CAD大型作业.docx

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CAD大型作业

电

子

C

A

D

大

型

作

业

综合项目：

Seven-segment数码显示电路

班级：

***

姓名：

******

学号：

***********

指导老师：

*******

2010年12月28日

目录

（一）：

AltiumDesigner6简介……………………………..

（二）：

试验目的及要求…………………………………….

（三）：

摘要………………………………………………

（四）：

试验有关的操作步骤……………………………….

（1）建立PCB工程……………………………....

（2）绘制原理图…………………………………..

（3）绘制PCB图…………………………………

（4）导出Bill……………………………………..

（5）生成3D图形…………………………………

（五）：

试验心的体会………………………………………

AltiumDesigner6.0

简单介绍

　　2005年年底，Protel软件的原厂商Altium公司推出了Protel系列的最新高端版本AltiumDesigner6.0。

AltiumDesigner6.0，它是完全一体化电子产品开发系统的一个新版本，也是业界第一款也是唯一一种完整的板级设计解决方案。

AltiumDesigner是业界首例将设计流程、集成化PCB设计、可编程器件（如FPGA）设计和基于处理器设计的嵌入式软件开发功能整合在一起的产品，一种同时进行PCB和FPGA设计以及嵌入式设计的解决方案，具有将设计方案从概念转变为最终成品所需的全部功能。

　　这款最新高端版本AltiumDesigner6.除了全面继承包括99SE，Protel2004在内的先前一系列版本的功能和优点以外，还增加了许多改进和很多高端功能。

AltiumDesigner6.0拓宽了板级设计的传统界限，全面集成了FPGA设计功能和SOPC设计实现功能，从而允许工程师能将系统设计中的FPGA与PCB设计以及嵌入式设计集成在一起。

　　首先：

在PCB部分，除了Protel2004中的多通道复制；实时的、阻抗控制布线功能；SitusTM自动布线器等新功能以外，AltiumDesigner6.0还着重在：

差分对布线，FPGA器件差分对管脚的动态分配，PCB和FPGA之间的全面集成，从而实现了自动引脚优化和非凡的布线效果。

还有PCB文件切片，PCB多个器件集体操作，在PCB文件中支持多国语言（中文、英文、德文、法文、日文）,任意字体和大小的汉字字符输入，光标跟随在线信息显示功能，光标点可选器件列表，复杂BGA器件的多层自动扇出，提供了对高密度封装（如BGA）的交互布线功能,总线布线功能，器件精确移动，快速铺铜等功能。

　　交互式编辑、出错查询、布线和可视化功能，从而能更快地实现电路板布局,支持高速电路设计，具有成熟的布线后信号完整性分析工具.AltiumDesigner6.0对差分信号提供系统范围内的支持，可对高速内连的差分信号对进行充分定义、管理和交互式布线。

支持包括对在FPGA项目内部定义的LVDS信号的物理设计进行自动映射。

LVDS是差分信号最通用的标准，广泛应用于可编程器件。

AltiumDesigner可充分利用当今FPGA器件上的扩展I/O管脚。

　　其次，在原理图部分，新增加“灵巧粘帖”可以将一些不同的对象拷贝到原理图当中，比如一些网络标号，一页图纸的BOM表，都可以拷贝粘帖到原理图当中。

原理图文件切片，多个器件集体操作，文本筐的直接编辑，箭头的添加，器件精确移动，总线走线，自动网标选择等！

强大的前端将多层次、多通道的原理图输入、VHDL开发和功能仿真、布线前后的信号完整性分析功能。

在信号仿真部分，提供完善的混合信号仿真,在对XSPICE标准的支持之外，还支持对Pspice模型和电路的仿真。

对FPGA设计提供了丰富的IP内核，包括各种处理器、存储器、外设、接口、以及虚拟仪器。

　　第三在嵌入式设计部分，增强了JTAG器件的实时显示功能，增强型基于FPGA的逻辑分析仪，可以支持32位或64位的信号输入。

除了现有的多种处理器内核外，还增强了对更多的32位微处理器的支持，可以使嵌入式软件设计在软处理器，FPGA内部嵌入的硬处理器，分立处理器之间无缝的迁移。

使用了Wishbone开放总线连接器允许在FPGA上实现的逻辑模块可以透明的连接到各种处理器上。

AltiumDesigner6.0支持XilinxMicroBlaze，TSK3000等32位软处理器，PowerPC405硬核，并且支持AMCC405和SharpBlueStreakARM7系列分立的处理器。

对每一种处理器都提供完备的开发调试工具。

实验目的:

完成SEVEN-SEGMENT数码显示电路

实验要求:

