整六、自動布線及手工調整七、淚滴使用七、淚滴使用八、設計規(guī)則檢查八、設計規(guī)則檢查實訓項目實訓項目 PCBPCB自動布線與流水燈自動布線與流水燈PCBPCB設計設計2 流水燈常用于

2、電子玩具和場所裝飾中，可以美化環(huán)流水燈常用于電子玩具和場所裝飾中，可以美化環(huán)境，渲染氣氛。本項目中的流水燈電路采用雙面圓形境，渲染氣氛。本項目中的流水燈電路采用雙面圓形PCBPCB，通過通過1616個環(huán)形排列的發(fā)光二極管進行流水顯示，發(fā)光二個環(huán)形排列的發(fā)光二極管進行流水顯示，發(fā)光二極管的顯示由微處理器極管的顯示由微處理器89C5189C51編程控制。編程控制。 一、流水燈產品介紹及設計說明一、流水燈產品介紹及設計說明實訓項目實訓項目 PCBPCB自動布線與流水燈自動布線與流水燈PCBPCB設計設計31 1、PCBPCB自動布線的流程自動布線的流程實訓項目實訓項目 PCBPCB自動布線與流水燈自

3、動布線與流水燈PCBPCB設計設計42 2、設計前的準備、設計前的準備 建立項目文件建立項目文件“流水燈流水燈.PRJPCB”.PRJPCB”，根據(jù)圖，根據(jù)圖6-16-1繪繪制流水燈原理圖，對電路進行編譯，修改原理圖中的錯制流水燈原理圖，對電路進行編譯，修改原理圖中的錯誤。誤。圖圖6-1 流水燈原理圖流水燈原理圖實訓項目實訓項目 PCBPCB自動布線與流水燈自動布線與流水燈PCBPCB設計設計52 2、設計前的準備、設計前的準備 參考圖參考圖6-2 6-2 ，設計，設計MC7805MC7805的臥式封裝的臥式封裝TO-220HTO-220H，相鄰焊盤間距。相鄰焊盤間距。 參考圖參考圖6-36-

4、3設計復位按鈕的封裝設計復位按鈕的封裝SWSW，外型尺寸為，外型尺寸為6mm6mm6mm6mm。 根據(jù)表根據(jù)表6-16-1重新設置好各元件的封裝。重新設置好各元件的封裝。 實訓項目實訓項目 PCBPCB自動布線與流水燈自動布線與流水燈PCBPCB設計設計6表表6-1 6-1 各元件的封裝：各元件的封裝： 元件類別元件標號封裝電解電容C1、C4、C5CAPPR2-5X6.8電阻排RP1、RP2DIP-16發(fā)光二級管DS1DS16LED-1晶體X1BCY-W2/D3.1復位按鈕SW-PBSW（自制）接插件JP1HDR1X2H三端穩(wěn)壓器MC7805ACTTO-220H(自制)其他元件默認封裝實訓項目

5、實訓項目 PCBPCB自動布線與流水燈自動布線與流水燈PCBPCB設計設計7實訓項目實訓項目 PCBPCB自動布線與流水燈自動布線與流水燈PCBPCB設計設計8二、元件預布局與裝載網絡表二、元件預布局與裝載網絡表 1. 1.規(guī)劃規(guī)劃PCBPCB 采用公制規(guī)劃尺寸，采用公制規(guī)劃尺寸，PCBPCB的機械輪廓半徑的機械輪廓半徑51mm51mm，電氣輪廓電氣輪廓50mm50mm。 2. 2.放置螺絲孔放置螺絲孔 根據(jù)圖根據(jù)圖6-46-4所示的所示的位置，執(zhí)行菜單位置，執(zhí)行菜單“放放置置”“焊盤焊盤”，在圖，在圖示位置放置示位置放置3 3個個3mm3mm焊盤，焊盤，焊盤編號均設置為焊盤編號均設置為0 0

