【文章內(nèi)容簡介】 1) 電路原理圖的設(shè)計:電路原理圖的設(shè)計主要是 Protel99se的原理圖設(shè)計系統(tǒng)來繪制電路原理圖。在這一過程中，要充分的利用 Protel99se所提供的各種原理圖繪圖工具、各種編輯功能，來實現(xiàn)設(shè)計目的。(2) 產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)表:網(wǎng)絡(luò)表是電路原理圖設(shè)計（SCH）與印制電路板設(shè)計(PCB)之間的一座橋梁，它是電路半自動的靈魂。網(wǎng)絡(luò)表可以從電路原理圖中獲得，也可以印制電路板中提取出來。(3) 印制電路板的設(shè)計:印制電路板的設(shè)計主要是針對 Protel99se的另一個重要的部分 PCB而言的，在這個過程中，我們借助 Protel99se提供的強大功能實現(xiàn)電路板的版面設(shè)計，完成高難度的工作。 自定義元件的制作以 AT89S51為例，由于 AT89S51在元件庫中找不到，所以采用自定義的方法（其他元器件的繪制方法相同） 。步驟如下：(1) 新建一個設(shè)計數(shù)據(jù)庫文件，在工作窗口右擊 Documents圖標(biāo)，選擇Del，刪除文件夾。(2) 選擇 FileNew菜單，打開 New Document對話框。在文檔類型列表區(qū)單擊 Schematic Library Document，創(chuàng)建一個名為 。(3) 雙擊新建的原理圖符號庫文件，啟動原理圖符號編輯器，打開 Browse Sch Lib畫板。(4) 在 Browse Sch Lib畫板的 Group設(shè)置區(qū)單擊 Del按鈕，刪除Component1元件，單擊 Add按鈕，創(chuàng)建一個名為 AT89S51的文件(5) 單擊工具欄中的畫矩形工具，繪制寬度為 8格，高度為 22格的矩形。(6) 單擊 Sch Lib Drawing Tools工具欄中的繪制引腳工具，按 Tab鍵，打開引腳屬性設(shè)置對話框。設(shè)置引腳名稱、引腳號、引腳方向、引腳的電氣特性。單擊 OK，放置引腳即可。(7) 依據(jù)類似方法，在元件中放置其它引腳。 整體原理圖的繪制(1) 啟動 Protel99SE，選擇 FileNew菜單，新建一個名為 的設(shè)計數(shù)據(jù)庫文件，設(shè)置存放位置。洛陽師范學(xué)院畢業(yè)設(shè)計/論文12(2) 在工作窗口雙擊 Documents文件夾，再次選擇 FileNew菜單，打開 New Document對話框。雙擊其中的 Schematic Document圖標(biāo)，新建一個名為。 (3) 雙擊創(chuàng)建的原理圖文件，啟動原理圖編輯器。選擇 DesignOptions菜單，打開 Document Options 對話框。在 Standard Style設(shè)置區(qū)打開下拉列表，選擇“A4”規(guī)格的圖紙，然后單擊 OK即可。(4) 單擊工具欄中的連線工具欄。打開元件管理面板，在元件列表區(qū)單擊PNP，然后單擊 Place按鈕。按 Tab鍵，打開元件屬性對話框，設(shè)置元件編號Designator為 8550，設(shè)置元件封裝為 TO126。(5) 單擊 OK按鈕，關(guān)閉元件屬性對話框，在圖紙的合適位置單擊放置元件8550，然后單擊鼠標(biāo)右鍵結(jié)束操作。選擇 ViewArea菜單，拖出一個縮放框，放大元件所在的區(qū)域。(6) 在 Browse Sch面板中的元件列表區(qū)單擊 Res2，單擊 Place按鈕。按Tab鍵，打開元件屬性對話框，設(shè)置元件編號，封裝模型，元件類型。單擊 OK按鈕，按空格鍵旋轉(zhuǎn)元件，合理放置元件即可。(7) 再次按 Tab鍵，設(shè)置其它電阻元件的類型 。 (8) 其它元件的放置均采用類似的方法，所不同的是在元件編號，封裝模型，元件類型上有區(qū)別。在此不再敘述其它元件的放置。(9) 元件放置完畢后，單擊 Writing Tools工具欄中的電源端口工具，按Tab鍵，設(shè)置元件類型為 Power Ground（電源地） ，單擊 OK按鈕，在圖紙的下方單擊放置電源地。