《電子CAD-項目教程（第2版）》項目8 8031最小系統(tǒng)電路PCB的設計

《電子CAD項目教程》電子教案項目八8031最小系統(tǒng)電路PCB的設計

任務描述執(zhí)行步驟內容小結上機實訓項目八8031最小系統(tǒng)電路PCB的設計

任務描述

如圖8-1所示是8031最小系統(tǒng)電路原理圖。元件S1需要自制封裝。SW-PB封裝尺寸如圖8-2所示，焊盤直徑為1.8mm，孔徑為1.2mm。要求繪制原理圖，生成印制電路板。利用向導規(guī)劃PCB板，水平放置，圖紙為矩形板，板子尺寸為100mm×60mm；四層板，采用貼片元件，放置在頂層；可視網格1和元件網格大小為20mil，可視網格2為100mil，捕獲網格為5mil；自動布線。項目八8031最小系統(tǒng)電路PCB的設計

任務描述

布線規(guī)則是：四層板，VCC、GND網絡的安全間距為15mil，其余8mil；布線拐角方式為450，拐彎大小為100mil；自動布線拓撲規(guī)則設置為Shortest；過孔大小設置為鉆孔孔徑為12mil，外直徑為28mil；印制導線寬度限制設置為VCC網絡為30mil，GND網絡為50mil，其他走線寬度均為10mil。

由8031最小系統(tǒng)電路板圖生成電路板信息報表，生成電路板元件報表，PCB圖的保存，打印頁面的設置和打印層面設置。項目八8031最小系統(tǒng)電路PCB的設計

任務描述圖8-18031最小系統(tǒng)電路原理圖項目八8031最小系統(tǒng)電路PCB的設計

任務描述圖8-2SW-PB封裝尺寸執(zhí)行步驟第1步繪制原理圖第2步設計PCB文件第3步元件布局調整第4步設置布線規(guī)則第5步自動布線

第6步添加覆銅第7步DRC校驗項目八8031最小系統(tǒng)電路PCB的設計第8步PCB報表生成第9步PCB圖的打印項目八8031最小系統(tǒng)電路PCB的設計執(zhí)行步驟1.新建項目文件。新建項目文件“項目八.PrjPCB”,并新建原理圖文件，保存為“8031最小系統(tǒng)電路.schdoc”。

2.新建PCB元件封裝庫PCBLib2.PCBLIB，在庫中創(chuàng)建按鈕開關S1元件封裝SW-PB。編譯集成庫Integrated

Library2.IntLib文件，并自動加載到元件庫面板上，元件庫面板如圖8-3所示。第1步繪制原理圖

項目八8031最小系統(tǒng)電路PCB的設計執(zhí)行步驟

在PCBLib2.PCBLIB庫中創(chuàng)建電解電容C3元件封裝R5-10.5，其PCB模型如圖8-4所示。第1步繪制原理圖

圖8-3元件庫面板圖8-4電容C3PCB模型項目八8031最小系統(tǒng)電路PCB的設計執(zhí)行步驟原理圖中元件的封裝如表8-1所示。第1步繪制原理圖

表8-18031最小系統(tǒng)電路元件的封裝元件標識符元件庫名稱PCB封裝名稱封裝庫U1P80C31SBPNSOT129-1PhilipsMicrocontroller8-Bit.IntLibU2SN74AC373NDIP-20TILogicLatch.IntLibU3SMJ27C256JDIP-28TIMemoryEPROM.IntLibR1、R2RES2AXIAL-0.4MiscellaneousDevices.IntLibC1、C2CAPRAD-0.1MiscellaneousDevices.IntLibC3CapPol3R5-10.5PCBLib2.PCBLIBBT1BatteryBAT-2MiscellaneousDevices.IntLibY1XTALBCY-W2/D3.1MiscellaneousDevices.IntLibS1SW-PBSW-PBIntegrated_Library2.IntLib項目八8031最小系統(tǒng)電路PCB的設計執(zhí)行步驟3.進行ERC校驗。

ERC設置：單擊“項目管理→項目管理選項”命令，進行產生報告類型的設置。編譯：單擊“項目管理→CompilePCBProject項目八.PRJPCB”命令，編譯后打開消息提示框，發(fā)現無提示信息，表示編譯無錯。第1步繪制原理圖

項目八8031最小系統(tǒng)電路

PCB的設計執(zhí)行步驟1.新建PCB文件：在項目八.PRJPCB下，利用模板向導新建PCB文件，命名為“8031最小系統(tǒng)電路PCB圖.PcbDoc”。各參數設置如圖8-5～圖8-15所示。第2步設計PCB文件