1.按照PCB板设计的方法步骤（元件设计、原理图设计、PCB图设计、3D效果）设计给定题目对应的PCB板，并编写相应文档。

2.在AltiumDesigner6中完成原理图及PCB板的创建，并编写要完成所需功能（元件的设计、封装和放置以及PCB板的布线等），要求设计的PCB板和所给的实物在外观上类似，功能上一样。

3.把以上两步整理编写出《大型作业设计说明书》，《大型作业设计说明书》的格式为：

封面、大型作业任务书、摘要、前言、目录、正文、总结、参考资料。

字数不少于5000字，页数不少于15页。

摘要:

实验内容：

1.SEVEN-SEGMENT数码显示电路

2.SEVEN-SEGMENT数码显示电路PCB图。

要求：

1.电路中所用元件封装也可自行选择，电路板外形尺寸，设计规则，电路布局、连线可自行设计。

2.设计完成后生成PCB3D视图文件。

实验目的：

1.考察学生动手能力，是否掌握一般基本电路设计的步骤。

2.更好的掌握PCB的设计方法，达到教学的目标。

实验步骤是：

新建原理图→图纸设置→装载元件库→放置元件→元件属性修改→元件位置调整→连线→检查修改→保存→创建PCB板→导入元件→手动布局→自动布线→手动修改→保存→生成3D视图→保存→打印输出PCB板。

原理图设计:

（1）新建PCB项目文件执行File/New/Project/PCBProject创建PCB项目文件，命名为“SEVEN-SEGMENT数码显示电路”，并保存文件。

（2）新建原理图文件执行File/New/Schematic，创建原理图文件，命名为“SEVEN-SEGMENT数码显示电路”。

（3）原理图图纸设置执行菜单Design/DocumentOptions，弹出DocumentOptions对话框。

图纸类型设置为A4，显示标准标题栏，捕获栅格设置为5，可视栅格设置为10，电气栅格设置为4。

（4）查找并放置元器件在元件库中查找元件以及元件的封装，原理图中所使用的元件，电阻Res2，发光二极管LED1，抗饱和二极管Diode，都在MiscellaneousDevices.IntLib元件库中可找到。

查找并放置元器件到原理图中。

（5）排列布局元器件使用元器件排列命令排列布局元器件。

常用排列命令在“Edit/Align”菜单子菜单中，也可使用快捷键，选择合适命令对元器件进行对齐、均匀分布等操作。

（6）元器件自动标识选择菜单命令“Tools/AnnotateSchematics...”打开“Annotate”对话框，在该对话框中对元器件进行自动标识操作。

（7）连线连接线路，选择Place/Wire菜单命令，或用快捷键P、W放置导线。

完成后如图所示：

（8）保存单击工具栏中的保存按钮，保存。

或着执行File/save保存。

PCB图设计:

（1）新建PCB文件在Files面板中，在Newfromtemplate栏中选择PCBBoardWizard选项，打开PCB创建向导，利用向导创建一个尺寸为60mm×50mm，禁止布线边界为1.3mm的电路板，重命名为“单管放大电路PCB”并保存文件。

（2）导入元件封装与网络在PCB环境中执行菜单命令Design\ImportChangesFrom贺春灯电路.Prjpcb，在弹出的“EngineeringChangeOrder”对话框中，依次单击【Validate】、【ExecuteChanges】按钮，导入元件封装与网络。

（3）手动布局在PCB电路板的TopLayer层手动布局元器件封装。

（4）自动布线1.执行菜单命令Design\Rules，打开“PCBRulesandconstraintsEditor（PCB规则和约束编辑）”对话框。

在Routing项中Width子项设置布线宽度规则，鼠标右键选择NewRule...创建新的规则，重命名Name为GND，选择Net为GND，设置线宽为0.9mm。

用同样方法创建并设置+6V网络的布线宽度规则，并单击【Apply】按钮应用规则。

2.执行菜单命令AutoRoute\All，“SitusRoutingStrategies”（自动布线设置）对话框。

单击【RoutingAll】按钮，程序就开始对电路板进行自动布线，同时打开Message窗口显示自动布线信息。

（5）补泪滴执行菜单命令Tools/Teardrops...打开“TeardropOptions”对话框。

对在该对话框中对补泪滴选项进行设置。

（6）放置多边形覆铜执行菜单命令Place/PolygonPour...，鼠标变成十字光标，在需要覆铜区圈出封闭图形。

（5）保存单击工具栏中的保存按钮，保存。

或着执行File/save保存。

3D效果:

（1）3D显示执行菜单命令View/Legacy3D，可生成PCB的3D显示文件。

（2）用鼠标拖动3D文件，查看3D视图。

3D试图（正面）

3D试图（背面）

打印输出:

