AltiumDesigner設(shè)計(jì)報(bào)告之51最小系統(tǒng)

1、Altium Designer課程設(shè)計(jì)寧德師范學(xué)院Altium Designer課程設(shè)計(jì) 題目名稱：51最小系統(tǒng)原理圖繪制及PCB板計(jì) 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)： 姓 名： 指導(dǎo)老師： 日 期： Altium Designer課程設(shè)計(jì)任務(wù)書主要內(nèi)容：課程設(shè)計(jì)目的（1）掌握51最小系統(tǒng)的基本原理；（2）掌握并能熟練運(yùn)用Altium Designer仿真軟件；（3）采用Altium Designer軟件，做出仿真結(jié)果及畫出pcb板?；疽螅海?）按學(xué)校規(guī)定的格式編寫設(shè)計(jì)論文。（2）論文主要內(nèi)容有：課題名稱。設(shè)計(jì)任務(wù)和要求。Altium Designer的應(yīng)

2、用。收獲體會(huì)、存在問(wèn)題和進(jìn)一步的改進(jìn)意見(jiàn)等。主要參考資料1 程昱主編精通 Protel DXP電路設(shè)計(jì) 清華大學(xué)出版社2 周潤(rùn)景，張麗敏.Altium Designer原理圖和PCB 設(shè)計(jì).電子工業(yè)出版社.20093 張毅剛. 單片機(jī)原理及應(yīng)用. 北京：高等教育出版社20044 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，2012.15 谷樹忠.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，2010.16 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，20007 閻石.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)-5版.

3、北京：高等教育出版社，2006目 錄1 任務(wù)和要求11.1課程設(shè)計(jì)目的11.2任務(wù)和要求12 Altium Designer軟件的簡(jiǎn)介13 51最小系統(tǒng)電路的功能分析24 新建工程過(guò)程35 添加原理圖及封裝庫(kù)55.1 添加元器件55.2 添加封裝過(guò)程65.3 原理圖的生成76 制作封裝庫(kù)87 PCB的布線87.1 PCB的布線過(guò)程87.2 PCB98 心得體會(huì)10參考文獻(xiàn)11Altium Designer課程設(shè)計(jì)1 任務(wù)和要求1.1課程設(shè)計(jì)目的 （1）掌握51最小系統(tǒng)基本原理； （2）掌握并能熟練運(yùn)用Altium Designer仿真軟件； （3）采用Altium Desi

4、gner軟件，做出仿真結(jié)果及畫出pcb板。1.2任務(wù)和要求（1）按學(xué)校規(guī)定的格式編寫設(shè)計(jì)論文。（2）論文主要內(nèi)容有：課題名稱。設(shè)計(jì)任務(wù)和要求。Altium Designer軟件應(yīng)用以及仿真結(jié)果、畫出pcb板。收獲體會(huì)、存在問(wèn)題和進(jìn)一步的改進(jìn)意見(jiàn)等。（3）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。  （4）掌握繪制原理圖的各種工具、利用軟件繪制原理圖，掌握編輯元器件的方法構(gòu)造原理圖元件庫(kù)。  （5）熟練掌握手工繪制電路版的方法，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)。  

5、2 Altium Designer軟件的簡(jiǎn)介電路設(shè)計(jì)自動(dòng)化 EDA（Electronic Design Automation）指的就是將電路設(shè)計(jì)中各種工作交由計(jì)算機(jī)來(lái)協(xié)助完成。如電路原理圖（Schematic）的繪制、印刷電路板（PCB）文件的制作、執(zhí)行電路仿真（Simulation）等設(shè)計(jì)工作。隨著電子科技的蓬勃發(fā)展，新型元器件層出不窮，電子線路變得越來(lái)越復(fù)雜，電路的設(shè)計(jì)工作已經(jīng)無(wú)法單純依靠手工來(lái)完成，電子線路計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)已經(jīng)成為必然趨勢(shì)，越來(lái)越多的設(shè)計(jì)人員使用快捷、高效的CAD設(shè)計(jì)軟件來(lái)進(jìn)行輔助電路原理圖、印制電路板圖的設(shè)計(jì)，打印各種報(bào)表。Altium Designer 是原Protel

