Altium_Designer紅外遙控電子鐘課程設(shè)計(jì).doc

寧德師范學(xué)院altium desigener課程設(shè)計(jì)實(shí)習(xí)項(xiàng)目： 紅外遙控電子鐘 系 別： 物理與電氣工程系 專 業(yè)： 電氣工程及其自動(dòng)化 學(xué) 號(hào)： qq2316670882 姓 名： 要畫(huà)板文件的聯(lián)系我 指導(dǎo)老師： 日 期： 2014年6月6日 altium designer課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)課程設(shè)計(jì)目的： 1.熟悉altium designer軟件的界面； 2.掌握并能熟練運(yùn)用altium designer軟件制作元件庫(kù)； 3.掌握并熟練運(yùn)用altium designer軟件設(shè)計(jì)電路原理圖及pcb板布線；主要內(nèi)容： 設(shè)計(jì)一個(gè)電子鐘有以下功能： 1.設(shè)計(jì)一個(gè)電子鐘采用紅外遙控的方法調(diào)節(jié)電子鐘的年、月、日、時(shí)、分、秒； 2.顯示年月日時(shí)分秒； 3.對(duì)時(shí)間進(jìn)行設(shè)定； 4.鬧鈴功能； 5.整點(diǎn)報(bào)時(shí)功能； 6.顯示溫度；基本要求： 1.擬定設(shè)計(jì)方案； 2.繪制紅外遙控電子鐘電路原理圖并設(shè)計(jì)pcb板；主要參考資料：1張惠崢,張鵬.基于altiumdesigner的電子產(chǎn)品一體化設(shè)計(jì)j.無(wú)線電通信技術(shù),20082華文龍.altiumdesigner中的機(jī)電一體化設(shè)計(jì)j.cad/cam與制造業(yè)信息化,20093劉暢.altiumdesigner多圖紙?jiān)韴D設(shè)計(jì)方法探討j.科技資訊,20104 郭天祥.新概念51單片機(jī)c語(yǔ)言教程.電子工業(yè)出版社，20095 謝龍漢.魯力.張桂東.altium designer原理圖與pcb設(shè)計(jì)及仿真.電子工業(yè)出版社，20126 谷樹(shù)忠.altium designer教程：原理圖、pcb設(shè)計(jì)與仿真.北京： 電子工業(yè)出版社，20107 謝自美.電子線路設(shè)計(jì)-實(shí)驗(yàn)-測(cè)試.武漢華中科技大學(xué)出版社，20008 閻石.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)-5版.北京：高等教育出版社，2006 目 錄1 任務(wù)與要求12 紅外電子鐘的基本功能分析12.1 紅外遙控電子鐘的控制模塊12.2 顯示年月日時(shí)分秒22.3 鬧鈴整點(diǎn)報(bào)時(shí)功能22.4 能用紅外線對(duì)電子鐘進(jìn)行遙控32.5 溫度采集ds18b20模塊32.6 復(fù)位電路的設(shè)計(jì)33 創(chuàng)建新的元器件原理圖及pcb封裝44 電路原理圖的繪制過(guò)程及pcb板的制作過(guò)程95 課程設(shè)計(jì)總結(jié)14參考文獻(xiàn)15altium designer課程設(shè)計(jì)紅外遙控電子鐘的設(shè)計(jì)1 任務(wù)與要求 （ 1 ）了解原理圖設(shè)計(jì)基礎(chǔ)、學(xué)習(xí) altium designer 軟件的功能及使用方法。 （ 2 ）掌握繪制原理圖的各種工具、利用軟件繪制原理圖。 （ 3 ）掌握編輯元器件的方法構(gòu)造原理圖元件庫(kù)。 （ 4 ）熟練掌握手工繪制電路版的方法。 （ 5 ）掌握繪制編輯元件封裝圖的方法，自己構(gòu)造印制板元件庫(kù)。 （ 6 ）了解電路板設(shè)計(jì)的一般規(guī)則、利用軟件繪制原理圖并生成印制板圖。 （ 7 ）并按要求撰寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告。2 紅外電子鐘的基本功能分析2.1 紅外遙控電子鐘的控制模塊tc89c54是一種帶有4k字節(jié)的閃爍可編程并且可擦除的只讀式存儲(chǔ)器（fperomfalshprogrammableanderasablereadonlymemory）的低電壓，高性能cmos8位微處理器，俗稱單片機(jī)。該器件采用高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的mcs-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位cpu和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中，stc89c54是一種高效微控制器，為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。引腳如圖1所示： 圖1 at89x51引腳2.2 顯示年月日時(shí)分秒 圖2 顯示電路ds1302的在實(shí)時(shí)顯示時(shí)間中的應(yīng)用，如圖3所示。它可以對(duì)年、月、日、周、日、時(shí)、分、秒進(jìn)行計(jì)時(shí)，且具有閏年補(bǔ)償?shù)榷喾N功能。 圖3 ds13202.3 鬧鈴整點(diǎn)報(bào)時(shí)功能本設(shè)計(jì)采用揚(yáng)聲器報(bào)警，當(dāng)定時(shí)時(shí)間到時(shí)，蜂鳴器發(fā)出聲響。蜂鳴器接線如圖4所示。 圖4 報(bào)時(shí)電路2.4 能用紅外線對(duì)電子鐘進(jìn)行遙控 紅外接收需要連接輸出out一個(gè)借口即可，如圖5所示 圖5 紅外遙控電路2.5 溫度采集ds18b20模塊 由于ds18b20具有超小的體積，超低的硬件開(kāi)消，抗干擾能力強(qiáng)，精度高，附加功能強(qiáng)等特點(diǎn)，所以使得ds18b20受到更多的使用，ds18b20的主要特征：全數(shù)字溫度轉(zhuǎn)換及輸出；先進(jìn)的單總線數(shù)據(jù)通信；最高12位分辨率，精度可達(dá)0.5攝氏度；12位分辨率時(shí)的最大工作周期為750毫秒；可選擇寄生工作方式；檢測(cè)溫度范圍為-55c+125c（-67f+257f）;內(nèi)置eeprom，限溫報(bào)警功能。 圖6 溫度采集電路2.6 復(fù)位電路的設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單復(fù)位電路的好處在于不受工作電壓范圍的限制，而專用復(fù)位集成電路，必須注意復(fù)位電壓和工作電壓是否匹配。這類專用的復(fù)位集成芯片除集成復(fù)位電路外，還有些集成看門(mén)狗、eeprom存儲(chǔ)器等其他功能模塊。復(fù)位電路可采用簡(jiǎn)單的電阻、電容及按鍵開(kāi)關(guān)構(gòu)成上電自動(dòng)復(fù)位和手動(dòng)復(fù)位，也可選擇專用的復(fù)位集成芯片。復(fù)位電路連接示意圖如圖7所示： 圖7 復(fù)位電路3 創(chuàng)建新的元器件原理圖及pcb封裝 首先打開(kāi)altium designer，然后啟動(dòng)filenewprojectintegrated library命令，創(chuàng)建一個(gè)新的集成元件庫(kù)，再新建一個(gè)原理圖庫(kù)，并保存到指定文件夾，按照自己的需求命名。以89x51為例：創(chuàng)建工程文件： 圖8 新建工程 創(chuàng)建元件的原理圖及封裝：點(diǎn)擊菜單欄上toolnew conponment ,輸入新元件的名字。 圖9 創(chuàng)建新元件 圖10 新建pcb板 在空白處點(diǎn)擊右鍵，點(diǎn)擊place rectangle ,可以畫(huà)出元件的大致大小。 