6、。實訓項目實訓項目 PCBPCB自動布線與流水燈自動布線與流水燈PCBPCB設計設計9實訓項目實訓項目 PCBPCB自動布線與流水燈自動布線與流水燈PCBPCB設計設計10重復重復1616次，次，標號依次加標號依次加1 1 元件旋轉元件旋轉角度角度22.522.5 元件圓元件圓形排列形排列 實訓項目實訓項目 PCBPCB自動布線與流水燈自動布線與流水燈PCBPCB設計設計11實訓項目實訓項目 PCBPCB自動布線與流水燈自動布線與流水燈PCBPCB設計設計12實訓項目實訓項目 PCBPCB自動布線與流水燈自動布線與流水燈PCBPCB設計設計13實訓項目實訓項目 PCBPCB自動布線與流水燈自動

7、布線與流水燈PCBPCB設計設計14三、元件自動布局及手工調整三、元件自動布局及手工調整 1. 1.元件自動布局元件自動布局 在進行自動布局前，必須在禁布層（在進行自動布局前，必須在禁布層（Keep out Keep out LayerLayer）上規(guī)劃）上規(guī)劃PCBPCB的電氣邊界，然后才能載入網絡表文的電氣邊界，然后才能載入網絡表文件，預布局的元件必須設定為鎖定狀態(tài)。件，預布局的元件必須設定為鎖定狀態(tài)。 執(zhí)行菜單執(zhí)行菜單“工具工具”“放置元件放置元件”“自動布局自動布局”，屏幕彈出屏幕彈出“自動布局自動布局”對話框，如圖對話框，如圖6-126-12、6-136-13所示。所示。在元件較少的

8、在元件較少的電路中使用電路中使用 在元件較多的在元件較多的電路中使用電路中使用 需設置參數(shù)需設置參數(shù) 實訓項目實訓項目 PCBPCB自動布線與流水燈自動布線與流水燈PCBPCB設計設計15 自動布局的效果都不是很理想，存在較多不合理的自動布局的效果都不是很理想，存在較多不合理的地方，因此在自動布局后還要進行手工布局調整。地方，因此在自動布局后還要進行手工布局調整。 本電路采用分組布局，選中【快速元件布局】復選本電路采用分組布局，選中【快速元件布局】復選框，布局效果如圖框，布局效果如圖6-146-14所示，各元件之間存在網絡飛線，所示，各元件之間存在網絡飛線，體現(xiàn)節(jié)點間連接關系，但它不是實際連線

9、，布線時要用體現(xiàn)節(jié)點間連接關系，但它不是實際連線，布線時要用印制導線來代替。印制導線來代替。 2.2.手工布局調整手工布局調整 手工布局調整主要是通過移動元件、旋轉元件等方手工布局調整主要是通過移動元件、旋轉元件等方法合理地調整元件的位置，減少網絡飛線的交叉。法合理地調整元件的位置，減少網絡飛線的交叉。 對于處于鎖定狀態(tài)的元件必須先在對于處于鎖定狀態(tài)的元件必須先在“元件屬性元件屬性”中中去除鎖定狀態(tài)才能移動。去除鎖定狀態(tài)才能移動。 布局調整結束后，執(zhí)行菜單布局調整結束后，執(zhí)行菜單“查看查看”“顯示三維顯示三維PCBPCB板板”，顯示元件布局的，顯示元件布局的3D3D視圖，觀察元件布局是否合視圖

10、，觀察元件布局是否合理。理。 手工布局調整后的流水燈電路如圖手工布局調整后的流水燈電路如圖6-156-15所示所示 。 實訓項目實訓項目 PCBPCB自動布線與流水燈自動布線與流水燈PCBPCB設計設計16 自動布局的效果都不是很理想，存在較多不合理的自動布局的效果都不是很理想，存在較多不合理的地方，因此在自動布局后還要進行手工布局調整。地方，因此在自動布局后還要進行手工布局調整。 本電路采用分組布局，選中【快速元件布局】復選本電路采用分組布局，選中【快速元件布局】復選框，布局效果如圖框，布局效果如圖6-146-14所示，各元件之間存在網絡飛線，所示，各元件之間存在網絡飛線，體現(xiàn)節(jié)點間連接關系

