电子线路CAD课程设计Word文档格式.docx

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7、附录．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．17

7.1原理图．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．17

7.2PCB图．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．19

7.3元件电气图形符号．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．20

7.4元件封装．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．22

课程设计的任务与要求

任务：

用ADC0832设计的一路电压表（用LCD1602显示）原理图及PCB图

图的绘制。

要求：

按照图1-1正确绘制原理图（图纸大小为A4）；

根据原理图设计PCB图；

绘制元件电气图形符号和元件封装；

编制设计说明书、设计小结。

图1-1原理图

2、所用绘图软件AltiumDesigner10的介绍

2.1绘图软件的简单介绍

AltiumDesigner10为我们带来了一个全新的管理元器件的方法。

其中包括新的用途系统、修改管理、新的生命周期和审批制度、实时供应链管理等更多的新功能。

AltiumDesigner10将继续保持不断插入新的功能和技术的过程，使得您可以更方便轻松地创建您的下一代电子产品设计。

Altium的统一的设计架构以将硬件，软件和可编程硬件等等集成到一个单一的应用程序中而闻名。

它可让您在一个项目内，甚或是整个团队里自由地探索和开发新的设计创意和设计思想，团队中的每个人都拥有对于整个设计过程的统一的设计视图。

AltiumDesigner10提供了一个强大的高集成度的板级设计发布过程，它可以验证并将您的设计和制造数据进行打包，这些操作只需一键完成，从而避免了人为交互中可能出现的错误。

发布管理系统简化规范了发布您的设计项目的流程，或者更具体地说，是那些项目中定义的配置，直观，简洁而且稳定。

更重要的是，该系统可以被直接链接到您的后台版本控制系统。

新增的强大的预发布验证手段的组合-用以确保所有包含在发布中的设计文件都是当前的，与存储在您的版本控制系统中的相应的文件“主人”保持同步的文件，并且通过了所有特定的规则检查（ERC,DRC,等等）–从而您可以在更高层面上控制发布管理，并可保证卓越的发布质量。

2.2AltiumDesigner10的特点

过去以季节性主题（如Winter09，Summer09）来命名的方案不同，而是采用新型的平实的编号形式来为新的发布版本进行命名。

最新发布的AltiumDesigner-Rele与ase10将继续保持不断插入新的功能和技术的过程，使得您可以更方便轻松地创建您的下一代电子产品设计。

Altium的统一的设计架构以将硬件，软件和可编程硬件等等集成到一个单一的应用程序中而闻名。

显著亮点如下：

提供了将设计数据管理置于设计流程核心地位的全新桌面平台。

提供了新的维度，以供器件数据的搜寻和管理，确保输出到制造厂的设计数据具有准确性和可重复性。

为设计环境提供供应链信息的智能链接，确保对元器件的使用有更好的选择。

提供了涵盖整个设计与生产生命周期的器件数据管理方案，而结构性的输出流程更是确保了输出信息的完整性。

R10系列的增强功能包括：

输出OutputJob编辑器、内电层分割加速改善、弹出式的多边形铺铜管理器、AtmelQTouch支持、自定制的笛卡尔直角和极坐标栅格、AldecHDL仿真功能、实现比使用指针更多的GUI增强，以及随着AltiumDesigner10临近发布日前，我们将构建其中的更多酷炫功能。

而且，其平台稳定性也得到了增强。

2.3AltiumDesigner10建立项目

AltiumDesigner10的所有电路设计工作都必须在DesignExplorer（设计管理器）中进行，同时设计管理器也是AltiumDesigner10启动后的主工作接口。

设计管理器具有友好的人机接口，而且设计功能强大，使用方便，易于上手。

因此本章将对设计管理器中关于电路板设计的使用进行的介绍。

打开AltiumDesigner10软件

在桌面上双击AltiumDesigner10快捷键，启动画面如下图所示

图2-1AltiumDesigner10启动画面

主菜单和主工具栏

主菜单和主工具栏如图2-2所示。

AltiumDesigner10的主菜单栏包括File（文件）、View（视图）、project（项目）、Window（窗口）和Help（帮助）等。

左边为FilesPanels（文件工作面板），Navigator（向导），Projects（项目），右边对应的是主工作面板，最下面的是状态条。

其中项目栏是我们经常进行操作使用的地方，需要说明的是左边的菜单栏目位置是灵活的，可以随自己的习惯进行移动。

图2-2AltiumDesigner10主工具栏

项目工程建立

*在你工作区，新建一个文件包（例如在桌面建立个文件包，接下来的项目文件都将存于该文件包内）。

*单击菜单【File】→【New】→【Project】→【PCBProject】,默认为PCBProject1.PrjPCB，完成后如下图2-3所示。

图2-3AltiumDesigner10新项目

鼠标右击该项目图→【SaveProject】→指定文件包,或者通过鼠标点击【File】→【SaveProject】来保存这个项目。

建立原理图文件和PCB文件

单击菜单【File】→【New】→【Schematic】建立原理图文件（在你没有修改软件模板的情况下，默认为Altium公司的模板），直接保存在指定的项目文件夹内。

