电路原理图是表示电气产品或电路工作原理的重要技术文件,电路原理图主要由代表各种电子器件的图形符号、线路和结点组成。图4.1所示为一张电路原理图。该原理图是由Schematic模块设计完成的。Schematic模块具有如下功能:丰富而灵活的编辑功能、在线库编辑及完善的库管理功能、强大的设计自动化功能、支持层次化设计功能等。
(2) 印制电路板设计模块(PCB设计模块)
印制电路板(PCB)制板图是由电路原理图到制作电路板的桥梁。设计了电路原理图后,需要根据原理图生设计成印制电路板的制板图,然后在根据制板图制作具体的电路板。印制电路板设计模块具有如下主要功能和特点:可完成复杂印制电路板(PCB)的设计;方便而又灵活的编辑功能;强大的设计自动化功能;在线式库编辑及完善的库管理;完备的输出系统等。
(3) 电路信号仿真模块
电路信号仿真模块是一个功能强大的数字/模拟混合信号电路仿真器,能提供连续的模拟信号和离散的数字信号仿真。它运行在Protel的EDA/Client集成环境下,与Protel Advanced Schematic原理图输入程序协同工作,作为Advanced Schematic的扩展,为用户提供了一个完整的从设计到验证仿真设计环境。
在Protel中进行仿真,只需从仿真用元器件库中放置所需的元器件,连接好原理图,加上激励源,然后单击防真按钮即可自动开始。 2.PCB板设计
(1) 定元件的封装
① 打开网络表(可以利用一些编辑器辅助编辑),将所有封装浏览一遍,确保所有元件的封装都正确无误并且元件库中包含所有元件的封装,网络表中所有信息全部大写,一面载入出问题,或PCB BOM不连续。
② 标准元件全部采用公司统一元件库中的封装。
③ ④⑥⑤元件库中不存在的封装,应自己建立元器件库。 (2) 建立PCB板框
① 根据PCB结构图,或相应的模板建立PCB文件,包括安装孔、禁
布区等相关信息。
② 尺寸标注。在钻孔层中应标明PCB的精确结构,且不可以形成封闭尺寸标注。
(3) 载入网络表
① 载入网表并排除所有载入问题,具体请看《PROTEL技术大全》。其他软件载入问题有很多相似之处,可以借鉴。
② 如果使用PROTEL,网表须载入两次以上(没有任何提示信息)才可以确认载入无误。
(4) 布局
① 首先要确定参考点。
一般参考点都设置在左边和底边的边框线的交点(或延长线的交点)上或印制板的插件的第一个焊盘。
② 一但参考点确定以后,元件布局、布线均以此参考点为准。布局推荐使用25MIL网格。
③ 根据要求先将所有有定位要求的元件固定并锁定。 ④ 布局的基本原则
A. 遵循先难后易、先大后小的原则。
B. 布局可以参考硬件工程师提供的原理图和大致的布局,根据信号流向规律放置主要原器件。
C. 总的连线尽可能的短,关键信号线最短。
D. 强信号、弱信号、高电压信号和弱电压信号要完全分开。 E. 高频元件间隔要充分。 F. 模拟信号、数字信号分开。
⑤ 相同结构电路部分应尽可能采取对称布局。
⑥ 按照均匀分布、重心平衡、版面美观的标准来优化布局。 (5) PCB设计遵循的规则 ① 地线回路规则:
图17 地线回路规则
环路最小规则,即信号线与其回路构成的环面积要尽可能小,环面积要尽可能小,环面积越小,对外的辐射越少,接收外界的干扰也越小。针对这一规则,在地平面分割时,要考虑到地平面与重要信号走线的分布,防止由于地平面开槽等带来的问题;在双层板设计中,在为电源留下足够空间的情况下,应该将留下的部分用参考地填充,且增加一些必要的过孔,将双面信号有效连接起来,对一些关键信号尽量采用地线隔离,对一些频率较高的设计,需特别考虑其地平面信号回路问题,建议采用多层板为宜。
② 窜扰控制
窜扰(CrossTalk)是指PCB上不同网络之间因较长的平行布线引起的相互干扰,主要是由于平行线间的分布电容和分布电感的作用。克服窜扰的主要措施是:
A.加大平行布线的间距,遵循3W规则。 B.在平行线间插入接地的隔离线。 C.减少布线层与地平面的距离 ③ 屏蔽保护
图18 屏蔽保护
对应地线回路规则,实际上也是为了尽量减小信号的回路面积,多用于一些比较重要的信号,如时钟信号,同步信号;对一些特别重要,频率特别高的信号,应该考虑采用铜轴电缆屏蔽结构设计,即将所布的线上下
左右用地线隔离,而且还要考虑好如何有效的让屏蔽地与实际地平面有效结合。
④ 走线方向控制规则
相邻层的走线方向成正交结构,避免将不同的信号线在相邻层走成同一方向,以减少不必要的层间窜扰;当由于板结构限制(如某些背板)难以避免出现该情况,特别是信号速率较高时,应考虑用地平面隔离各布线层,用地信号线隔离各信号线。
⑤ 电源与地线层的完整性规则
对于导通孔密集的区域,要注意避免孔在电源和地层的挖空区域相互连接,形成对平面层的分割,从而破坏平面层的完整性,并进而导致信号线在地层 的回路面积增大。
四、 软件设计
1、软件流程图
本设计主程序使用了定时器,用来实现每0.5秒称重一次的功能,流程图如图19所示。键盘扫描程序如图20所示。
时钟中断入口逐列扫描Counter累加有键按下?置称重标志取键值返回 返回 图19 时钟中断程序流程图 图20 键盘扫描程序流程图
主程序软件流程如图21所示。
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