11、，但它不是實際連線，布線時要用體現(xiàn)節(jié)點間連接關系，但它不是實際連線，布線時要用印制導線來代替。印制導線來代替。 2.2.手工布局調整手工布局調整 手工布局調整主要是通過移動元件、旋轉元件等方手工布局調整主要是通過移動元件、旋轉元件等方法合理地調整元件的位置，減少網絡飛線的交叉。法合理地調整元件的位置，減少網絡飛線的交叉。 對于處于鎖定狀態(tài)的元件必須先在對于處于鎖定狀態(tài)的元件必須先在“元件屬性元件屬性”中中去除鎖定狀態(tài)才能移動。去除鎖定狀態(tài)才能移動。 布局調整結束后，執(zhí)行菜單布局調整結束后，執(zhí)行菜單“查看查看”“顯示三維顯示三維PCBPCB板板”，顯示元件布局的，顯示元件布局的3D3D視圖，觀察

12、元件布局是否合視圖，觀察元件布局是否合理。理。 手工布局調整后的流水燈電路如圖手工布局調整后的流水燈電路如圖6-156-15所示所示 。 自動布局效自動布局效果不好果不好實訓項目實訓項目 PCBPCB自動布線與流水燈自動布線與流水燈PCBPCB設計設計17四、四、PCBPCB預布線預布線實訓項目實訓項目 PCBPCB自動布線與流水燈自動布線與流水燈PCBPCB設計設計18頂層頂層露銅露銅底層底層覆銅覆銅實訓項目實訓項目 PCBPCB自動布線與流水燈自動布線與流水燈PCBPCB設計設計19 4. 4.鎖定預布線鎖定預布線 有些電路在自動布線前已經針對某些網絡進行了有些電路在自動布線前已經針對某些

13、網絡進行了預布線，如果要在自動布線時保留這些預布線，可以預布線，如果要在自動布線時保留這些預布線，可以在自動布線器選項中設置鎖定所有預布線。在自動布線器選項中設置鎖定所有預布線。 執(zhí)行菜單執(zhí)行菜單“自動布線自動布線”“設定設定”，屏幕彈出，屏幕彈出“SitusSitus布線策略布線策略”對話框，選中對話框下方的【鎖對話框，選中對話框下方的【鎖定全部預布線】復選框，鎖定全部預布線，單擊定全部預布線】復選框，鎖定全部預布線，單擊“OK”O(jiān)K”按鈕退出設置狀態(tài)。按鈕退出設置狀態(tài)。實訓項目實訓項目 PCBPCB自動布線與流水燈自動布線與流水燈PCBPCB設計設計20五、自動布線規(guī)則設置五、自動布線規(guī)則

14、設置設計規(guī)則設計規(guī)則列表欄列表欄設計詳細設計詳細內容欄內容欄實訓項目實訓項目 PCBPCB自動布線與流水燈自動布線與流水燈PCBPCB設計設計21 1. 1.電氣設計規(guī)則（電氣設計規(guī)則（ElectricalElectrical） 電氣設計規(guī)則是電氣設計規(guī)則是PCBPCB布線過程中所遵循的電氣方面的布線過程中所遵循的電氣方面的規(guī)則，主要用于規(guī)則，主要用于DRCDRC電氣校驗。共包含了電氣校驗。共包含了4 4個子規(guī)則。個子規(guī)則。 ClearanceClearance（安全間距規(guī)則設置）（安全間距規(guī)則設置） 安全間距規(guī)則用于設置安全間距規(guī)則用于設置PCBPCB上不同網絡的導線、焊盤、上不同網絡的導線

15、、焊盤、過孔及覆銅等導電圖形之間的最小間距。通常情況下安過孔及覆銅等導電圖形之間的最小間距。通常情況下安全間距越大越好，但是太大的安全間距會造成電路布局全間距越大越好，但是太大的安全間距會造成電路布局不夠緊湊，增加不夠緊湊，增加PCBPCB的尺寸，提高制板成本。的尺寸，提高制板成本。 安全間距通常設置為安全間距通常設置為10mil10mil20mil20mil（0.254mm0.254mm0.508mm0.508mm）。）。 用鼠標左鍵單擊圖用鼠標左鍵單擊圖6-196-19中的【中的【ClearanceClearance】規(guī)則，系】規(guī)則，系統(tǒng)默認一個名稱為統(tǒng)默認一個名稱為“Clearance”