6、軟件開發(fā)商Altium公司推出的一體化的電子產(chǎn)品開發(fā)系統(tǒng)，主要運(yùn)行在Windows XP操作系統(tǒng)。這套軟件通過(guò)把原理圖設(shè)計(jì)、電路仿真、PCB繪制編輯、拓?fù)溥壿嬜詣?dòng)布線、信號(hào)完整性分析和設(shè)計(jì)輸出等技術(shù)的完美融合，為設(shè)計(jì)者提供了全新的設(shè)計(jì)解決方案，使設(shè)計(jì)者可以輕松進(jìn)行設(shè)計(jì)，熟練使用這一軟件必將使電路設(shè)計(jì)的質(zhì)量和效率大大提高。Altium Designer 除了全面繼承包括Protel 99SE、Protel DXP在內(nèi)的先前一系列版本的功能和優(yōu)點(diǎn)外，還增加了許多改進(jìn)和很多高端功能。該平臺(tái)拓寬了板級(jí)設(shè)計(jì)的傳統(tǒng)界面，全面集成了FPGA設(shè)計(jì)功能和SOPC設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)功能，從而允許工程設(shè)計(jì)人員能將系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的

7、FPGA與PCB設(shè)計(jì)及嵌入式設(shè)計(jì)集成在一起。 由于Altium Designer 在繼承先前Protel軟件功能的基礎(chǔ)上，綜合了FPGA設(shè)計(jì)和嵌入式系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)功能，Altium Designer 對(duì)計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)需求比先前的版本要高一些。3 51最小系統(tǒng)電路的功能分析（1）時(shí)鐘電路51 最小系統(tǒng)上的時(shí)鐘管腳：XTAL1（19 腳）：芯片內(nèi)部振蕩電路輸入端。XTAL2（18 腳）：芯片內(nèi)部振蕩電路輸出端。 XTAL1 和XTAL2 是獨(dú)立的輸入和輸出反相放大器，它們可以被配置為使用石英晶振的片內(nèi)振蕩器，或者是器件直接由外部時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)。如圖

8、1所示。圖1 18.19引腳（2）復(fù)位電路5l 最小系統(tǒng)的復(fù)位引腳RST（ 第9 管腳） 出現(xiàn)2個(gè)機(jī)器周期以上的高電平時(shí)，系統(tǒng)就執(zhí)行復(fù)位操作。如果RST 持續(xù)為高電平，系統(tǒng)就處于循環(huán)復(fù)位狀態(tài)。 復(fù)位電路如圖2所示。圖2 復(fù)位電路（3）晶振電路晶振作用非常大，全稱叫晶體振蕩器，它結(jié)合內(nèi)部電路產(chǎn)生所需的時(shí)鐘頻率，晶振提供的時(shí)鐘頻率越高，那么運(yùn)行速度就越快，一切指令的執(zhí)行都是建立在晶振提供的時(shí)鐘頻率。晶振的作用是為系統(tǒng)提供基本的時(shí)鐘信號(hào)。通常一個(gè)系統(tǒng)共用一個(gè)晶振，便于各部分保持同步。有些通訊系統(tǒng)的基頻和射頻使用不同的晶振，而通過(guò)電子調(diào)整頻率

9、的方法保持同步。如圖3所示。圖3 晶振電路（4）EA/VPP（31 腳） 的功能和接法 51 最下系統(tǒng)的EA/VPP（31 腳） 如圖4所示，它是內(nèi)部和外部程序存儲(chǔ)器的選擇管腳。當(dāng)EA 保持高電平時(shí)，系統(tǒng)訪問(wèn)內(nèi)部程序存儲(chǔ)器；當(dāng)EA 保持低電平時(shí)，則不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器，只訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器。對(duì)于現(xiàn)今的絕大部分系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，其內(nèi)部的程序存儲(chǔ)器（一般為flash）容量都很大，因此基本上不需要外接程序存儲(chǔ)器，而是直接使用內(nèi)部的存儲(chǔ)器。4 新建工程過(guò)程（1）打開Fileopenprojectintegrated project

10、從而新建一個(gè)integrated projec。如圖4所示。圖4 新建工程窗口圖（2）右擊PCB.PrjPCB保存該project至指定目錄并將用戶名更改為“51最小系統(tǒng)”。（3）選中該“51 最小系統(tǒng)”工程，右擊，選擇add new to projectSchematic,如圖5所示。圖5 繪制原理圖文件（4）選中該“51 最小系統(tǒng)”工程，右擊，add new to projectPCB,如圖6所示。圖6 創(chuàng)建PCB圖（5）選中該“51 最小系統(tǒng)”工程，右擊，add new to projectschematic library,如圖7所示。圖7 創(chuàng)建原理圖庫(kù)（6）選中該“51 最小系統(tǒng)”工

