电子线路CAD课程设计

电子线路CAD课程设计报告

题 目： 简易温度采集控制器 系 部： 班 级： 学 号： 姓 名： 指导老师：

时 间：2010年12月20日—2010年12月26日

目录

一、课程设计要求……………………………………………………1 二、电路分析…………………………………………………………2 三、电路图绘制………………………………………………………3 四、PCB绘制…………………………………………………………4 五、热转印制版法……………………………………………………6 六、电路焊接与调试…………………………………………………7 七、总结………………………………………………………………8 八、参考文献…………………………………………………………9

一． 课程设计要求

1. 练习一般原理图绘制及其PCB绘制；

2. 会制作S51、一般电容、晶振、电阻、LCD、DS18B20等的电气图形符号库与对应的封装

库；

3. 学习用电脑打印PCB图的方法； 4. 学习热转印的方法制作印制电路板； 5. 学习使用FeCl3溶液腐蚀电路板；

6. 学习使用高速电钻给印制电路板打孔的方法；

7. 会使用酒精松香溶液保护印制电路板免氧化的方法； 8. 练习焊接技术。 原理图如下：

二． 电路分析

根据原理图可知，本电路采用DS18B20芯片进行温度采集，C51为驱芯片，外加一个4段数码管进行温度显示，实验所需元器件具体如下表所示（本实验用的元器件的封装都是常见封装）：

元件名 C51 封装名 DIP40 实物封装图 DS18B20 TO-92B 4LED 4LED(S) 晶振 XTAL3 瓷片电容 RAD0.2 1 点解电容 RB.1/.2 电阻 AXIAL0.3

三． 电路图绘制

1. 放置元件。

首先，在已有的元件库里面找到所需元件对应的原理图进行放置。 其次，对元件库里面没有的原理图，要自己进行绘制。（本实验中所需元器件的原理图在已有库中均能找到）

最后，是对一些接口的放置。此次实验中用到了一个HEADER2作为电源输入。 2. 连线。

按照电路图，将各元器件连接起来。此步中，应注意有无虚接的情况以及网络标号的正确使用。 3. 所谓原理图如下：

四． PCB绘制

1. 更新PCB，导入原理图。

在这个步骤中，主要的问题是原理图与对应封装找不到。导致这个问题的主要原因是在PCB中没有导入对应的库，在PCB中导入在画原理图时用到的库即可解决。

还有一个问题就是经常会遇到找不到节点，找不到节点一般是应为封装的管脚和原理图的管脚数量不相等，或者绘制线的时候线重叠了。解决这个问题的方法是调整元件对应的封装。

2. 元件摆放。在元件进行摆放之前先在KeepOut层中，按照设计要求，画出对应的电路板大小。然后将各器件都移进此框，进行合理摆放，摆放时，合理运用器件的摆放角度，尽量做到，辅助连线没有交叉。 3. 布线。

布线最重要的是避免交叉。我所做的是，先布有交叉的线，将这些交叉的线尽量走外围。在布线时要合理利用元件内部空间进行布线。焊盘之间也是一个布线的不错选择。 但在焊盘之间走线，需要注意的是,因为线粗最小为0.6mm,所以要在焊盘之间走线的话，必须将焊盘大小进行设置，将要进行走线的两边的焊盘的Y-尺寸设置为1.4mm。 布线时还应注意少出现直角连线。

本次实验线宽选择：焊盘走线为0.6mm，其余地方线宽为1mm。

4. 过孔大小设置。为了后续打孔方便，需将过孔进行设置，此实验中，运用全局设置将所有过孔的孔径设置为0.8mm。

5. 标记跳线。本实验中存在一根跳线即C51的31角需跟+5V相连。 6. PCB图如下：

五． 热转印制版法

1. 热转印。

进行热转印时，首先要用打印机在一张A4纸上打印一次PCB图，这次打印对A4纸没有要求，仅仅是起定位的作用，然后再把转印纸（相纸）的转印面朝上贴在A4纸上，一定要对准且完全把A4纸上的PCB图遮住，最好四边都留出1CM以上的距离，用透明胶把转印纸（相纸）贴在A4纸上。等固定后，在按照原来放A4纸的方向打印。这时电路图就打印在了转印纸（相纸）上。然后用砂纸打磨铜板，最好用力打磨，久一点好点，等铜板上没有什么杂质和油时，就可以了（这段时间不要用手或其他东西碰铜板，不然由于有杂质或过于油腻，碳粉粘不上铜板）。然后将铜板有铜的一面对准转印纸放下，也要把有碳粉的部分全部遮住，用透明胶粘好。把A4纸反过来，铜板在下面，用熨斗不断地在有铜板的A4纸部分熨烫，用力往下压。不断的熨烫几分钟后就能用小刀把铜板稍微掀开，看碳粉有没有黏上铜板，没有就继续，完全黏上后就可以把铜板完全掀开离开转印纸和A4纸了。

