AltiumDesigner原理圖與PCB設(shè)計(jì)課件

項(xiàng)目五設(shè)計(jì)單片機(jī)實(shí)驗(yàn)板電路PCB雙面學(xué)習(xí)目標(biāo)教學(xué)模式單片機(jī)電路原理圖設(shè)計(jì)。單片機(jī)電路原理圖元器件庫、PCB封裝庫的創(chuàng)建和調(diào)用。單片機(jī)電路雙面PCB設(shè)計(jì)。工作任務(wù)教學(xué)模式自制STC89C51元器件原理圖符號電路原理圖中全部元件統(tǒng)一編號。自制PCB元器件封裝類型。創(chuàng)建單片機(jī)電路項(xiàng)目集成元器件庫重難點(diǎn)內(nèi)容教學(xué)模式

1、元器件封裝類型庫的自制

2、總線、總線入口線、網(wǎng)絡(luò)標(biāo)簽、端口的使用方法

3、模塊化布局、布線規(guī)則設(shè)置

4、PCB布線的優(yōu)化教學(xué)模式相關(guān)知識1項(xiàng)目導(dǎo)讀本項(xiàng)目用到的電路原理圖是單片機(jī)課中的實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)板原理圖，根據(jù)單片機(jī)實(shí)驗(yàn)電路板電路工作原理，按電路功能將該電路劃分為5大模塊：電源電路部分——給整個(gè)最小單片機(jī)系統(tǒng)提供電源、下載電路部分——主要為調(diào)試程序和將調(diào)好程序下載到芯片上服務(wù)的、控制電路部分——是整個(gè)最小單片機(jī)系統(tǒng)的控制中心、按鈕矩陣電路部分——是整個(gè)最小單片機(jī)系統(tǒng)的輸入部分、顯示電路部分——是整個(gè)最小單片機(jī)系統(tǒng)的輸出部分。教學(xué)模式相關(guān)知識2常用電氣對象總線總線是一組具有相同電氣特性的并行信號線組合，如計(jì)算機(jī)內(nèi)部的地址總線、數(shù)據(jù)總線、控制總線等?？偩€入口總線入口是單一導(dǎo)線與總線的連接線。網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號具有實(shí)際的電氣連接意義，電路圖中具有相同網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號的導(dǎo)線，它們實(shí)際上是連接在一起的，當(dāng)需要連接的線段比較長，或因電路較復(fù)雜使繪制電連接線比較困難時(shí)，應(yīng)盡量使用放置網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號的方法來實(shí)現(xiàn)電氣連接。

端口復(fù)雜電路圖中任何兩個(gè)具有相同名稱的端口，同樣也實(shí)現(xiàn)了電氣連接。教學(xué)模式任務(wù)5.1自制STC89C51元器件原理圖符號STC89C51元器件原理圖符號演示教學(xué)模式任務(wù)5.1自制STC89C51元器件原理圖符號

當(dāng)前環(huán)境改為mySchlib.SchLib。執(zhí)行【工具】→【新元件】菜單命令，在【新元件】對話框的【名稱】文本框中輸入STC89C51。執(zhí)行【工具】→【文檔選項(xiàng)】菜單命令，彈出【庫編輯器工作臺】對話框，確認(rèn)當(dāng)前捕獲網(wǎng)格、可視網(wǎng)格的值均為10，其他參數(shù)一般不需要改變。執(zhí)行【放置】→【矩形】菜單命令，在第四象限靠近坐標(biāo)原點(diǎn)(X:0，Y:0)的位置放置一個(gè)矩形。執(zhí)行【放置】→【引腳】菜單命令，放置元件各引腳，設(shè)置引腳的屬性。雙擊元件名STC89C51，在默認(rèn)編號(DefaultDesignator)處輸入“U？”；在【DefaultComment】下拉列表框中輸入STC89C51。繪制好的STC89C51元件電路符號單擊標(biāo)準(zhǔn)工具欄上的【保存】按鈕，保存STC89C51原理圖符號。教學(xué)模式任務(wù)5.2繪制單片機(jī)電路原理圖1.原理圖工作環(huán)境的設(shè)置演示繪制單片機(jī)電路原理圖圖紙的劃分教學(xué)模式任務(wù)5.2繪制單片機(jī)電路原理圖2.各部分具體電路的繪制演示（1）顯示電路原理圖的繪制顯示電路原理圖部分的關(guān)鍵元件為4位一體七段數(shù)碼管HDSP-B03E。展開【元件庫】面板，加載DXP2004軟件安裝路徑庫中l(wèi)ibrary04\Library\AgilentTechnologies中的“AgilentLEDDisplay7-Segment,4-Digit.IntLib”集成元件，從中找到HDSP-B03E元器件，在圖紙左上部分放置一個(gè)HDSP-B03E元件。在元件庫MiscellaneousDevices.IntLib中取出LED0、Res2、PNP幾種元件。雙擊LED0、Res2、PNP元件符號，打開其屬性對話框，將LED0標(biāo)識符改為VD?、Res2值改為0.33k、取消選中PNP屬性對話框中【注釋】文本框后方的【可視】復(fù)選框(元件編號不設(shè)置)。按住Shift鍵，用鼠標(biāo)單擊元件LED0、Res2，同時(shí)選中這兩個(gè)元件，單擊標(biāo)準(zhǔn)工具欄中的【復(fù)制】按鈕，復(fù)制后，再點(diǎn)擊按鈕，在圖紙合適的位置粘貼7對。用上述方法將Res2、PNP也粘貼3對，并向上移動(dòng)PNP三極管位置。