再次 Tab按鍵，設(shè)置元件類型為 Bar，設(shè)置網(wǎng)絡(luò)名為 Vcc，單擊 OK按鈕，在圖紙的 右下角放置 Vcc。(10) 單擊主工具欄中的繪圖工具 DrawingTools,單擊繪圖工具欄中的放置注釋按鈕，按 Tab鍵，在 Annotation對話框中的第一欄中輸入說明性文字。單擊OK按鈕，移動光標(biāo)到標(biāo)題欄中的區(qū)，單擊鼠標(biāo)左鍵放置注釋，單擊右鍵結(jié)束操作。(11) 選擇 ToolsERC菜單，打開 Setup Electrical Rule Check對話框。所有設(shè)置采用默認(rèn)值，單擊 OK按鈕，得到 ERC報表。(12) 在文件管理面板中雙擊 ，重新啟動原理圖編輯器。選擇 ReportsBill of Material菜單，打開向?qū)АＨ吭O(shè)置采用默認(rèn)值，依次單擊 Next和 Finish按鈕。 電路板的制作一般而言，印板有單面、雙面和多層板之分。單面印板的工藝過程較簡單，洛陽師范學(xué)院畢業(yè)設(shè)計/論文13通常是下料 → 絲網(wǎng)漏印 → 腐蝕 → 去除印料 → 孔加工 → 印標(biāo)記 → 涂助焊劑 → 成品。(1) 層“Layer”的概念與字處理或其它許多軟件中為實現(xiàn)圖、文、色彩等的嵌套與合成而引入的“層”的概念不同，Protel 中的“層”不是虛擬的，而是印刷板材料本身實實在在的各銅箔層?，F(xiàn)今，由于電子線路的元件密集安裝、 防干擾和布線等特殊要求，一些較新的電子產(chǎn)品中所用的印刷板不僅有上下兩面供走線，在板的中間還設(shè)有能被特殊加工的夾層銅箔。這些層因加工相對較難而大多用于設(shè)置走線較為簡單的電源布線層(如軟件中的Ground Layer和Power Layer)，并常用大面積填充的辦法來布線，上下位置的表面層與中間各層需要連通的地方用軟件中提到的所謂“過孔(Via)”來溝通。(2) 過孔（Via）為連通各層之間的線路，在各層需要連通的導(dǎo)線的交匯處鉆上一個公共孔，這就是過孔。工藝上在過孔的孔壁圓柱面上用化學(xué)沉積的方法鍍上一層金屬，用以連通中間各層需要連通的銅箔，而過孔的上下兩面做成普通的焊盤形狀，可直接與上下兩面的線路相通，也可不連。一般而言，設(shè)計線路時對過孔的處理有以下原則：① 盡量少用過孔，一旦選用了過孔，務(wù)必處理好它與周邊各實體的間隙，特別是容易被忽視的中間各層與過孔不相連的線與過孔的間隙。如果是自動布線 可在，過孔數(shù)量最小化“Via Minimization”子菜單里選擇“on”項來自動解決。② 需要的載流量越大，所需的過孔尺寸越大，如電源層和地層與其它層聯(lián)接所用的過孔就要大一些。(3) 絲印層（Overlay）為方便電路的安裝和維修等，在印刷板的上下兩表面印刷上所需要的標(biāo)志圖案和文字代號等，例如元件標(biāo)號和標(biāo)稱值、元件外廓、形狀等等。(4) SMD 的特殊性 Proel 封裝庫內(nèi)有大量 SMD 封裝，即表面焊裝器件。這類器件除體積小巧之外的最大特點是單面分布無引腳孔。因此，選用這類器件要定義好器件所在面，以免“丟失引腳 Missing Pins” 。(5) 網(wǎng)格狀填充區(qū)（External Plane）和填充區(qū) (Fill)正如兩者的名字那樣網(wǎng)絡(luò)狀填充區(qū)是把大面積的銅箔處理成網(wǎng)狀的。填充區(qū)僅是完整保留銅箔，實質(zhì)上，只要你把圖面放正是由于平常不容易看出二者的區(qū)別，所以使用時更不大注意了。正是由于不容易看出二者的區(qū)分，要強調(diào)的是，前者在電路特性上有較強的抑制高頻干擾的作用，適用于需做大面積填充的地方，特別是把某些區(qū)域當(dāng)做屏蔽區(qū)、分割區(qū)或大電流的電源線時尤為合適。后者多用于一般的線端部或轉(zhuǎn)折區(qū)等需要小面積填充的地方。洛陽師范學(xué)院畢業(yè)設(shè)計/論文14(6) 焊盤（Pad）是（PCB）設(shè)計中最常接觸也是最重要的概念，選擇元件的焊盤類型要綜合考慮該元件的形狀、大小、布置形式、振動和受熱情況、受力方向等因素。