圖11 畫(huà)元件原理圖 再點(diǎn)pin，可以給元件添加針腳。雙擊針腳，在相應(yīng)位置可以對(duì)引腳的名字按要求進(jìn)行修改，取非的引腳選擇dot選項(xiàng)： 圖12 引腳設(shè)置 畫(huà)好的89x1原理圖如圖所示： 圖13 at89x51原理圖 再新建元件庫(kù)的封裝，點(diǎn)擊filenewlibrarypcb library,設(shè)置合適的網(wǎng)格和單位。點(diǎn)擊toolcomonpent wizard ,再設(shè)置元件正確的焊點(diǎn)尺寸和焊點(diǎn)間距離，封裝針腳的個(gè)數(shù)，保存。 圖14 封裝向?qū)?選擇元件的引腳封裝類型，選擇芯片類型的，如圖15所示： 圖15 選擇引腳類型 設(shè)置焊盤(pán)的大小，選擇內(nèi)徑為40mil，外徑為80mil。 圖16 設(shè)置焊盤(pán)大小 設(shè)置豎排兩個(gè)引腳的距離為100mil，橫排兩個(gè)引腳的距離為60mil。如圖17所示： 圖17 設(shè)置引腳間距離 芯片89x51的引腳個(gè)數(shù)為40個(gè)，選擇引腳個(gè)數(shù)為40，完成。如圖18所示： 圖18 設(shè)置引腳個(gè)數(shù) 圖19 40個(gè)引腳的封裝命名封裝為89x51,，保存，添加到庫(kù)。為畫(huà)好的元件添加封裝，點(diǎn)擊tools model manager ,點(diǎn)擊add footprint ,選擇剛才畫(huà)好的封裝即可。 圖20 給89x51添加封裝 至此元件89x51基本繪制完成，保存并添加到庫(kù)，繪制電路原理圖的時(shí)候拖出即可使用。紅外遙控電子鐘的芯片7805,ds18b20,ds1302,lcd等元件都是用類似的方法制作完成，其他元件，例如電阻，電容，滑動(dòng)變阻器，led等在軟件自帶的元件庫(kù)里面都可以找的到。拖到原理圖中后，設(shè)置正確的參數(shù)即可。4 電路原理圖的繪制過(guò)程及pcb板的制作過(guò)程在菜單file new下分別新建工程文件，原理圖文件及pcb板文件，都采用相同的命名“紅外遙控電子鐘”保存到想要保存的位置。圖21 新建工程圖22 新建原理圖在軟件右下角點(diǎn)擊systemlibraries ,再點(diǎn)擊install添加自己制作的元件庫(kù)。 圖23 添加元件庫(kù) 拖出來(lái)放到原理圖界面就可以使用，按電路圖選擇安放元件的位置。圖24 布置原理圖 點(diǎn)擊菜單欄按鈕進(jìn)行連線。對(duì)每個(gè)元件按原理圖正確命名，不能重復(fù)。元件安放的位置應(yīng)根據(jù)電路圖合理安排。選擇合適的電容，電阻，變阻器，led。點(diǎn)擊菜單欄上這兩個(gè)按鈕，分別添加接地極，電源極，再點(diǎn)擊添加網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)，雙擊可以修改網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)名稱，接線完成后保存，如圖下圖14所示： 圖25 紅外遙控電子鐘原理圖原理圖完成后繪制pcb板，再點(diǎn)擊菜單欄design update pcb document .按鈕，將原理圖更新到pcb板文件。點(diǎn)擊前兩個(gè)按鈕,可以糾錯(cuò)和改正原理圖中的錯(cuò)誤，不能改正的要去原理圖中尋找問(wèn)題所在，一般是元件沒(méi)有命名或者引腳的封裝有誤等。 圖26 更新到pcb板 圖27 布置pcb板pcb板文件界面網(wǎng)格設(shè)置成20mil比較合適。按照原理圖將元件按照不同模塊排放位置，適當(dāng)改變位置，按住鼠標(biāo)左鍵，點(diǎn)擊空格鍵可以對(duì)元件進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，讓線路盡量少交叉，刪除棕紅色底層后就可以開(kāi)始連線。