16、Clearance”的子規(guī)則，單擊該規(guī)則的子規(guī)則，單擊該規(guī)則名稱，顯示該規(guī)則的屬性設置信息，可以進行設置。名稱，顯示該規(guī)則的屬性設置信息，可以進行設置。設置最小設置最小間距間距設置適用設置適用范圍范圍實訓項目實訓項目 PCBPCB自動布線與流水燈自動布線與流水燈PCBPCB設計設計22 Short-CircuitShort-Circuit（短路約束規(guī)則設置）（短路約束規(guī)則設置） 短路約束規(guī)則用于設置短路約束規(guī)則用于設置PCBPCB上的導線等對象是否允上的導線等對象是否允許短路。單擊圖許短路。單擊圖6-196-19中的【中的【Short-CircuitShort-Circuit】規(guī)則，系】規(guī)則，

17、系統(tǒng)默認一個名稱為統(tǒng)默認一個名稱為“Short Circuit”Short Circuit”的子規(guī)則，單擊的子規(guī)則，單擊該規(guī)則名稱，顯示該規(guī)則的屬性設置信息，如圖該規(guī)則名稱，顯示該規(guī)則的屬性設置信息，如圖6-216-21所所示。示。 系統(tǒng)默認的短路約束規(guī)則是不允許短路。但在一些系統(tǒng)默認的短路約束規(guī)則是不允許短路。但在一些特殊的電路中，如帶有模擬地和數(shù)字地的模數(shù)混合電路，特殊的電路中，如帶有模擬地和數(shù)字地的模數(shù)混合電路，在設計時，這兩個地是屬于不同網絡的，但在電路設計在設計時，這兩個地是屬于不同網絡的，但在電路設計完成之前，設計者必須將這兩個地在某一點連接起來，完成之前，設計者必須將這兩個地在某

18、一點連接起來，這就需要允許短路存在。為此可以針對兩個地線網絡單這就需要允許短路存在。為此可以針對兩個地線網絡單獨設置一個允許短路的規(guī)則，在兩個【匹配對象的位置】獨設置一個允許短路的規(guī)則，在兩個【匹配對象的位置】區(qū)中分別選中數(shù)字地和模擬地，然后選中【允許短回路】區(qū)中分別選中數(shù)字地和模擬地，然后選中【允許短回路】復選框即可。復選框即可。不選中表示不選中表示不允許短路不允許短路實訓項目實訓項目 PCBPCB自動布線與流水燈自動布線與流水燈PCBPCB設計設計23 2. 2.布線設計規(guī)則（布線設計規(guī)則（RoutingRouting） 在在PCBPCB規(guī)則和約束編輯器的規(guī)則列表欄單擊【規(guī)則和約束編輯器的

19、規(guī)則列表欄單擊【RoutingRouting】項，系統(tǒng)展開所有的布線設計規(guī)則列表，共包含了項，系統(tǒng)展開所有的布線設計規(guī)則列表，共包含了7 7個子個子規(guī)則，主要的子規(guī)則說明如下。規(guī)則，主要的子規(guī)則說明如下。 WidthWidth（導線寬度限制規(guī)則）（導線寬度限制規(guī)則） 導線寬度限制規(guī)則用于設置自動布線時印制導線的寬導線寬度限制規(guī)則用于設置自動布線時印制導線的寬度范圍，可以定義最小寬度（度范圍，可以定義最小寬度（Min WidthMin Width）、最大寬度）、最大寬度（Max WidthMax Width）和優(yōu)選尺寸（）和優(yōu)選尺寸（Preferred WidthPreferred Width）