2. 腐蚀。

等铜板冷却后放入三氯化铁溶液中进行腐蚀。用夹子不断的转动三氯化铁溶液和铜板，如果三氯化铁浓度高的话10分钟左右就能拿出来，低的话要多放一段时间。等拿出来看到铜全部都被腐蚀了以后，就拿去冲洗，然后用砂纸或者抹布将铜板残留的铜部分上的碳粉擦掉。然后用吹风机吹干。这样，转印腐蚀基本完成了，如果有松香水溶液③的话还可以在铜板上有铜的部分涂抹一层松香水溶液，有助焊和保护铜不被氧化的功能。 3. 打孔。

打孔时要注意选择合适的钻针，装钻针的时候不能装歪了，否则易断，很容易伤到人。打孔时应注意力度，不要用力过猛，在整个过程中，均匀用力。

六． 电路焊接与调试

1. 电路焊接。

首先对照PCB图，将对应的实物与电路板安放一次，有个大体映像。本实验元件不多，焊接起来较容易。在焊接的时候，焊锡丝不要点太多。 2. 调试。

具体步骤如下：

a.通电观察：通电后不要急于测量电气指标，而要观察电路有无异常现象，例如有无冒烟现象，有无异常气味，手摸集成电路外封装，是否发烫等。如果出现异常现象，应立即关断电源，待排除故障后再通电。 b.静态调试：静态调试一般是指在不加输入信号，或只加固定的电平信号的条件下所进行的直流测试，可用万用表测出电路中各点的电位，通过和理论估算值比较，结合电路原理的分析，判断电路直流工作状态是否正常，及时发现电路中已损坏或处于临界工作状态的元器件。通过更换器件或调整电路参数，使电路直流工作状态符合设计要求。

c.动态调试：动态调试是在静态调试的基础上进行的，在电路的输入端加入合适的信号，按信号的流向，顺序检测各测试点的输出信号，若发现不正常现象，应分析其原因，并排除故障，再进行调试，直到满足要求。

由于C51芯片编程问题，以及电源驱动能力问题，本实验没有正确调试出来。

七． 总结

课程设计已顺利结束，下面我对这次在课程设计中的收获与体现出的不足做以下小结。

收获如下：

1. 对电路设计的整个制作过程了初步的整体映像。

2. 动手能力得到了加强。整个过程，通过自己的努力，在专业方面的一些能力得到了提升。

3. 专业兴趣得到了提升。通过这次实验，对所学专业有了一些实质性的认识，了解到了一些以后的就业方向，对专业的总体兴趣得到了提升。 4. 在元器件的封装知识上有了一些积累。 5. 在protel的操作使用上变得娴熟了一些。

总观这次实验，也暴露自己很多的问题：

1. 专业基础不牢。要成功做成一个电路板，首先是要能按照设计要求，根据电路原理画出正确的原理图，这样后面的步骤更好的才能进行下去。然而当我拿到设计题目的时候，有点不知所措，也不知道老师给的电路图是否还存在错误。专业知识还很有待加强。

2. 在protel这款软件的相关知识积累上不够。如一些常用元器件的封装知识，还有一些微操上不熟练等等，像这些需要多练，多记的东西，平时没有注意，没有花时间去练习。

3. 在布线技术上还有待加强。要做成一块好的板子，布线非常重要。在这方面，还需要平日的多加练习。

对指导老师的希望：

希望老师在以后的课程设计中，把预备工作做到更好。比如器材准备，课程设计 题目的确立。以避免之后学生在做的时候出现一些不必要的麻烦。

八． 参考文献

[1]潘永雄．沙 河．电子线路CAD实用教程（第三版）．西安：西安电子工

业出版社,2007．7（2010.2重印）

[2]徐科军．传感器与检测技术[M]．北京：电子工业出版社，2007：110-113,160-161．

[3]李广弟.单片机基础［Ｍ］.北京：北京航空航天大学出版社，1994.