计算机辅助制图技能训练课程设计报告.docx

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计算机辅助制图技能训练课程设计报告

计算机辅助绘图训练

课程设计报告

专业：

电气工程及其自动化

班级：

学号：

姓名：

指导教师：

一．计算机辅助绘图训练的目的

1、熟悉AltiumDesigner绘图环境，各个功能模块，界面环境设置方法以及文件管理方法。

2、理解用AltiumDesigner设计电子电路的基本思想。

3、掌握用AltiumDesigner电子电路原理图的基本方法。

4、掌握用AltiumDesigner绘制电子电路PCB板的过程。

5、具体应用和巩固单片机甚至本专业课程的理论知识，了解并学会计算机绘图软件protel99se或AltiumDesigner的使用。

掌握好一般的绘图方法及步骤，培养学生有的计算机绘图能力，并为后继的专业课及工作打下扎实的基础。

6、通过原理图及PCB板图的绘制，培养学生的动手能力，使学生具有能够选择合方案、合理布局、合理布线的能力。

二．绘图要求

练习部分：

1、按照单片机理论考试中综合题第3题，画出硬件电路的原理图及板图。

试设计一简易秒表，使得七段符显示管的a-g分别接在单片机的P1口上，输出低电平时，显示管点亮，要求从“0”显示到“9”，延时间隔为1秒。

画出硬件电路图并说明实现方法。

2.在原理图库中做一新元器件（STC单片机）

设计部分：

1.在STC单片机系列中选一款，画出原理图和板图，要求：

（1）设复位键

（2）设电源指示灯

（3）6位数码管（或4个），16（或8个）个发光二极管（串口驱动）

（4）6个（或4个）按键

（5）设232口转换，可在线编程（或有编程/运行两种工作模式）

（6）其他口线都由端子引出，并设有+5V输入端子。

（自己上网查STC系列芯片及管脚管脚）

2、自己上网检索其他型号单片机，希望功能更多些，画出相关原理图。

考试部分：

要求：

（1）用单片机实现交通灯的功能，绘制原理图，生成PCB

（2）板子尺寸2700mil*2900mil

（3）电源、接地线宽30mil

（4）其他15mil

（5）插座焊盘距离100mil

（6）焊盘孔径30mil，外径70mil

（7）交通灯12个LED灯3*4正方形排列

（8）LED灯封装管脚距离100mil，外径200mil

（9）晶振管脚距离200mil，宽120mil，长200mil

（10）电解电容管脚距离100mil，外径200mil

（11）分布电容管脚距离100mil，宽100mil，长200mil

三．绘图过程及所遇到的问题

刚开始绘制简易秒表原理图和板图时，我用的是protel99se绘制，在绘制原理图和板图前也对protel99se软件的使用进行了认真的学习，但在绘制完原理图后，制作封装时遇到了难题，用protel99se制作出来的封装导因不出来而无法进行使用，导出的网络表***.NET也无法导出PCB图。