單擊【布線】工具欄上的【導(dǎo)線】按鈕、【電源】按鈕，放置相關(guān)導(dǎo)線、電源。單擊【布線】工具欄上的【總線入口】按鈕和【總線】按鈕，放置總線入口和總線。單擊【布線】工具欄上的【端口】按鈕，在總線最右端放置一個(gè)端口，設(shè)置【端口屬性】。單擊【布線】工具欄上的【網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號】按鈕，在其屬性對話框中填入連續(xù)網(wǎng)絡(luò)標(biāo)簽的起始標(biāo)簽號，依次按鼠標(biāo)左鍵在電路圖中放置網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號。任務(wù)5.2繪制單片機(jī)電路原理圖2.各部分具體電路的繪制演示（2）控制電路原理圖的繪制控制電路原理圖部分的關(guān)鍵元件是控制芯片STC89C51，是我們剛在前面自制的元器件。展開工作區(qū)右側(cè)的【元件庫】面板，將當(dāng)前元件庫文件改為“mySchlib.SchLib”，單擊PlaceSTC89C51按鈕，在圖紙右上部分放置一個(gè)STC89C51元件。在元件庫MiscellaneousDevices.IntLib中分別取出Cap、CapPol1、Res2、PNP、XTAL、SW-PB、Speaker幾種元件，并修改元件的相關(guān)屬性。單擊【布線】工具欄上的【導(dǎo)線】按鈕放置導(dǎo)線，單擊【網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號】按鈕在導(dǎo)線上放置相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號，單擊【電源】按鈕和【地】按鈕在圖紙中放置電源和地。單擊【布線】工具欄上的【總線入口】按鈕和【總線】按鈕連接P0、P1、P2口，并在P1口總線上放置端口P[10…17](其屬性設(shè)置同圖5-19所示)，在P0、P2口總線上放置相應(yīng)網(wǎng)格標(biāo)簽P[00…07]、P[20…27]。任務(wù)5.2繪制單片機(jī)電路原理圖2.各部分具體電路的繪制演示（3）電源電路的繪制加載DXP2004軟件安裝路徑庫中l(wèi)ibrary04\Library\Library\Amp中的元件庫文件AMPSerialBusUSB.IntLib，并從該庫中取出一個(gè)“1364425－1”USB接口元件放置在圖紙中左邊第二個(gè)區(qū)域中。該部分電路中余下的元件均在庫文件MiscellaneousDevices.IntLib中，注意其中元件“SWDPDT”元件需要按“Y”進(jìn)行垂直鏡像，用前述方法繪制好的電源電路。任務(wù)5.2繪制單片機(jī)電路原理圖2.各部分具體電路的繪制演示（4）下載電路的繪制執(zhí)行【工具】→【發(fā)現(xiàn)器件】菜單命令，彈出【搜索庫】對話框，輸入查找條件“MAX232*”，找到MAX232ACPE元件，單擊PlaceMAX232ACPE按鈕，在圖紙左側(cè)第三部分放置一個(gè)MAX232ACPE元件符號。將當(dāng)前元件庫文件改為MiscellaneousConnectors.IntLib，從中取出元件“DConnector9”符號，也將其放置在圖紙左側(cè)第三部分中。電路中需要的電容在庫文件MiscellaneousDevices.IntLib中。單擊【布線】工具欄上的【導(dǎo)線】按鈕放置導(dǎo)線，單擊【網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號】按鈕在導(dǎo)線上放置相關(guān)網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號，單擊【電源】按鈕和【地】按鈕放置電源和地。任務(wù)5.2繪制單片機(jī)電路原理圖2.各部分具體電路的繪制演示（5）按鈕矩陣電路的繪制在庫文件MiscellaneousDevices.IntLib中找到元件SW-PB，并在圖紙的右側(cè)下半部分，放置16個(gè)SW-PB開關(guān)。調(diào)出實(shí)用工具欄，選中需要排列的開關(guān)，利用【排列工具】，將16個(gè)SW-PB開關(guān)按圖5-29所示排列，并取消所有開關(guān)元器件屬性中“PartComment”項(xiàng)的“可視”。