11、程，右擊，add new to projectPCB library,即添加PCB元件庫(kù)。如圖8所示。圖8 添加PCB元件庫(kù)5 添加原理圖及封裝庫(kù)5.1 添加元器件在元件庫(kù)（B2011052240）.schlib中找出自己要用的元器件。并拖到“*.hcsdoc”，如圖9所示。圖9 添加元器件5.2 添加封裝過(guò)程（1）完成如上步驟后，將自己所需要用到的所有元器件進(jìn)行封裝?，F(xiàn)在就拿我畫的按鍵進(jìn)行封裝步驟如下：（2）在右上角library中找到按鍵的標(biāo)志，點(diǎn)擊摁住拖到“元件庫(kù)（B2011052240）. schlib”。（3）點(diǎn)擊Tools下的Model Manager，然后在Model Manag

12、er中找到SW，點(diǎn)擊添加Add Footprint，進(jìn)行封裝點(diǎn)擊Browse，選中SW,ok完成一定記得保存。封裝結(jié)果如圖10所示。圖10 按鍵封裝結(jié)果按鍵的參數(shù)參數(shù)如圖11所示，在這里也可以再次修改數(shù)據(jù)。圖11 按鍵參數(shù)（4）其他元器件同理，將所有的元器件都添加封裝完成后。5.3 原理圖的生成將電路圖上得所有元器件繪制、做好封裝并將其全部保存到元器件庫(kù)里面。然后，在庫(kù)里面將所需的元器件一個(gè)個(gè)調(diào)用到Schematic頁(yè)面上，并將各個(gè)元器件放置到合適的位置。各個(gè)元器件上面還有不同的器件名稱和管腳的電氣符號(hào)，通過(guò)雙擊元器件就可以對(duì)元器件的電氣符號(hào)進(jìn)行標(biāo)注或修改。對(duì)于原理圖上得電氣端口可以在頁(yè)面上方

13、的選項(xiàng)框里面找到相對(duì)應(yīng)的端口原件，點(diǎn)擊就可以直接運(yùn)用，并將其與對(duì)應(yīng)的線路連接在一起。電氣總線也是可以在頁(yè)面上方的相應(yīng)位置找到相應(yīng)的繪線按鈕，點(diǎn)擊將總線繪制在相應(yīng)的位置，并與其他線路連接起來(lái)。如圖12所示。圖12 51原理圖6 制作封裝庫(kù)把剛才制作的“原件庫(kù)”在添加到工程中。這時(shí)工程中有兩個(gè)庫(kù)，一個(gè)包含雜原件的軟件自帶庫(kù)，一個(gè)我們自己的庫(kù)。打開庫(kù)，雙擊原件，即可把原件依次添加到操作界面里。然后我們把原件用線連接起來(lái)。注意當(dāng)原件較多時(shí)，我們可以用網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)的方法來(lái)代替。這個(gè)過(guò)程是根據(jù)實(shí)際的各元器件的尺寸大小來(lái)進(jìn)行制作。（1）新建封裝庫(kù)在新建的工程51最小系統(tǒng).PrjPCB單擊右鍵Add New to

14、 Project PCB Library；（2）制作新元器件封裝庫(kù)ToolsComponent Wizard。7 PCB的布線7.1 PCB的布線過(guò)程（1）執(zhí)行菜單命令FilenewPCB,為項(xiàng)目添加新的PCB文件，同時(shí)啟動(dòng)PCB編輯器。 （2）執(zhí)行菜單命令DesignImport Changes From 51最小系統(tǒng).PrjPcb,將原理圖設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)導(dǎo)入PCB文件，打開工程（項(xiàng)目）更新，更新文件并改錯(cuò)。（3）若生成更新時(shí)有錯(cuò)則應(yīng)該到原理圖上面或到菜單欄上單擊設(shè)計(jì)瀏覽沖突進(jìn)行更改。（4）布線過(guò)程中應(yīng)遵循布線規(guī)則，避免串?dāng)_，該設(shè)計(jì)所涉及的規(guī)則大致如下：PCB設(shè)計(jì)中應(yīng)避免產(chǎn)生銳角和直角，產(chǎn)生不必要