對(duì)于個(gè)別線路不可避免的產(chǎn)生交叉的，可以使用兩個(gè)涂層進(jìn)行跳線。 圖28 不同涂層右擊pcb板文件空白處選擇designrules對(duì)線寬,gnd,vcc粗細(xì)進(jìn)行定義。設(shè)置普通的線寬為20mil,vcc,gnd 線寬為50mil。元件布置合理后，點(diǎn)擊菜單欄按鈕進(jìn)行接線，注意原理圖中交叉的線路應(yīng)該繪制在不同的涂層，通過(guò)不段的調(diào)整盡量少跳線。如圖所示： 圖29 設(shè)置電路線路參數(shù) 圖30 gnd線路參數(shù) 圖31 vcc線路參數(shù) 圖32 在pcb板上布線 完成后重命名保存，結(jié)果如下圖所示： 圖33 紅外遙控電子鐘pcb板5 課程設(shè)計(jì)總結(jié)首先在熟悉altium designer操作環(huán)境的基礎(chǔ)上，大概的了解altium designer中建立一個(gè)原理圖時(shí)需要依照的工作流程：1.原理圖的繪制；2.pcb封裝；3.布局；4.走線，至于后面的那些步驟，自己在實(shí)踐中琢磨。下面這些內(nèi)容是我在學(xué)習(xí)時(shí)總結(jié)的一點(diǎn)小技巧： 1. 平移向上滑動(dòng)鼠標(biāo)滑輪則向上平移，向下滑動(dòng)則向下平移。按住shift鍵同時(shí)向下滾動(dòng)鼠標(biāo)滑輪會(huì)向右平移，反之向左平移。 2. 放大按住ctrl鍵同時(shí)向上滾動(dòng)鼠標(biāo)滑輪會(huì)放大。按鍵盤(pán)上的pgup鍵放大，按pgdn鍵縮小。按住鼠標(biāo)滑輪不動(dòng)，然后再向上滑動(dòng)會(huì)放大，向下會(huì)縮小。3. 空格鍵為旋轉(zhuǎn)。4. ctrl+*為在pcb板上添加焊點(diǎn)。另外在設(shè)計(jì)的過(guò)程中主要出下了兩個(gè)錯(cuò)誤，經(jīng)過(guò)研究學(xué)習(xí)找到了解決方案：1.從原理圖導(dǎo)入pcb時(shí)出現(xiàn) cant locate document錯(cuò)誤：畫(huà)圖時(shí)先建一工程文件-保存-再再工程里添加新的或現(xiàn)有文件的原理圖和pcb（新的原理圖和pcb進(jìn)行保存），然后再設(shè)計(jì)，那么導(dǎo)入時(shí)就不會(huì)出現(xiàn)這問(wèn)題。 2.has no driver錯(cuò)誤：原理圖不在當(dāng)時(shí)的工程下，拉進(jìn)去即可。參考文獻(xiàn)1張惠崢,張鵬.基于altiumdesigner的電子產(chǎn)品一體化設(shè)計(jì)j.無(wú)線電通信技術(shù),20082華文龍.altiumdesigner中的機(jī)電一體化設(shè)計(jì)j.cad/cam與制造業(yè)信息化,20093劉暢.altiumdesigner多圖紙?jiān)韴D設(shè)計(jì)方法探討j.科技資訊,20104 郭天祥.新概念51單片機(jī)c語(yǔ)言教程.電子工業(yè)出版社，20095 謝龍漢.魯力.張桂東.altium designer原理圖與pcb設(shè)計(jì)及仿真.電子工業(yè)出版社，20126 谷樹(shù)忠.altium designer教程：原理圖、pcb設(shè)計(jì)與仿真.北京： 電子工業(yè)出版社，20107 謝自美.電子線路設(shè)計(jì)-實(shí)驗(yàn)-測(cè)試.武漢華中科技大學(xué)出版社，20008 閻石.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)-5版.北京：高等教育出版社，2006 14電子技術(shù)設(shè)計(jì)性實(shí)訓(xùn)成績(jī)?cè)u(píng)價(jià)表課程名稱altium designer 課程