單擊【導(dǎo)線】按鈕放置導(dǎo)線，單擊【網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號】按鈕在導(dǎo)線上放置相關(guān)網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號。任務(wù)5.2繪制單片機(jī)電路原理圖3.電路原理圖中全部元件統(tǒng)一編號演示執(zhí)行【工具】→【注釋】菜單命令，采用默認(rèn)設(shè)置，關(guān)閉【注釋】對話框。執(zhí)行【工具】→【標(biāo)注所有器件】菜單命令，彈出【確認(rèn)編號改變】對話框，單擊Yes按鈕，執(zhí)行對本張電路圖紙中全部元件的統(tǒng)一編號工作。任務(wù)5.2繪制單片機(jī)電路原理圖4.電路原理圖中放置附加說明信息演示執(zhí)行【放置】→【文本字符串】菜單命令，按Tab鍵打開【注釋】對話框，設(shè)置【文本】下拉列表框的內(nèi)容，單擊【TimesNewRoman,10】按鈕，將文本的字號設(shè)置成小二號。依照上述方法，放置各個(gè)部分電路的名稱。執(zhí)行【放置】→【文本字符串】菜單命令，在DB1元件旁邊放置“針狀”注釋。任務(wù)5.2繪制單片機(jī)電路原理圖5.編譯檢測、修改電路原理圖演示執(zhí)行【工程】→【CompileDocument單片機(jī)實(shí)驗(yàn)板電路.SchDoc】菜單命令，系統(tǒng)自動(dòng)對該電路進(jìn)行電氣規(guī)則檢測，并將檢測結(jié)果放在Messages面板中，有兩個(gè)“Error”錯(cuò)誤信息，由于該電路中USB1元件只為單片機(jī)實(shí)驗(yàn)板電路提供一個(gè)+5V的主機(jī)電源，不用其數(shù)據(jù)輸入端，所以應(yīng)在其D+、D-處各放置一個(gè)忽略ERC檢查指示符。依次分析Messages面板中的每項(xiàng)信息內(nèi)容，注意“nodrivingsource”警告信息一般針對元件輸入引腳的，可直接放置忽略ERC檢查指示符。另外，有時(shí)多個(gè)警告信息實(shí)際上是一個(gè)問題引起來的，所以解決明顯問題后可以再次進(jìn)行編譯工作。該電路圖中還需要在U1的19腳、U2的13腳也放置忽略ERC檢查指示符。執(zhí)行【文件】→【保存】菜單命令，再執(zhí)行【工程】→【CompileDocument單片機(jī)實(shí)驗(yàn)板電路.SchDoc】菜單命令。教學(xué)模式任務(wù)5.3自制PCB元器件封裝類型在單片機(jī)實(shí)驗(yàn)電路板項(xiàng)目中需要自制按鍵開關(guān)和自鎖開關(guān)的封裝形式，封裝圖a中焊盤孔（內(nèi)）徑為32mil，焊盤外徑為70mil×70mil（內(nèi)徑一般取引腳實(shí)測大小的1.7倍，外徑一般取內(nèi)徑的2倍）；圖b中焊盤外徑為60mil×60mil，焊盤孔徑為32mil。修改集成元件庫MiscellaneousConnectors.IntLib中DSUB1.385-2H9封裝。封裝“DB9/M”教學(xué)模式任務(wù)5.3自制PCB元器件封裝類型1.創(chuàng)建PCB庫文件演示打開“單片機(jī)實(shí)驗(yàn)板電路.PRJPCB”。執(zhí)行【文件】→【創(chuàng)建】→【庫】→【PCB元件庫】菜單命令，新建一個(gè)PcbLib1.PcbLibPCB庫文件。單擊工具欄中的【保存】按鈕，或執(zhí)行【文件】→【另存為】菜單命令，將新建PCB封裝庫文件保存到單片機(jī)實(shí)驗(yàn)板電路文件夾中，并命名為“MCU封裝庫.PcbLib”。打開PCBLibrary工作面板。教學(xué)模式任務(wù)5.3自制PCB元器件封裝類型2.設(shè)置封裝編輯器環(huán)境參數(shù)演示設(shè)置庫選擇項(xiàng)參數(shù)對準(zhǔn)庫輯區(qū)點(diǎn)擊鼠標(biāo)石鍵，彈出快捷菜單，執(zhí)行【捕捉柵格】→【柵格屬性】快捷菜單命令，將柵格值設(shè)為10mil，其它內(nèi)容不變。設(shè)置層次顏色參數(shù)執(zhí)行【工具】→【層次顏色】菜單命令，彈出【板層和顏色】對話框。