单击菜单【File】→【New】→【PCB】建立原理图文件，保存在指定的项目文件夹内。

图2-4建立的原理图与PCB图

3、原理图的绘图的基本操作

3.1纸张的设置

在绘制电路图前，首先要进行图纸设置，设置图纸的大小、方向、标题、网络参数等信息。

图纸参数设定得当绘制的电路图才会更加美观，设计时也会得心应手。

单击菜单的【Design】→【DocumentOption】命令，弹出如图3-1所示的图纸设置对话框。

该对话框由【图纸选项】、【设计信息】和【单位】三个选项卡组成，下面将详细介绍各个选项卡参数设置。

图3-1图纸选项卡

该选项卡设置图纸的相关参数，如图3-1所示，整个选项卡分为若干个区域。

【Template】

（模板）选项区域

该区域用来设定图纸设计套用的模板。

【Options】

（选项组）选项区域

*【Orientation】：

图纸方向设置，在下拉菜单中选择【Landscape】横向放置或是【Portrait】纵向放置。

*【TitleBlock】：

用于设置图纸上是否显示标题栏，选中该项后，还有选择标题栏采用【Standard】标准型还是【ANSI】标准的标题栏。

*【SheetNumbersSpaces】：

设定图纸编号的间隔。

*【ShowReferenceZones】：

设定是否显示图纸边沿的栅格参考区。

*【ShowBorder】：

设定是否显示图纸边框。

*【ShowTemplateGraphics】：

设定是否显示模板图形，模板图形就是模板内的文字、图形、专用字符串等。

*【BorderColor】：

单击其右边的色块可以设定图纸边框的颜色。

*【SheetColor】：

单击其右边的色块可以设定图纸的底色。

*图纸大小的简单介绍

美制：

A0、A1、A2、A3、A4，其中A4最小。

英制：

A、B、C、D、E，其中A型最小。

其它：

Protel还支持其它类型的图纸，如OrcadA、Letter、Legal等。

3.2元件库的建立

生成一个完整的元件库的步骤：

新建元件库文件：

创建新的元件库文件，包括元件原理图库和元件PCB库。

添加新的原理图元件：

在元件库中添加新的元件。

绘制原理图文件元件：

绘制具体的文件，包括几何图形的绘制和引脚属性的编辑。

原理图元件属性编辑：

整体编辑元件的属性。

绘制元件的PCB封装：

绘制元件原理图库所对应的PCB封装。

元件检查与报表生成：

检查绘制的元件并生成相应的报表。

产生集成元件库：

将元件原理图库和元件PCB库集合产生集成元件库。

元件库设计与原理图设计相同都需要新建一个工程项目，执行菜单命令【File】→【New】→【Project】→【IntegratedLibrary】新建一个集成库，并将其保存。

之后再执行单命令【File】→【New】→【Library】→【SchematicLibrary】，系统生成一个原理图库文件，默认名为“Schlibl.lib”，如下图所示为原理图库打开的页面。

图3-1原理图库文件编辑器界面

本次课程设计中需要用到AT89C52的封装，单击工具栏的矩形框按钮进入矩形绘制状态，并按下【Tab】键对矩形的属性进行设置，设置好矩形的属性后单击鼠标将矩形的第一个对角点确定在原点位置，然后拖动鼠标绘制第二个对角点，确定矩形的大小。

放置引脚，执行菜单命令【Place】→【Pin】，需要注意的是，引脚只有一端是具有电气属性的，也就是在电路原理图绘制过程中可以与电气走线形成电气连接，绘制过程中可按空格键来改变引脚的方向。

放置引脚过程中按【Tab】键进入元件引脚设置对话框。

如图3-2所致。

图3-2元件引脚属性设置

可按照上述方法完成所有引脚的放置。

创建一个新的PCB封装库文件：

执行菜单命令【File】→【New】→【Project】→【PCBLibrary】，系统将新建一个PCB封装库，如下图3-3所示。

图3-3PCB封装库编辑界面图

绘制元件的PCB封装模型的方法可分为三种：

*利用IPC元件封装向导【IPCFootprintWizard】绘制封装模型。

*利用元件封装向导【ComponentWizard】绘制封装模型。

*手工绘制元件封装模型。

3.3放置元件

3.3.1选择绘制原理图所用的元件

绘制电路原理图首先得找到绘制电路所需要的所有元件，在【Libraries】面板中载入“MiscellaneousDevices.IntLib”元件库，并选择其中的Res2，单击右上角【PlaceRes2】，就可以在绘图区放置Res2按钮。