圖8-5選擇PCBBoardWizard命令項目八8031最小系統(tǒng)電路

PCB的設計執(zhí)行步驟第2步設計PCB文件

圖8-6啟動PCB向導圖8-7度量單位設置項目八8031最小系統(tǒng)電路

PCB的設計執(zhí)行步驟第2步設計PCB文件

圖8-8選用Custom（用戶自定義）模式圖8-9指定PCB板尺寸類型項目八8031最小系統(tǒng)電路

PCB的設計執(zhí)行步驟第2步設計PCB文件

圖8-10選擇電路板層圖8-11選擇過孔風格項目八8031最小系統(tǒng)電路

PCB的設計執(zhí)行步驟第2步設計PCB文件

圖8-12選擇元件和布線邏輯圖8-13選擇默認導線和過孔尺寸項目八8031最小系統(tǒng)電路

PCB的設計執(zhí)行步驟第2步設計PCB文件

圖8-14電路板向導完成圖8-15通過向導生成的印制電路板項目八8031最小系統(tǒng)電路

PCB的設計執(zhí)行步驟2.設置圖紙參數：選擇“設計→PCB板選擇項”命令，彈出如圖8-16所示對話框→單位設置為Imperial（英制）→捕獲網格中的X、Y均設為5mil→可視網格中的網格1設置為20mil，網格2設置為100mil，其余默認→單擊確認。第2步設計PCB文件

圖8-16圖紙的設定項目八8031最小系統(tǒng)電路

PCB的設計執(zhí)行步驟3.從原理圖導入元件：打開原理圖→選擇“設計→UpdatePCB8031最小系統(tǒng)電路PCB圖.PcbDOC”命令，彈出如圖8-17所示對話框，將原理圖的網絡表和元件加載到PCB電路板中，在加載過程中消除出現的錯誤。導入元件封裝的PCB圖如圖8-18所示。第2步設計PCB文件

圖8-17工程變化訂單執(zhí)行變化對話框項目八8031最小系統(tǒng)電路

PCB的設計執(zhí)行步驟第2步設計PCB文件

圖8-18導入元件封裝的PCB圖項目八8031最小系統(tǒng)電路

PCB的設計執(zhí)行步驟1.自動布局：在PCB文件中，→選擇“工具→放置元件→自動布線”命令，彈出如圖8-19所示對話框→選擇“分組布局”→確認→系統(tǒng)自動布局，如圖8-20所示。第3步元件布局調整

圖8-19自動布局對話框項目八8031最小系統(tǒng)電路

PCB的設計執(zhí)行步驟第3步元件布局調整

圖8-20自動布局效果圖項目八8031最小系統(tǒng)電路

PCB的設計執(zhí)行步驟2.手工調整：確定元件封裝在電路板上的位置，電路板布局如圖8-21所示。第2步設計PCB文件

圖8-21電路板布局項目八8031最小系統(tǒng)電路

PCB的設計執(zhí)行步驟3.設置相應的層：單擊“設計→層堆棧管理器”命令，系統(tǒng)彈出如圖8-22所示對話框→選中第一個內層（InternalPlane1(NoNet)）并雙擊→彈出如圖8-23所示對話框→進行內層屬性設置。用同樣的方法，進行另一內層屬性的設置，如圖8-24所示。兩個內層的屬性設置結果如圖8-25所示。單擊確認，彈出如圖8-26所示對話框，單擊OK完成設置。內層設置完成的PCB模型如圖8-27所示。第3步元件布局調整

項目八8031最小系統(tǒng)電路

PCB的設計執(zhí)行步驟第3步元件布局調整

圖8-22圖層堆棧管理器對話框圖8-23內層屬性編輯對話框1項目八8031最小系統(tǒng)電路

PCB的設計執(zhí)行步驟第3步元件布局調整

圖8-24內層屬性編輯對話框2圖8-25內層設置完成效果圖項目八8031最小系統(tǒng)電路

PCB的設計執(zhí)行步驟第3步元件布局調整

圖8-26內層設置完成結果圖項目八8031最小系統(tǒng)電路

PCB的設計執(zhí)行步驟第3步元件布局調整

圖8-27內層設置完成的PCB模型項目八8031最小系統(tǒng)電路

PCB的設計執(zhí)行步驟4.顯示相應的層：單擊“設計→PCB板層次顏色”命令，系統(tǒng)彈出如圖8-28所示對話框，并進行相應的設置。第3步元件布局調整

圖8-28顯示內層項目八8031最小系統(tǒng)電路

PCB的設計執(zhí)行步驟1.電氣規(guī)則設置：單擊“設計→規(guī)則”命令，系統(tǒng)彈出如圖8-29所示對話框，安全布線間距設置為默認。第4步設置布線規(guī)則