20、，單擊每），單擊每個寬度欄并鍵入數(shù)值即可對其進行設置，如圖個寬度欄并鍵入數(shù)值即可對其進行設置，如圖6-226-22所示。所示。 在實際使用中，通常會針對不同的網絡設置不同的線在實際使用中，通常會針對不同的網絡設置不同的線寬限制規(guī)則，特別是地線網絡的線寬，此時可以建立新的寬限制規(guī)則，特別是地線網絡的線寬，此時可以建立新的線寬限制規(guī)則。線寬限制規(guī)則。 實訓項目實訓項目 PCBPCB自動布線與流水燈自動布線與流水燈PCBPCB設計設計24設置適用設置適用范圍范圍設置線寬設置線寬大小限制大小限制實訓項目實訓項目 PCBPCB自動布線與流水燈自動布線與流水燈PCBPCB設計設計25實訓項目實訓項目 PC

21、BPCB自動布線與流水燈自動布線與流水燈PCBPCB設計設計26 1.Clearance Constraint1.Clearance Constraint（間距限制規(guī)則）（間距限制規(guī)則） 圖圖7-277-27中選中中選中Clearance ConstraintClearance Constraint，進入間距限，進入間距限制規(guī)則設置。該規(guī)則用來限制具有導電特性的圖件之間制規(guī)則設置。該規(guī)則用來限制具有導電特性的圖件之間的最小間距，在對話框的右下角有三個按鈕。的最小間距，在對話框的右下角有三個按鈕。 AddAdd按鈕。用于新建間距限制規(guī)則，單擊后出現(xiàn)圖按鈕。用于新建間距限制規(guī)則，單擊后出現(xiàn)圖7-2

22、87-28所示的對話框。左邊一欄用于設置規(guī)則適用的范圍，所示的對話框。左邊一欄用于設置規(guī)則適用的范圍，右邊一欄是設置設計規(guī)則的參數(shù)，右邊一欄是設置設計規(guī)則的參數(shù)，ConnectiveConnective下拉列表下拉列表框設置適用網絡?？蛟O置適用網絡。 設置完畢，單擊設置完畢，單擊OKOK按鈕，完成間距設計規(guī)則的設定，按鈕，完成間距設計規(guī)則的設定，設定好的內容將出現(xiàn)在設計規(guī)則對話框下方的具體內容設定好的內容將出現(xiàn)在設計規(guī)則對話框下方的具體內容一欄中。一欄中。 DeleteDelete按鈕。用于刪除選取的規(guī)則。按鈕。用于刪除選取的規(guī)則。 PropertiesProperties按鈕。用于修改設計規(guī)

23、則參數(shù)，修改按鈕。用于修改設計規(guī)則參數(shù)，修改后的內容會出現(xiàn)在具體內容欄中。后的內容會出現(xiàn)在具體內容欄中。實訓項目實訓項目 PCBPCB自動布線與流水燈自動布線與流水燈PCBPCB設計設計27適用范圍適用范圍GND線寬大小線寬大小0.75mm實訓項目實訓項目 PCBPCB自動布線與流水燈自動布線與流水燈PCBPCB設計設計28實訓項目實訓項目 PCBPCB自動布線與流水燈自動布線與流水燈PCBPCB設計設計29實訓項目實訓項目 PCBPCB自動布線與流水燈自動布線與流水燈PCBPCB設計設計30雙面布線雙面布線若單面布線若單面布線,則則只選中只選中Bottom Layer實訓項目實訓項目 PCB

24、PCB自動布線與流水燈自動布線與流水燈PCBPCB設計設計31實訓項目實訓項目 PCBPCB自動布線與流水燈自動布線與流水燈PCBPCB設計設計32實訓項目實訓項目 PCBPCB自動布線與流水燈自動布線與流水燈PCBPCB設計設計33 本例中布線設計規(guī)則設置主要內容如下。本例中布線設計規(guī)則設置主要內容如下。 安全間距規(guī)則設置：安全間距規(guī)則設置：0.254mm0.254mm，適用于全部對象；，適用于全部對象； 短路約束規(guī)則：不允許短路；短路約束規(guī)則：不允許短路； 導線寬度限制規(guī)則：導線寬度限制規(guī)則：GNDGND的線寬為的線寬為0.75mm0.75mm，VCCVCC的的線寬為線寬為0.65mm0.