图3-2选择元件

3.3.2元件的属性设置

AltiumDesigner里面所有的元件都有详细的属性设置，包括元件的名称、标注、大小值、PCB封装值、甚至生产厂家等，设计者在绘图时需要根据自己的需要来设置元件的属性。

打开【元件属性设置】对话框有两种方法：

可以在选择了元件后移动光标到绘图区，当元件图标还处在悬浮状态时按下【Tab】键；

或者是在元件放置好后双击元件，即可打开如图所示的【元件属性设置】对话框，属性设置可分为几大区域。

图3-3元件属性设置

3.4连接导线

3.4.1绘制导线

导线是用来连接电气元件的具有电气特性的连线，可以执行【Place】菜单的【Wire】命令或者是单击菜单栏的【PlaceWire】按钮进入导线绘制状态，当光标移入绘图区后会变成“×

”状的白色光标，此时，可在绘图区的任意区域单击鼠标左键绘制导线的起始点，连接好一段导线之后光标仍处在绘制导线状态，可以继续连接其他的引脚，也可以按【Esc】键或单击鼠标右键退出绘制导线状态。

当绘制导线的起点和终点不在一条水平或垂直线上时，导线会转弯以便垂直走线，但是在一条直线绘制的过程中系统只会自动转弯一次，要想多次转弯可在转弯处单击鼠标左键形成一个节点。

系统有多种走线模式，其中有垂直水平直角模式、

布线模式、任意角度模式和自动布线模式各种模式之间可按【Ctrl】+【空格】键改变转弯的方向。

3.4.2导线的属性与编辑

和元件一样，导线也有自己的属性，可以在绘制导线时按【Tab】键或者是绘制完成后双击打开如图3-4所示的【导线属性编辑】对话框。

在【Graphic】选项卡中可以设置导线的线宽和颜色，导线默认的线宽是深蓝色，可单击【Color】颜色框设置自定义颜色。

系统提供了四种线宽：

最小、小、中、大，单击【WireWidth】右边的线宽可弹出线宽的选项及其预览。

图3-4导线属性编辑

【导线属性设置】对话框中的【Vertices】选项卡用来设置导线的节点位置。

3.4.3放置节点

当两条相交导线相交并要确定电气连接时就需要放置电气节点，一般情况下绘制导线时鼠标左键单击相交的导线系统就能自动生成电气节点，但是自动节点在导线移动是可能会消失，有时需要自己手动放置电气节点。

要放置手动节点可选择【Place】菜单的【ManualJunction】命令。

节点的放置与其他对象的放置一样，放置过程中按【Tab】键可编辑节点的属性。

如图3-5所示，手动节点的设置包括节点的颜色、位置、大小和锁定选项。

单击【Color】选项旁的颜色框可以选择自定义颜色；

【Location】的坐标值可以直接编辑，从而改变节点的位置；

【Size】下拉菜单则可以选定节点的大小，系统默认是最小的。

【Locked】复选框可以锁定节点放置错误操作。

图3-5节点的属性

3.4.4绘制总线

总线是一系列导线的集合，是为了方便布线而设计的一种线路，其实总线本身是没有任何电气意义的，只有和总线入口、总线标示组成总线入口才能起到电气连接的作用。

总线通常用在元件的数据和地址总线上，利用总线和网络标号进行元件之间的连接不仅可以简化原理图，还可以使整个原理图更加清晰明了，如图3-6所示。

图3-6总线使用示例

绘制总线

选择【Place】菜单的【Bus】命令进入总线绘制状态。

会发现总线其实就是较粗的导线，因此，总线的绘制方法和属性设置与导线一样，在绘制总线过程中可以按下【Tab】键设置总线的属性，各属性项目与导线均相同。

放置总线入口

总线入口就是总线与其他组成导线之间的接口，其实总线入口与普通的导线连接没有本质的区别，所以，总线入口也可以用普通的导线连接代替。

4、PCB绘图的基本操作

4.1载入网络表

在原理图编辑器中选择【Design】菜单下的【UpdatePCBDocument*.PcbDoc】子菜单项，即可弹出【EngineeringChangeOrder】对话框，如图4-1所示，如果出现错误，一般是因为原理图中的元件在PCB图中的封装找不到，这是应该打开相应的原理图文件，检查元件封装名是否正确或者添加相应的元件封装库文件。

图4-1【EngineeringChangeOrder】对话框

单击ValidateChanges按钮之后再单击ExecuteChanges按钮则可以改变送到PCB，完成后的状态就会变成为完成【Done】，如图4-2所示。

图4-2将改变发送到PCB

关闭【EngineeringChangeOrder】对话框，即可看到加载的网络表与元件在PCB图中，如果图载当期试图中不能看到，则可按【PageDown】键进行缩小视图，如图4-3所示，