因此，第二天我改用了AltiumDesigner软件进行绘图，当然也对绘图软件AltiumDesigner的使用进行了学习。

看了一个90分钟学会altiumdesigner的视频。

练习部分：

1.简易秒表原理图及PCB图的绘制方法及步骤

（1）打开绘图软件AltiumDesigner，在“文件”选项下新建一个PCB工程，然后再分别新建原理图文件和PCB图文件，并将它们保存在同一个文件夹下。

（2）在“设计”选项下，点开浏览库，添加自己到网上下载的单片机及常用器件的原理图库和封装库文件，并添加自己制作的原理图库和封装库文件且安装。

（3）在原理图文件**.SchDoc中绘制原理图。

1）从原理图库里边找到80c51单片机，导出来将其放置在电路原理图中。

2）从原理图库中找到电容、电阻等，并找好电源、接地地线，按照复位电路图的接线规则，用导线把他们连接起来，形成复位电路，并将其接到80c51单片机的RST引脚上。

3）从原理图库中找到电容、晶振等器件，按照晶振电路的接线规则，用导线把他们连接起来，形成晶振电路。

并分别把他们连接到单片机的XTAL1和XTAL2引脚上。

4）从原理图库中找到电阻、数码管。

数码管的a、b、c、d、e、f、g、dp引脚分别串接一个电阻，并将其连接到单片机的P1口上。

5）将80c51单片机上的电源引脚和接地引脚分别接上电源和地。

6）检查上述原理图绘制过程中是否存在漏接、错接等现象。

（4）绘制PCB板图

1）在原理图文件中，选中80c51单片机并双击，在footprint中添加封装从自己制作的封装库或网上下载的封装库中找到DIP40并添加。

2）同样，在原理图文件中，分别选中电容、电阻、晶振、数码管等双击，按照1）中的方法找到封装并分别添加。

3）在设计选项下，点击Importchanges....检测是否存在错误，若存在错误，则回去更改错误；若无误，则全部执行更改。

然后关闭该窗口。

4）点击“设计”下的UpdatePCBDocument,更新更改。

5）在PCB文件中，查看PCB图，合理布局，尽量紧凑，节约板材，并设置板子的大小。

6）布局完成后，设定线宽，在“自动布线”选项下，点击全部，而后点击编辑规则，选择Width（线宽），分别对所有、网络进行设置，对所有，线宽的最小值为10mile,最大值为20mile,最佳线宽设置为15mile；再新建一个网络布线规则，所选择对象为电源线，线宽最大值最小值最佳值都设置为30mile,点击应用并确定。

7）可选择手动布线或自动布线，此次选择自动布线。

8）检查线宽是否与设置的线宽一致，是否存在少线，未连接上等现象，若都无误，则将PCB工程、原理图文件、PCB文件保存。

（5）绘制出的原理图如下

（6）PCB图如下

（7）网络元件清单

2.在原理图库中做一新元器件方法及步骤

（1）打开绘图软件AltiumDesigner，在“文件”选项下新建一个原理图库文件并保存。

（2）在网上查找一个STC单片机，并按照所找的STC单片机绘制这一元件。

（3）所绘制的新元器件STC单片机如下：

设计部分：

1、设计部分原理图及PCB图的绘制方法及步骤

（1）打开绘图软件AltiumDesigner，在“文件”选项下新建一个PCB工程，然后再分别新建原理图文件和PCB图文件，并将它们保存在同一个文件夹下。

（2）在“设计”选项下，点开浏览库，添加自己到网上下载的单片机及常用器件的原理图库和封装库文件，并添加自己制作的原理图库和封装库文件且安装。

（3）在原理图文件**.SchDoc中绘制原理图。

1）从原理图库里边找到80c51单片机，导出来将其放置在电路原理图中。

2）从原理图库中找到电容、电阻等，并找好电源、接地地线，按照复位电路图的接线规则，用导线把他们连接起来，形成复位电路，并将其接到80c51单片机的RST引脚上。

3）从原理图库中找到电容、晶振等器件，按照晶振电路的接线规则，用导线把他们连接起来，形成晶振电路。

并分别把他们连接到单片机的XTAL1和XTAL2引脚上。

4）从原理图库中找到电阻、数码管。

4个数码管的a、b、c、d、e、f、g、dp引脚连接到单片机的P0口上,数码管的共阳极接到三极管的c极上，三极管的b极串接一个电阻接到单片机的p2.0口。

5）单片机的p3.1口和p3.2口接到JI上将80c51单片机上的电源引脚和接地引脚分别接上电源和地。

6）检查上述原理图绘制过程中是否存在漏接、错接等现象。

（4）绘制PCB板图

1）在原理图文件中，选中80c51单片机并双击，在footprint中添加封装从自己制作的封装库或网上下载的封装库中找到DIP40并添加。

2）同样，在原理图文件中，分别选中电容、电阻、晶振、数码管、按键开关、三极管、232口等双击，按照1）中的方法找到封装并分别添加。

3）在设计选项下，点击Importchanges....检测是否存在错误，若存在错误，则回去更改错误；若无误，则全部执行更改。

然后关闭该窗口。

4）点击“设计”下的UpdatePCBDocument,更新更改。

5）在PCB文件中，查看PCB图，合理布局，尽量紧凑，节约板材，并设置板子的大小。

6）布局完成后，设定线宽，在“自动布线”选项下，点击全部，而后点击编辑规则，选择Width（线宽），分别对所有、网络进行设置，对所有，线宽的最小值为10mile,最大值为20mile,最佳线宽设置为15mile；再新建一个网络布线规则，所选择对象为电源线，线宽最大值最小值最佳值都设置为30mile,点击应用并确定。

7）可选择手动布线或自动布线，此次选择自动布线。

8）检查线宽是否与设置的线宽一致，是否存在少线，未连接上等现象，若都无误，则将PCB工程、原理图文件、PCB文件保存。

（5）绘制出的原理图如下

6）PCB如下：

7）网络元件清单

考试部分：

1、交通灯原理图及PCB图绘制的方法和步骤

1）在DXP主页面下（打开软件时缺省设置就出现DXP主页，如果不是，可以通过左键点击View\Home 来打开DXP主页），用鼠标左键点击 \Project\PCB Project,左边的工程资源管理器中就出现了一个名为PCB_Project1.PrjPCB的PCB 工程, 现在可以左键点击 Project as 来改变项目的保存路径和项目名称。