15、的輻射，同時(shí)工藝性能也不好。在布線中盡量采用135度拐角。布線應(yīng)該盡量滿足以下要求：總的連線盡可能短，關(guān)鍵信號(hào)線最短；高電壓、大電流信號(hào)與小電流、低電壓的弱信號(hào)完全分開；模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)分開；高頻信號(hào)與低頻信號(hào)分開；高頻元器件的間隔要充分。同類型插裝元器件在X或Y方向上應(yīng)朝一個(gè)方向防止同一種類型的有極性分立元件也要力爭(zhēng)在X或Y方向上保持一致，便于生產(chǎn)和檢驗(yàn)。元件布局時(shí)，應(yīng)適當(dāng)考慮使用同一種電源的器件盡量放在一起，以便于將來(lái)的電源分割。元器件應(yīng)放置緊湊、整齊、美觀。如圖13所示。圖13 布線圖7.2 PCB圖14 布線完成圖8 心得體會(huì)回顧本次課程設(shè)計(jì)，難點(diǎn)頗多，主要集中于以下幾點(diǎn)： 

16、;（1）之前從未接觸過(guò)類似Altium Designer這樣的設(shè)計(jì)軟件，且沒(méi)有過(guò)相關(guān)使用電腦進(jìn)行電路設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)。 （2）Altium Designer的全英文界面使得對(duì)于這款軟件的上手難度大大增加。 （3） 對(duì)于元器件的認(rèn)識(shí)和對(duì)于PCB板、封裝的基本概念不夠成熟，致使設(shè)計(jì)進(jìn)度推進(jìn)緩慢。 （4）PCB布線對(duì)于整體布局能力的要求較高。通過(guò)為期兩周的課程設(shè)計(jì)，以上的問(wèn)題大都得到了圓滿的解決。自己在設(shè)計(jì)51最小系統(tǒng)的過(guò)程中也積累了一定的PCB設(shè)計(jì)繪制經(jīng)驗(yàn)和能力，這對(duì)于解決日后學(xué)習(xí)工作中遇到的相關(guān)問(wèn)題都是難能可貴的財(cái)富。這次的課程設(shè)計(jì)與其他的有

17、著不同的地方，首先我花了大約一周的時(shí)間把Altium Designer軟件自學(xué)了，雖然不是完全透徹，但對(duì)于這次做的課程設(shè)計(jì)要用到的地方是沒(méi)什么大問(wèn)題了，然后拿到題目之后，開始分析51最小系統(tǒng)的基本原理，研究如何畫原理圖畫板。會(huì)使用Altium Designer軟件是對(duì)我們這個(gè)專業(yè)最基本的要求。維持大約兩周的課程設(shè)計(jì)結(jié)束了，在這次課程設(shè)計(jì)中不僅檢驗(yàn)了我自學(xué)的能力，也培養(yǎng)了我如何獨(dú)立的完成一件事情的能力，同時(shí)又加強(qiáng)了我與老師同學(xué)交流的水平，我想著對(duì)于以后不管在學(xué)習(xí)還是工作中都會(huì)很大的幫助的，在課程設(shè)計(jì)期間也會(huì)遇到這樣或者那樣的問(wèn)題，但是可以學(xué)到很多之前沒(méi)接觸過(guò)的東西，不僅可以鞏固了以前所學(xué)過(guò)的知識(shí)，而且學(xué)到了很多在書本上所沒(méi)有學(xué)到過(guò)的知識(shí)。通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)使我懂得了理論與實(shí)際相結(jié)合是重要性，只有理論知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合起來(lái)，從理論中得出結(jié)論，才能真正為社會(huì)服務(wù)，從而提高自己的獨(dú)立思考的能力。在設(shè)計(jì)的過(guò)程中可以說(shuō)的是困難重重，不過(guò)會(huì)及時(shí)的與老師同學(xué)探討，這次的課程設(shè)計(jì)使我對(duì)課本知識(shí)又進(jìn)一步的加深理解，把原來(lái)不懂的知識(shí)點(diǎn)重新理了一遍，讓我明白了掌握書本知識(shí)點(diǎn)的重要性，同時(shí)也要加強(qiáng)獨(dú)立思考和解決問(wèn)題的能力。 參考文獻(xiàn)1 程昱主編精通