杭州电子科技大学实验报告

课程名称：   PCB 设计          

  

                指导老师：          

                               

               

专业：      电子信息工程          

姓名：                    

学号：             

班级：                

          PCB电路设计

一、实验目的

1、熟悉印制电路板设计软件altium designer 6.3；

2、能熟练运用AD6.3软件进行原理图设计和PCB设计；

3、熟练对89C52单片机相关的系统进行电路原理图设计和PCB设计。

二、原理框图

 

要求任务及自主设计：

1、89C52单片机最小系统的构成及设计；(包括：时钟、复位、电源、单片机、按键和显示等)

2、在此基础上完成称重系统的设计，称重量程为0~80吨，误差100kg。

A压力传感器输入信号最大20mV，对应重量20吨。

B 设计放大电路的放大倍数，以便单片机进行检测。

C 用段数码管进行6位重量的显示，单位为：kg

D 按键为扩展功能选项（可选加分设计部分）

3、每个学生写出一篇设计报告、体会、建议（包括原理图和PCB版图设计）。

（1）包括放大电路的设计原理和仿真（仿真软件自选）

（2）模块电路的设计原理

（3）扩展功能选项为加分部分，需讲清楚设计原理。

三、方案论证

   1、显示电路：

方案一：采用LED液晶显示屏1602，液晶显示屏的显示功能强大，可显示大量文字图形，显示多样，清晰可见。

方案二：采用LED七段数码显示管，需要译码管驱动，硬件复杂且功能单一。

综上，考虑到实验只需显示数字，所以我采用了数码管显示方式，即方案二。

   2.放大电路：

方案一：反相求和放大电路

     估算增益方便

方案二：同相求和放大电路

     估算增益方便

方案三：反向求和加仪用放大器电路

      更稳定，估算增益较方便

综上，考虑到电路复杂程度及成本，我选择方案一。因为实验一就可以完成实验要求了！

   

四、  原理图的设计

 1、单片机89C51

   89C51有40个引脚，按功能可分为电源、时钟、控制和I/O引脚。

   VCC芯片电源，接+5V，VSS接地GND。

   XTAL1、XTAL2：晶体振荡电路反相输入端和输出端。

   四条控制线：

   ALE/PROG:地址锁存允许/片内EPROM编程脉冲。

   PSEN：外ROM读选通信号。

   RST：复位信号输入端。

   EA/VPP:内外ROM选择端/片内EPROM编程电源。

   I/O线：

   P0.0~0.7：输出能力最强的端口，可带8个TTL负载。当作I/O端口时，端口内部输出电路呈”开路结构“，当驱动MOS负载时，应接一个10K左右的上拉电阻，否则无法输出高电平。当作扩展方式用时，P0口成为外部存储器提供低八位地址和数据的”复用总线“。

   P1.0~1.7：功能单一的I/O端口，负载能管理为4个TTL负载。

   P2.0~2.7：功能与P0端口类似，不过是作普通的I/O端口和提供系统扩展时的总线方式（高八位地址总线）。

   P3.0~3.7：具有两种用途，作I/O端口时功能同P2端口；引脚还具有第二功能，一般不做I/O端口，主要突出使用第二功能。

   单片机89C51引脚图如下：

 

2、电源电路

   电源电路用到了LM7805，LM7912，LM7812等稳压芯片。其中LM7805是一个输出为正5V直流电压的稳压器，LM7812是一个输出为正12V直流电压的稳压器，LM7912是一个输出为负12V直流电压的稳压器。下面具体讲一下 LM7805：

C1、C2分别是输入端和输出端的滤波电容，取值如图，作用是将脉动直流变换成比较平滑的直流，滤波电路用于滤去整流输出电压中的纹波。输入电压即纹波电压中的低值点，必须高于所需输出电压2V以上。

   电源电路原理图如下：

3、晶振电路

   89C51内部有一个用语构成内部振荡器的高增益反相放大电路，X1、2分别是该放大器的输入和输出端，外接石英晶体以及C19、C21（取值如图）接在放大器的反馈回路中，构成并联振荡电路。单片机的工作频率取决于外接晶体的振荡频率，晶振频率越低系统越稳定。

晶振电路原理图如下：

  

