武汉理工大学《Protel应用课程设计》
通常信号线宽为: 0.2~0.3mm,(10mil)电源线一般为1.2~2.5mm 在条件允许的范围内,尽量加宽电源、地线宽度,最好是地线比电源线宽,它们的关系是:地线>电源线>信号线。
布线时主要按以下原则进行:
(1)一般情况下,首先应对电源线和地线进行布线,以保证电路板的电气性能。在条件允许的范围内,尽量加宽电源、地线宽度,最好是地线比电源线宽,它们的关系是:地线>电源线>信号线,通常信号线宽为:0.2~0.3mm,最细宽度可达0.05~0.07mm,电源线一般为1.2~2.5mm。对数字电路的 PCB可用宽的地导线组成一个回路, 即构成一个地网来使用(模拟电路的地则不能这样使用)
(2)预先对要求比较严格的线(如高频线)进行布线,输入端与输出端的边线应避免相邻平行,以免产生反射干扰。必要时应加地线隔离,两相邻层的布线要互相垂直,平行容易产生寄生耦合。
(3)振荡器外壳接地,时钟线要尽量短,且不能引得到处都是。时钟振荡电路下面、特殊高速逻辑电路部分要加大地的面积,而不应该走其它信号线,以使周围电场趋近于零; (4)尽可能采用45o的折线布线,不可使用90o折线,以减小高频信号的辐射;(要求高的线还要用双弧线)
(5)任何信号线都不要形成环路,如不可避免,环路应尽量小;信号线的过孔要尽量少; (6)关键的线尽量短而粗,并在两边加上保护地。
(7)通过扁平电缆传送敏感信号和噪声场带信号时,要用“地线-信号-地线”的方式引出。 (8)关键信号应预留测试点,以方便生产和维修检测用
(9)原理图布线完成后,应对布线进行优化;同时,经初步网络检查和DRC检查无误后,对未布线区域进行地线填充,用大面积铜层作地线用,在印制板上把没被用上的地方都与地相连接作为地线用。或是做成多层板,电源,地线各占用一层。
布线结果如图4-5所示。
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图4-5 自动售饮料机PCB电路图
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5 电路仿真
5.1 Altium Designer仿真
在完成了PCB板的制作后,下面对基于单片机的自动售饮料机电路的原理图进行仿真。作为一款驰名已久的板卡级设计软件,相比Protel 99 SE,Altium Designer在仿真功能上有了很大的进步,同样拥有强大的仿真功能。
使用Altium Designer仿真的基本步骤如下: (1)装载与电路仿真相关的元件库;
(2)在电路上放置仿真元器件(该元件必须带有仿真模型); (3)绘制仿真电路图,导入原理图即可; (4)在仿真电路图中添加仿真电源和激励源; (5)设置仿真节点及电路的初始状态;
(6)对仿真电路原理图进行ERC检查,以纠正错误; (7)设置仿真分析的参数; (8)运行电路仿真得到仿真结果;
(9)修改仿真参数或更换元器件,重复5~8的步骤,直至获得满意的仿真结果。 由于本次课程设计我是用单片机实现了一个具体应用功能,此设计用Altium Designer进行仿真应用效果不明显,而且我对Altium Designer的仿真功能运用不太熟练,因此我选择了用Proteus软件进行仿真。
5.2 Proteus仿真及分析
1.设置投币0.5元,未购买饮料,仿真图如图5-1所示。 仿真结果分析:
此时,LED_A灯亮,表示0.5元的饮料可以购买;LED_B和LED_C为熄灭状态,表示1.0元和1.5元的饮料不能购买。
数码管上显示0.5,表示投入金额为0.5元。符合设计要求。
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图5-1 投0.5硬币,未购买状态仿真图
2.设置投币1.0元,未购买饮料。仿真图如下:
图5-2 投1.0硬币,未购买状态仿真图
仿真结果分析:
此时LED_A和LED_B灯亮,表示0.5元和1.0元的饮料可以购买;LED_C处于熄灭状态,表示1.5元的饮料不能购买。
数码管上显示1.0,表示投入金额为1.0元。符合设计要求。 3.多次投入1.0元和0.5元硬币,未购买饮料。仿真图如下:
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图5-3 多次投1.0元和0.5元硬币,未购买状态仿真图
仿真结果分析:
此时LED_A、LED_B和LED_C都亮,表示0.5元、1.0元和1.5元的饮料均可购买; 多次投入1.0元和0.5元硬币,但最多只能投入9.5元,此时数码管上显示9.5。符合设计要求。
4.两次投入1.0元,购买1.5元的饮料。仿真结果如下:
图5-4 两次投入1.0元,购买1.5元饮料仿真图
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