圖8-29安全間距設置對話框項目八8031最小系統(tǒng)電路

PCB的設計執(zhí)行步驟2.導線寬度設置：單擊“設計→規(guī)則”命令，系統(tǒng)彈出如圖8-30所示對話框，設置普通線寬為10mil；如圖8-31所示，設置電源線寬為30mil；如圖8-32所示，設置GND線寬為50mil；設置線寬優(yōu)先級從高到低為“GND網絡→電源→普通線”，如圖8-33所示。第4步設置布線規(guī)則

項目八8031最小系統(tǒng)電路

PCB的設計執(zhí)行步驟第4步設置布線規(guī)則

圖8-30設置普通線寬圖8-31設置VCC線寬項目八8031最小系統(tǒng)電路

PCB的設計執(zhí)行步驟第4步設置布線規(guī)則

圖8-32設置GND線寬圖8-33設置布線優(yōu)先級項目八8031最小系統(tǒng)電路

PCB的設計執(zhí)行步驟3.布線拐角規(guī)則設置：單擊“設計→規(guī)則”命令，系統(tǒng)彈出如圖8-34所示對話框，進行布線拐角方式和拐彎大小的設置。第4步設置布線規(guī)則

圖8-34設置布線拐角方式和拐彎大小項目八8031最小系統(tǒng)電路

PCB的設計執(zhí)行步驟4.過孔形式設置：單擊“設計→規(guī)則”命令，系統(tǒng)彈出如圖8-35所示對話框，進行過孔直徑的設置。第4步設置布線規(guī)則

圖8-35設置過孔直徑項目八8031最小系統(tǒng)電路

PCB的設計執(zhí)行步驟5.布線拓撲規(guī)則設置：單擊“設計→規(guī)則”命令，系統(tǒng)彈出如圖8-36所示對話框，將自動布線拓撲規(guī)則設置為Shortest。第4步設置布線規(guī)則

圖8-36設置自動布線拓撲規(guī)則為Shortest項目八8031最小系統(tǒng)電路

PCB的設計執(zhí)行步驟6.多層板的特殊規(guī)則設置：PowerPlaneConnectStyle：如圖8-37所示,設置過孔或焊盤與電源層連接的方法。PowerPlaneClearance：如圖8-38所示，設置內電源和地層與穿過它的焊盤或過孔之間的安全距離。PolygonConnectStyle：如圖8-39所示，設置多邊形覆銅與焊盤之間的連接方式。第4步設置布線規(guī)則

項目八8031最小系統(tǒng)電路

PCB的設計執(zhí)行步驟第4步設置布線規(guī)則

圖8-37PowerPlaneConnectStyle設置圖8-38PowerPlaneClearance設置項目八8031最小系統(tǒng)電路

PCB的設計執(zhí)行步驟第4步設置布線規(guī)則

圖8-39PolygonConnectStyle設置項目八8031最小系統(tǒng)電路

PCB的設計執(zhí)行步驟

選擇“自動布線→全部對象”命令，系統(tǒng)彈出如圖8-40所示對話框→單擊RouteAll→軟件開始自動布線，布好線的PCB板如圖8-41所示。

第5步自動布線

圖8-40Situs布線策略對話框項目八8031最小系統(tǒng)電路

PCB的設計執(zhí)行步驟第5步自動布線

圖8-41多層板布線效果圖項目八8031最小系統(tǒng)電路

PCB的設計執(zhí)行步驟

選擇“放置→覆銅”命令，系統(tǒng)彈出如圖8-42所示對話框→進行如圖8-43所示覆銅參數設置，單擊確認，給晶振電路添加覆銅好的PCB板如圖8-44所示。第6步添加覆銅

項目八8031最小系統(tǒng)電路

PCB的設計執(zhí)行步驟第6步添加覆銅

圖8-42設置覆銅參數對話框圖8-43設置覆銅參數項目八8031最小系統(tǒng)電路

PCB的設計執(zhí)行步驟第6步添加覆銅

圖8-44給晶振電路覆銅項目八8031最小系統(tǒng)電路

PCB的設計執(zhí)行步驟

選擇“工具→設計規(guī)則檢查”命令，系統(tǒng)彈出如圖8-45所示對話框→對電路進行DRC檢查。發(fā)現錯誤進行修改，再重新檢查，直到沒有錯誤為止。檢查生成擴展名為DRC，如圖8-46所示。第7步DRC校驗