 在项目名称上右键点击，在引处的菜单中选择 Add new to Project\Schematic,这样，在当前的工程当中添加了一个新的原理图文件Sheet.schDoc, 原理图文件上右键点击，在引处的菜单中选择Save as 来改变原理图名称和保存路径。

现在，我们已经在一个PCB 工程中添加了一张空白的原理图了。

2）按照设计要求制作自己的封装库，制作出电容、分解电容、按键、二极管、晶振、插头、电阻、单片机的封装。

（制作封装时，选择TopOverlay层的线画封装，即黄线）

3）在原理图的下方偏右的边框上，左键点击System\Libraries,打开库文件，在库文件的面板里左键点击Libraries可以对当前使用的库文件进行添加，移出和排序，并安装好自己的封装库。

4）要从元器件库中拖出我们需要的元器件，用线把它们了连起来，完成原理图设计。

    从元器件库选中需要的元器件，按Place或 拖出我们需要的元器件，左键点击Place\Bus 和Plaec\Wire ,用线或总线把它们连起来，并且给所有的元器件加上相应的标号（Designator）, 保存完成原理图设计。

5）在“文件”选项下新建一个工程和一个PCB文件，并把他们保存在和原理图同一个文件夹下。

6）在原理图中，从自己的封装库中导出封装给各个元器件添加封装。

7）点击“设计”下的UpdatePCBDocument,更新更改。

8）在PCB文件中，查看PCB图，合理布局，尽量紧凑，节约板材，并设置板子的大小。

9）布局完成后，设定线宽，在“自动布线”选项下，点击全部，而后点击编辑规则，选择Width（线宽），分别对所有、网络进行设置，对所有，线宽的最小值为10mile,最大值为20mile,最佳线宽设置为15mile；再新建一个网络布线规则，所选择对象为电源线，线宽最大值最小值最佳值都设置为30mile,点击应用并确定。

10）可选择手动布线或自动布线，此次选择自动布线。

11）检查线宽是否与设置的线宽一致，是否存在少线，未连接上等现象，若都无误，则将PCB工程、原理图文件、PCB文件保存。

12）制作出的封装如下

插头的封装

分解电容

电容

晶振

二极管

13）绘制出的原理图如下：

14）PCB图如下：

15）网络元件清单

四．收获

在绘图训练过程中，通过观看视频，开始熟练掌握AltiumDesigner的使用方法，在此过程中，学会了绘制原理图、制作原理图库、制作封装库、绘制PCB图等，还学会了如何导出网络表、如何合理布局、怎么合理布线等。

五．总结及心得体会

通过一周计算机绘图训练课程设计，让我熟悉AltiumDesigner绘图环境，各个功能模块，界面环境设置方法以及文件管理方法。

理解了用AltiumDesigner设计电子电路的基本思想。

掌握了用AltiumDesigner电子电路原理图的基本方法。

掌握了用AltiumDesigner绘制电子电路PCB板的过程。

对以往学过的单片机甚至本专业课程的理论知识有了更深的认识，让自己具有了计算机绘图基本能力，并为后继的专业课及工作打下扎实的基础。

在此过程中，通过原理图及PCB板图的绘制，培养了自己的动手能力，使自己具有能够选择合方案、合理布局、合理布线的能力。

刚开始时，通过对视频教程的观看，感觉很简单，但自己一动手做时，又感觉无从下手，各种问题想不起来，然后只能再看视频再观摩并和同学讨论，如此反复在做。

在绘制原理图时，没遇到什么困难，但在绘制PCB图时，需要制作自己的封装，制作封装时又需要考虑封装尺寸，焊盘之间的距离等，同时又要考虑PCB板子的经济性和实用性，这就需要选择合理的板子大小和合理的布局了。

而在布线过程中，电源线和地线需要加粗。

在布局和布线时需要有足够的耐心。

通过由简到难的练习、设计与考试，逐步加深了对AltiumDesigner的认识与理解，也对其的使用更加熟练，对所遇到的问题也都能一一解决了。

通过此次课程设计，既锻炼了自己的实际动手能力，也锻炼了自己的耐心与毅力，只要自己认真琢磨认真研究，不耻下问，没有什么学不会，解决不了的事情。

在此感谢在本次课程设计过程中给予很大帮助的邸老师和同学。