Protel 在封裝庫中給出了一系列不同大小和形狀的焊盤。但有時這還不夠用，需要自己編輯。例如：對發(fā)熱且受力較大，電流較大的焊盤，可自行設(shè)計成“淚滴狀”在大家熟悉的彩電 PCB的行輸出變壓器引腳焊盤的設(shè)計中，不少人正是采用的這種形式。一般而言，自行編輯焊盤時除了以上所講的以外，還要考慮以下原則： ① 形狀上長短不一致時要考慮連線寬度與焊盤特定邊長的大小差異不能過大。 ② 需要在元件引角之間走線時選用長短不對稱的焊盤往往事半功倍。 ③ 各元件焊盤孔的大小要按元件引腳粗細(xì)分別編輯確定，原則是孔的尺寸比引腳直徑大 。(7) 各類膜（Mask）這些膜不僅是 PCB 制作工藝過程中必不可少的，而且更是元件焊裝的必要條件，按“膜”所處的位置及其作用“膜”可分為元件面或焊接面，助焊膜（Top or Bottom SolderMask）和元件面（或焊接面）阻焊膜（Top or BottomPaste Mask）兩類。顧名思義，助焊膜是涂于焊盤上，提高可焊性能的一層膜，也就是在綠色板子上比焊盤略大的各淺色圓斑。阻焊膜的情況正好相反，為了使制成的板子適應(yīng)電烙鐵、波峰焊等焊接形式，要求板子上非焊盤處的銅箔不能粘錫。因此在焊盤以外的各部位都要涂覆一層涂料，用于阻止這些部位上踢?？梢?，這兩種膜是一種互補關(guān)系。由此討論，就不難確定菜單中類似“Solder Mask Enlargement”等項目的設(shè)置了。(8) 飛線有兩重含義：一是自動布線時供觀察用的類似橡皮筋的網(wǎng)絡(luò)連線，在通過網(wǎng)絡(luò)表調(diào)入元件并做了初步布局后，用 Show 命令就可以看到該布局下的網(wǎng)絡(luò)連線的交叉狀況。不斷調(diào)整元件的位置使這種交叉最少，以獲得最大的自動布線的布通率。實在補償不了就要用到飛線的第二層含義，就是在將來的印板上用導(dǎo)線連通這些網(wǎng)絡(luò)要交待的是：如果該電路板是大批量自動線生產(chǎn)，可將這種飛線視為 0 歐阻值，具有統(tǒng)一焊盤間距的電阻元件來進(jìn)行設(shè)計。 電路板焊接焊接在整個設(shè)計中占有了很重要的部分，焊接的好與壞可能直接影響著設(shè)計成品的外觀質(zhì)量，以及可能還會影響設(shè)計成品的性能，所以我在本次設(shè)計焊接方面作了嚴(yán)格的要求。 焊接必須具備的條件 洛陽師范學(xué)院畢業(yè)設(shè)計/論文15(1) 焊件必須具有良好的可焊性。不是所有的金屬都就有良好的可焊性。焊接時,由于高溫是焊件的表面產(chǎn)生氧化膜,影響焊件的可焊性。為了提高焊件的可焊性,一般采用表面鍍錫,鍍銀等措施來防御表面的氧化。(2) 為了使焊件和焊錫之間有良好的接觸,焊件表面必須保持清潔。在焊接前必須把氧化膜清除干凈,否則將無法保證焊接質(zhì)量。(3) 要使用合適的助焊劑。不同的焊接工藝應(yīng)使用不同的助焊劑。在焊接電子線路板等精密電子產(chǎn)品的時候,為了使焊接可靠穩(wěn)定,通常采用松香作為助焊劑。一般使用酒精將松香溶解成松香水使用。(4) 焊件加熱到適當(dāng)?shù)臏囟?。需要強調(diào)的是,不但焊錫要加熱到熔化,而且應(yīng)當(dāng)同時將焊件加熱到能夠熔化焊錫的溫度。(5) 為了提高焊接的質(zhì)量和速度,避免虛焊等缺陷,應(yīng)在焊接以前對焊接表面進(jìn)行可焊性處理鍍錫。在電子元器件的焊接面鍍上焊錫。鍍錫,實際就是液態(tài)焊錫對被焊金屬表面的浸潤,形成一層既不同于被焊金屬又不同焊錫的結(jié)合層。由結(jié)合層將焊劑與待焊金屬這兩種性能成分都不相同的材料牢固連接起來。 (6) 鍍錫的工藝: ① 待焊面應(yīng)該清潔。對清潔后的元件引線涂抹助焊劑(酒精松香水)。對容易氧化的引線還要進(jìn)行鍍錫。 ② 溫度要夠。要根據(jù)焊件的大小,使用相應(yīng)的焊接工具,供給足夠的熱量。由于元器件所承受的溫度不能太高,所以必須掌握恰到好處的加熱時間。 ③ 使用有效的助焊劑?？紤]到實際操作的需要采用松香作助焊劑。 焊接操作的基本步驟 (1) 準(zhǔn)備焊接:左手拿焊絲,右手握烙鐵。要求烙鐵頭保持清潔,無焊渣等氧化物,并在烙鐵頭表面鍍一層焊錫。