4、复位电路

   复位电路的基本功能是：系统上电时提供复位信号，直至系统电源稳定后，撤销复位信号。RC复位电路可以实现上述基本功能，所画的复位电路为高电平有效。

  复位电路原理图如下：

5、按键电路

    常用的非编码键盘,每个键都是一个常开开关电路。因为记数器的记数速度非常快,按键、触点等接触时会有多次接通和断开的现象。我们感觉不到，可是记数器却都记录了下来。比如，虽然只按了1下,记数器可能记了3下。因此，使用按键的记数电路都会增加单稳态电路记数错误，所以计数器输入脉冲最好不要直接接普通的按键开关。利用电容的放电延时，采用并联电容法，即可以实现硬件消抖，如图开关并联上容值为0.1UF的电容。当然RS触发器也是常用的硬件去抖，同时也有软件去抖，这里就不过多介绍。

按键电路原理图如下：

六、采样电路

在这里介绍下TLC2551芯片，其引脚图：

下面是对其引脚功能的描述

下图是AD采样电路：

七、放大电路

  

放大电路部分是采用反相求和放大电路

它的仿真电路为：

仿真结果为负，可以在实物截图时，调换传感器的GND与输入线，即将4个GND接出即可。

八、显示电路

采用数码管显示电路，数码管成本低，可以满足实验要求，通过段选和位选来控制数码管那个亮，哪段亮。

显示电路原理图如下：

五、PCB设计

   在测试完原理图无误后，便开始PCB版图的绘制。首先尽量把相近的元器件有序的排在附近，同时尽量保持整个版图呈矩形状。所有地线走线尽量宽，25-50mil。所有IC电源/地间的电容走线尽量短，并不使用过孔。双面板中没有地线层，晶振电容地线应使用尽量宽的短线连接至器件上离晶振最近的GND引脚，且尽量减少过孔，基本运用系统的自动布线，然后稍作手动修改。

六、实验所遇问题及解决办法

   1、画原理图时，对某些电路的连接方式不了解，在百度文库和知道里找寻资料的同时也积极询问同学，从而更高效的了解所需电路。

   2、有很多少见的元器件在软件的库里往往找不到，所以咨询了学长，了解到要先知道元器件的用途及分类，再从老师提供的库中按分类寻找就简单多了；若实在找不到，也能通过找到芯片的资料，查看其封装，采用类似的排针进行代替。

   3、画图常会出现小错误，比如放置标号时，未放在有效位置，在排错时因为对相关专业英语术语的不熟悉，不知道错误所在，然后经翻译查询得知并改正。

   4、PCB版图的绘制时，问题不多，主要是软件规则的局限性导致一些小麻烦，很多地方被默认成错误，不过稍作系统设置就好了。

七、心得体会

   通过这次为期两周的短学期，我学到了原理图和PCB版图的绘制，熟悉掌握了AD10的使用，对单片机89C51也有了进一步的认识，虽然还没有进行深入的了解，软件程序方面也没有进行研究与学习，但是对大概用途已经有所了解，单片机的功能之强大，让我对以后的学习充满了好奇与期待。在这段期间，我作为一个初学者，遇到了许多或大或小的问题，在同学和学长的帮助下，一步步的解决了所遇到的困难，也在每次上网查询资料的过程中一点点的了解了各种神奇的东西（数码管、LM7805、LM7812、LM7912、TLC2551）的性能与用途。虽然觉得期间的过程很艰辛繁琐，但是收获仍超乎我的想象，对于以后毕业设计的帮助也是不可小觑的。

八、参考文献

还有网上的参考文档，在此不一一列举。原理图：

PCB:

 

第二篇：PCB设计经验总结报告

1、走线宽度： 铜箔的宽度只与电流有关，与电压无关。1mm铜箔可通过1A电流，如果电流很大，不建议大幅度增加铜箔宽度，可以在铜箔中间镀锡。电压高的话，只需增加与邻近铜箔的距离，无需调整铜箔宽度，必要时可以在覆铜板上开槽以增加耐压强度。

2、覆铜

切换到要铺铜的层，按p再按G，在设置中选择网络，勾选去死铜，选择全铜或风格铜并设置风格大小，完毕后圈出你要覆的区域后右键，OK

3、铜模厚度

常见的都是12微米，18微米，35微米（行业内叫做1OZ）；有些特别需求的还有7微米，9微米，甚至厚的还有70微米的，看你具体何种用途？铜箔厚一般用来走大电流，但是越厚的铜箔越难制作精细线路，现在手机里面的控制板一般是75微米线宽间距，所以手机PCB用的铜厚一般是35微米多