25、65mm，其它信號線的線寬為，其它信號線的線寬為0.5mm0.5mm，優(yōu)先級依，優(yōu)先級依次降低；次降低； 布線層規(guī)則：雙面布線；布線層規(guī)則：雙面布線； 布線轉角規(guī)則：布線轉角規(guī)則：4545拐彎；拐彎； 其它規(guī)則選擇默認。其它規(guī)則選擇默認。實訓項目實訓項目 PCBPCB自動布線與流水燈自動布線與流水燈PCBPCB設計設計34 在在PCBPCB設計界面中，執(zhí)行菜單設計界面中，執(zhí)行菜單“自動布線自動布線”“全部全部對象對象”，屏幕彈出，屏幕彈出“SitusSitus布線策略布線策略”對話框，如圖對話框，如圖6-336-33所示。所示。 六、自動布線及手工調整六、自動布線及手工調整實訓項目實訓項目 P

26、CBPCB自動布線與流水燈自動布線與流水燈PCBPCB設計設計35實訓項目實訓項目 PCBPCB自動布線與流水燈自動布線與流水燈PCBPCB設計設計36實訓項目實訓項目 PCBPCB自動布線與流水燈自動布線與流水燈PCBPCB設計設計37 布線時應根據(jù)實際要求設置布線層的走線方式，布線時應根據(jù)實際要求設置布線層的走線方式，如采用單面布線，設置如采用單面布線，設置Bottom LayerBottom Layer為為AnyAny（底層任意（底層任意方向布線）、其它層方向布線）、其它層Not UsedNot Used（不使用）；采用雙面（不使用）；采用雙面布線時，設置布線時，設置Top LayerT

27、op Layer為為VerticalVertical（垂直布線），（垂直布線），Bottom LayerBottom Layer層為層為HorizontalHorizontal（水平布線），其它層（水平布線），其它層Not UsedNot Used（不使用）。（不使用）。 一般在兩層以上的一般在兩層以上的PCBPCB布線中，布線層的走線方式布線中，布線層的走線方式可以選擇可以選擇AutomaticAutomatic，系統(tǒng)會自動設置相鄰層采用正交，系統(tǒng)會自動設置相鄰層采用正交方式走線。方式走線。實訓項目實訓項目 PCBPCB自動布線與流水燈自動布線與流水燈PCBPCB設計設計38實訓項目實訓項目

28、 PCBPCB自動布線與流水燈自動布線與流水燈PCBPCB設計設計39實訓項目實訓項目 PCBPCB自動布線與流水燈自動布線與流水燈PCBPCB設計設計40 5. 5.手工布線調整手工布線調整 調整布線常常需要拆除以前的布線，調整布線常常需要拆除以前的布線，PCBPCB編輯器中編輯器中提供有自動拆線功能和撤消功能，當設計者對自動布提供有自動拆線功能和撤消功能，當設計者對自動布線的結果不滿意時，可以使用該工具拆除電路板圖上線的結果不滿意時，可以使用該工具拆除電路板圖上的銅膜線而只剩下網絡飛線。的銅膜線而只剩下網絡飛線。 撤消操作撤消操作 自動拆線自動拆線 自動拆線的菜單命令在自動拆線的菜單命令在

29、“工具工具”“取消布線取消布線”的子菜單中的子菜單中, ,可以針對全部對象、網絡、連接、元件、可以針對全部對象、網絡、連接、元件、RoomRoom空間拆除與元件連接的銅膜線?？臻g拆除與元件連接的銅膜線。 手工布線調整后的流水燈手工布線調整后的流水燈PCBPCB如圖如圖6-416-41所示。所示。實訓項目實訓項目 PCBPCB自動布線與流水燈自動布線與流水燈PCBPCB設計設計41實訓項目實訓項目 PCBPCB自動布線與流水燈自動布線與流水燈PCBPCB設計設計42七、淚滴使用七、淚滴使用 所謂淚珠滴，就是在印制導線與焊盤或過孔相連時，所謂淚珠滴，就是在印制導線與焊盤或過孔相連時，為了增強連接的牢固性，在連接處逐漸加大印制導線寬為了增強連接的牢固性，在連接處逐漸加大印制導線寬度。采