图4-3加载的网络表与元件

4.2元件布局

元件布局是讲元件封装按一定的规则排列和摆放在PCB中。

PCB编辑器中元件布局有自动布局和手动布局两种，在本次课程设计中，我采用的是手动布局。

遇见布局的基本规则：

按电路模块进行布局，实现同一功能的相关电路称为一个模块，电路模块中的元件应采用就近原则，同时应将数字电路和模拟电路分开。

安装电阻、电感（插件）、电解电容等元件的下方避免布过孔，以免波峰焊后过孔与元件壳体短路。

元件的外出侧距板边的距离为5mm。

贴装元件的焊盘外侧与相邻插装元件的外侧距离不得大于2mm。

发热元件不能紧邻导线和热敏元件；

高热元件要均匀分布。

板面布置应疏密得当，当疏密差别太大时应以网状铜箔填充。

4.3自动布线

当元件的布局布好之后，就需要对整个系统进行布线，布线总体上分为自动步线和手动步线两种。

但随着微电子技术的发展对布线的要求有了很高的要求，于是就有了等长布线、实时阻抗布线、多线轨布线、交互式布线、智能交互式布线、交互式调整布线长度等，而在本课程设计中使用的是全局自动布线。

单击菜单命令【AutoRoute】，打开自动布线菜单，点击All，将弹出布线策略对话框，以便让用户确定布线的报告内容和确认所选的布线策略，如图4-4所示。

图4-4布线策略对话框

单击【RouteAll】按钮，系统开始按照布线规则自动开始布线，同时自动打开信息面板，显示布线进程信息，自动布线结果如图4-5所示

图4-5自动布线结果

4.4规则校验

设计规则校验是在PCB布线完毕，文件输出之前，则可以使用DRC对PCB进行一次完整的设计规格检查，相应的违规设计也将以绿色进行标志，设计者根据有关提示，可以对自己的设计进行必要的修改和进一步的检查。

在PCB编辑环境中，执行【Tools】→【Design 

Rule 

Check】命令后，打开如图4-7的对话框。

图4-7 

设计规则检查

单击

按钮，在修改完错误之后，再次运行，则显示如图4-8所示的页面。

图4-8设计规格报告图

5、一路电压表设计的总体思想

①元件的制作：

首先按照要求的课题的任务要求，看需要用到哪些元件的封装，如果基本库里有的可以直接用，没有的话需要我们自己画所用到元件的封装。

②绘制电路原理图：

按照任务书里的要求用ADC0832设计一路电压表（用LCD1602显示）。

画出所给的电路图，选择所需要的元件，布局，然后按照原理图接线。

③电路原理图的后续操作：

即原理图设计完成后还要进行一系列的后续处理，如元件的同一标注，封装属性设置，编译与查错等，只有将这些步骤完成后才能保证在下一步的PCB设计过程中不会出现意想不到的错误。

④绘制PCB图：

执行菜单命令，新建一个PCB设计文件并保存。

在载入原理图网络表前首先要在PCB编辑环境中加载入元件所需要的引脚封装和划出禁止布线层，然后生成PCB，并对网络表里的元件进行布局，最后自动布线。

6、小结

课程设计是培养学生综合运用所学知识、发现、提出、分析和解决实际问题，锻炼实践能力的重要环节，是对学生实际工作能力的具体训练和考察过程。

通过两个星期的电子线路CAD课程设计，我对AltiumDesigner10软件的应用有了更多的了解。

在这次课程设计中，我也遇到了不少的问题，电路图画的不对，元件封装有问题，参数调的不对，还有，可能是我装的版本的问题，PCB图不能自动布线，幸运的是，最终一一解决了遇到的问题。

布线的时候必须先画禁止布线层，然后再自动布线。

在我们遇到不懂的问题时，利用在网上查找的资料以及同学的帮助，使得这次课程设计变得更顺利些，其中搜索查找得到需要的信息就显得尤其重要了。

我们通过查阅大量有关资料使自己学到了不少知识，也经历了不少艰辛，但收获同样巨大。

通过这次课程设计激发了我对AltiumDesigner10软件学习的兴趣，这次的课程设计也让我们感受到，通过这次课程设计我们在AltiumDesigner10软件方面学到的只是很小的一部分知识，我们需要更多的时间来自主学习相关知识。

其实这几天感觉挺心酸的，一会喜，一会忧的。

不会做的时候很苦恼，主要是对AltiumDesigner10绘图软件太不熟悉了，发现不太好用，需要自己不停的去摸索。

课程设计嘛，夹杂