（1）执行File/PageSetup命令，系统将弹出PCB打印属性对话框。

设置各项参数。

在这个对话框中需要设置打印机类型、选择目标图形文件类型、设置颜色等

（2）打印机设置

执行File/Print命令，系统将弹出的“打印机配置”对话框。

设置打印机的配置，包括打印的页码、份数等，设置完毕后，单击“OK”按钮，如果用鼠标左键单击“打印机配置”对话框中的“Properties”按钮，会弹出其他属性对话框，可以设置打印纸张的方向。

（3）打印预览

单击“Preview”按钮，则可以对打印的图形进行预览，如下图即为PCB的打印预览图形。

（4）打印

实训总结

一、画好原理图

设计PCB前，首先要做的工作是画好原理图。

原理图的连接一定要正确，注意各个管脚的输入输出属性

二、布局

画好原理图和元器件封装，就可以生成网表，进行元器件的布局了。

布局的总体思想：

在符合产品电气以及机械结构要求的基础上考虑整体美观，在一个PCB板上，元件的布局要求要均衡，疏密有序。

布局原则：

首先要考虑PCB尺寸。

PCB尺寸国道是，印制线条长，阻抗增加，抗噪声能力下降，成本也增加；过小时，散热不好，且临近线条易受干扰。

在确定PCB尺寸后，在确定特殊元件的位置。

最后根据电路的功能单元对电路的全部元器件进行布局。

在确定特殊元件位置时要遵守以下原则：

1．元件在二维、三维空间上有无冲突？

2．元件布局是否疏密有序，排列整齐？

是否全部布完？

3．需经常更换的元件能否方便的更换？

插件板插入设备是否方便？

在插上连接线后在二维、三维是否有冲突？

4．热敏元件与发热元件之间是否有适当的距离？

5．调整可调元件是否方便？

三、布线

在PCB设计中，布线是PCB设计的重要步骤。

布线有单面布线、双面布线和多层布线。

方式主要有三种：

自动布线、手动布线、手动自动结合布线。

为了避免输入端与输出端的边线相邻平行而产生反射干扰，在PCB布线工艺设计中一般考虑以下几方面：

1．连线精简原则：

连线要精简，尽可能短，尽量少拐弯，力求线条简单明了。

如输入/输出，交流/直流，强/弱信号，高频/低频，高压/低压等...，它们的走向应该是呈线形的（或分离），不得相互交融。

其目的是防止相互干扰。

最好的走向是按直线，但一般不易实现，避免环形走线。

对于是直流，小信号，低电压PCB设计的要求可以低些。

输入端与输出端的边线应避免相邻平行，以免产生反射干扰。

必要时应加地线隔离，两相邻层的布线要互相垂直，平行容易产生寄生耦合。

2．接地设计原则：

要遵循“选择好接地点：

数字地线与模拟线分开、一点接地”的技术原则接地线应尽量加粗。

接地线线宽应在2-3mm以上。

3．合理布置电源滤波/退耦电容：

布置这些电容就应尽量靠近这些元部件，离得太远就没有作用了。

在贴片器件的退耦电容最好在布在板子另一面的器件肚子位置，电源和地要先过电容，再进芯片。

4.走线原则：

铜膜导线的拐角处应为圆角或斜角，因为高频时直角或尖角的拐角处会影响电气性能。

5.电源线设计原则：

根据印制电路板电流的大小，要尽量加大电源线宽度，减少环路电阻。

同时，尽量是电源线、地线的走向和数据传递的方向一致，有利于增强抗噪声能力。

四．设计规则检查

1.线与线，线与元件焊盘，线与贯通孔，元件焊盘与贯通孔，贯通孔与贯通孔之间的距离是否合理，是否满足生产要求。

2.对于关键的信号线是否采取了最佳措施，如长度最短，加保护线，输入线及输出线被明显地分开。

3.电源线和地线的宽度是否合适，电源与地线之间是否紧耦合（低的波阻抗）。

4.在PCB中是否还有能让地线加宽的地方。

5.对于关键的信号线是否采取了最佳措施，如长度最短，加保护线，输入线及输出线被明显地分开。

五．注意事项

执行菜单命令Design\ImportChangesFrom贺春灯电路.Prjpcb之前必需满足三个条件，缺一不可：

1.绘制好原理图，并生成网络表文件。

2.项目中使用的元器件所属元件库必须加载。

3.创建PCB电路板文件，并保存到项目中。

参考文献

[1]胡应战AltiumDesigner6电路设计使用教程.河南：

河南科学技术出版社，2009.

[2]田磊邢鹏康《电子CAD》实验实训指导书.河南：

河南工业职业技术学院。