項目八8031最小系統(tǒng)電路

PCB的設計執(zhí)行步驟第7步DRC校驗

圖8-45設計規(guī)則檢查器對話框項目八8031最小系統(tǒng)電路

PCB的設計執(zhí)行步驟第7步DRC校驗

圖8-46DRC文件內容項目八8031最小系統(tǒng)電路PCB

的設計執(zhí)行步驟

1.生成電路板信息報表。打開PCB文件，執(zhí)行“報告→PCB板信息”命令，系統(tǒng)彈出如圖8-47～圖8-49所示信息對話框。“一般”選項卡說明該電路板的大小、電路板中各種圖件的數量、鉆孔數目等，如圖8-47所示；“元件”選項卡顯示電路板中元件的信息，如圖8-48所示；“網絡”選項卡顯示電路板中的網絡信息，如圖8-49所示。第8步

PCB報表生成

項目八8031最小系統(tǒng)電路PCB

的設計執(zhí)行步驟第8步

PCB報表生成

圖8-47“一般”選項卡圖8-48“元件”選項卡項目八8031最小系統(tǒng)電路PCB

的設計執(zhí)行步驟第8步

PCB報表生成

圖8-49“網絡”選項卡圖8-50選擇報表項目對話框項目八8031最小系統(tǒng)電路PCB

的設計執(zhí)行步驟

在如圖8-47所示對話框中，單擊“報告”，系統(tǒng)彈出如圖8-50所示對話框→點擊“全選擇”→點擊“報告”，系統(tǒng)自動生成擴展名.REP的電路板信息表。電路板信息報表如下：第8步

PCB報表生成

項目八8031最小系統(tǒng)電路PCB

的設計執(zhí)行步驟2.生成電路板元件報表。打開PCB文件，執(zhí)行“報告→BillofMaterials”命令，系統(tǒng)彈出如圖8-52所示信息對話框→單擊“報告”，系統(tǒng)彈出如圖8-53所示信息對話框→單擊“輸出”，系統(tǒng)彈出如圖8-54所示信息對話框，系統(tǒng)自動生成擴展名為.xls按一定的路徑保存文件，具體內容如圖8-55所示。第8步

PCB報表生成項目八8031最小系統(tǒng)電路PCB

的設計執(zhí)行步驟第8步

PCB報表生成圖8-52元件報表對話框圖8-53元件清單列表項目八8031最小系統(tǒng)電路PCB

的設計執(zhí)行步驟第8步PCB報表生成圖8-54元件清單列表保存對話框項目八8031最小系統(tǒng)電路PCB

的設計執(zhí)行步驟第8步PCB報表生成圖8-55EXCEL文件形式的元件報表項目八8031最小系統(tǒng)電路PCB

的設計執(zhí)行步驟1.頁面設定：執(zhí)行“文件→頁面設定”命令，系統(tǒng)彈出如圖8-56所示對話框，在“尺寸”欄中設置紙張的大??；在其下方選擇圖紙的方向；在“縮放比例”的刻度模式欄中，最好采用默認項“FitDocumentOnPage”，自動調整PCB圖層比例適合于紙張大??；在“彩色組”框中選擇輸出模式：單色、彩色和灰色。第9步PCB圖的打印

項目八8031最小系統(tǒng)電路PCB

的設計執(zhí)行步驟第9步PCB圖的打印

圖8-56頁面設置對話框項目八8031最小系統(tǒng)電路PCB

的設計執(zhí)行步驟2.設置打印層：在如圖8-56所示中，單擊“高級”命令，系統(tǒng)彈出如圖8-57所示對話框，在其中列出了將要打印的層面。插入層：在如圖8-57所示中，單擊鼠標右鍵，系統(tǒng)彈出如圖8-58所示浮動菜單，執(zhí)行“插入層”菜單命令，彈出如圖8-59所示對話框，在“打印層次類型”下拉列表框中選擇要添加的層面。用同樣的方法，也可以將某層面從打印層面列表中刪除。第9步PCB圖的打印

項目八8031最小系統(tǒng)電路PCB

的設計執(zhí)行步驟第9步PCB圖的打印

圖8-57PCB打印輸出屬性對話框圖8-58打印層面對話框項目八8031最小系統(tǒng)電路PCB

的設計執(zhí)行步驟第9步PCB圖的打印

圖8-59層屬性對話框項目八8031最小系統(tǒng)電路PCB

的設計執(zhí)行步驟4.設置打印機：單擊“打印”，系統(tǒng)彈出如圖8-60所示對話框，可以進一步設置打印參數，設置好后單擊“確認”，開始打印。第9步PCB圖的打印

圖8-60設置打印參數對話框項目八8031最小系統(tǒng)電路PCB

的設計執(zhí)行步驟5.打印預覽：打開PCB文件，執(zhí)行“打印→打印預覽”命令，系統(tǒng)彈出如圖8-61所示對話框，預覽PCB板的打印效果，如圖8-62和圖8-63所示。第9步PCB圖的打印

圖8-61PCB文件打印預覽對話框項目八8