教學(xué)模式任務(wù)5.3PCB元件封裝的制作3.手工制作按鍵開關(guān)元件的封裝演示在PCBLibrary工作面板的【元件】選項(xiàng)組區(qū)域右擊，執(zhí)行彈出的快捷菜單中的【新建空元件】命令，新建一個(gè)元件封裝。封裝重命名。雙擊新封裝名稱，彈出【PCB庫元件】對話框，將其封裝名改為BUTTON，如圖5－46所示。放置焊盤。繪制輪廓線。按“＋”、“－”鍵將工作層面切換到TopOverlay，執(zhí)行【放置】→【走線】菜單命令，依次繪制4條輪廓線段，輪廓大小為290mil×380mil。單擊【保存】按鈕，保存BUTTON封裝。任務(wù)5.3PCB元件封裝的制作4.以系統(tǒng)自帶封裝為基礎(chǔ)制作自鎖開關(guān)的封裝演示在“MCU封裝庫.PcbLib”中新建一個(gè)元件封裝名為SWITCH。打開系統(tǒng)元件封裝庫。復(fù)制粘貼參考封裝。修改封裝相關(guān)參數(shù)。執(zhí)行【編輯】→【設(shè)置參考】→【1腳】菜單命令，將“1”腳設(shè)定為參考原點(diǎn)。單擊【保存】按鈕，保存SWITCH封裝。任務(wù)5.3自制PCB元器件封裝類型5.以系統(tǒng)自帶封裝為基礎(chǔ)制作封裝DB9/M演示在“MCU封裝庫.PcbLib”中新建一個(gè)元件封裝名為DB9/M。打開系統(tǒng)元件封裝庫。執(zhí)行【文件】→【打開】菜單命令，抽取元件庫MiscellaneousConnectors.LibPkg。雙擊MiscellaneousConnectors.PcbLib打開該封裝庫，找到DSUB1.385-2H9封裝類型，并復(fù)制該封裝類型。4.將DSUB1.385-2H9封裝類型粘貼到“MCU封裝庫.PcbLib”的DB9/M編輯區(qū)，同時(shí)修改“1”到“9”腳的引腳須序，保存DB9/M封裝。任務(wù)5.4設(shè)計(jì)單片機(jī)電路雙面PCB單片機(jī)實(shí)驗(yàn)板雙面PCB圖形，技術(shù)要求如下：（1）雙面板，電路板尺寸為5500mil×3300mil，禁止布線區(qū)與板子邊沿的距離為200mil。（2）采用插針式元件。（3）焊盤之間允許走一根銅膜導(dǎo)線，最小間距為10mil。（4）最小銅膜導(dǎo)線寬度為20mil，電源的銅膜導(dǎo)線寬度為40mil，導(dǎo)線拐角為45°。（5）對PCB進(jìn)行ERC檢測，并進(jìn)行相關(guān)的后期優(yōu)化處理。任務(wù)5.4設(shè)計(jì)單片機(jī)電路雙面PCB1.向?qū)Щ蛉斯し绞揭?guī)劃PCB板演示任務(wù)5.4設(shè)計(jì)單片機(jī)電路雙面PCB2.調(diào)用自建封裝庫演示任務(wù)5.4設(shè)計(jì)單片機(jī)電路雙面PCB電路中所有發(fā)光二極管的封裝改為PIN2。右擊任一發(fā)光地極管，執(zhí)行“查找相似對象”，找出當(dāng)前文檔中封裝為“LED-0”的所有元件，將當(dāng)前封裝改為“PIN2”。電路中自鎖開關(guān)S2的封裝改為自制封裝SWITCH。電路中所針狀數(shù)據(jù)口J1封裝改為自制封裝DB9/M。電路中U1集成塊STC89C51的封裝指定為DIP40。用批量修改，即“查找相似對象”的方法將電路中開關(guān)S1、S3…S22的封裝改為自制封裝BUTTON。電路中0.1uF的電容封裝改為RAD0.1，電路中10uF的電容封裝改為RB5-10.5。電路中蜂鳴器的封裝改為RB7.6-15。保存更改后的原理圖文件。3.檢查、更改或添加單片機(jī)原理圖中各元器件的封裝類型演示任務(wù)5.4設(shè)計(jì)單片機(jī)電路雙面PCB4.裝載網(wǎng)絡(luò)表演示任務(wù)5.4設(shè)計(jì)單片機(jī)電路雙面PCB執(zhí)行【設(shè)計(jì)】→【板層顏色】菜單命令，設(shè)置【視圖配置】對話框。5.PCB環(huán)境設(shè)置演示任務(wù)5.4設(shè)計(jì)單片機(jī)電路雙面PCB根椐前面項(xiàng)目所學(xué)方法自動(dòng)布局、手工調(diào)整。執(zhí)行【放置】→【字符串】菜單命令，在“TopOverlay”頂層絲印層上放“自己姓名”字符串。6.PCB元件布局演示任務(wù)5.4