电子自动化课程设计 U盘电路设计讲解.docx

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电子自动化课程设计U盘电路设计讲解

课程设计

课程名称

电子设计自动化课程设计

题目名称

U盘电路设计

专业班级

2015级****

学生姓名

赵*森

学号

****

指导教师

***

二○一七年一月三日

蚌埠学院计算机工程学院课程设计成绩评定表

项目

权重

分值

具体要求

得分

文献阅读与调查论证

0.20

100

能独立查阅文献和从事其它调研活动；有收集、加工各种信息的能力

设计质量

0.30

100

设计合理、功能齐备，实验数据准确可靠；有较强的实际动手能力

论文撰写质量

0.20

100

设计说明书完全符合规范化要求，用A4复印纸打印成文

学习态度

0.20

100

学习态度认真，科学作风严谨，严格按要求开展各项工作，按期完成任务

学术水平与创新

0.10

100

设计有创意，有一定的学术水平或实用价值

总分

1.0

评语：

存在问题:

等级：

指导教师：

年月日

蚌埠学院计算机工程学院课程设计任务书

课程

电子设计自动化课程设计

班级

*班

指导教师

***

题目

U盘电路设计

完成时间

2016年12月5日至2016年12月29日

主要内容

制作元件：

K9F080U0BFlash存储器、IC1114USB桥接芯片、AT1201电源芯片

绘制原理图：

U盘接口电路模块、滤波电容电路模块、Flash电路模块、供电模块、连接器及开关

设计PCB：

编辑元件封装、绘制PCB

设计报告要求

1．封面：

（格式附后）

2．课程设计任务书

3．课程设计报告：

⑴系统总体方案

⑵设计思路和主要步骤

⑶各功能模块和流程图

⑷心得体会和参考资料

说明：

学生完成课程设计后，提交课程设计报告，要求文字通畅、字迹工整（也可用以打印），文字不少于5000字，并装订成册。

版面要求

1．题目用黑体三号，段后距18磅（或1行），居中对齐；

2．标题用黑体四号，段前、段后距6磅（或0.3行）；

3．正文用小四号宋体，行距为固定值,22磅；

4．标题按“一”、“㈠”、“1”、“⑴”顺序编号。

上机时间安排

星期

周次

一

二

三

四

五

六

日

指导时间地点

一、绪论.......................................................1

二、电路工作原理说明...........................................1

三、设计步骤

（一）制作元件.............................................2

（二）绘制原理图...........................................7

（三）设计PCB.............................................11

（四）绘制PCB板..........................................14

四、参考文献..................................................15

一、绪论

AltiumDesigner系统是Altium公司于2006年年初推出的一种电子设计自动化（ElectronicDesignAutomation，EDA）设计软件。

该软件综合电子产品一体化开发所需的所有必须技术和功能。

AltiumDesigner在单一设计环境中集成板级和FPGA系统设计、基于FPGA和分立处理器的嵌入式软件开发以及PCB版图设计、编辑和制造，并集成了现代设计数据管理功能，使得AltiumDesigner成为电子产品开发的完整解决方案。

U盘是应用广泛的便携式存储器件，其原理简单，所用芯片数量少，价格便宜，使用方便，可以直接插入计算机的USB接口。

本实例针对网上公布的一种U盘电路，介绍其电路原理图和PCB图的绘制过程。

首先制作原件K9F080U0B、IC1114和电源芯片AT1201，给出原件编辑制作和添加封装的详细过程，然后利用制作的元件，设计制作一个U盘电路，绘制U盘的电路原理图。

二、电路工作原理说明

U盘电路的原理图如图所示，其中包括两个主要的芯片，即Flash存储器K9F080U0B和USB桥接芯片IC1114。

三、设计步骤

（一）制作原件

1.制作K9F080U0BFlash存储器

（1）单击菜单栏中【文件】/【新建】/【工程】/【PCB工程】命令，新建一个项目文件。

然后单击菜单栏中的【文件】/【保存工程为】命令，将新建的项目文件保存在Example文件夹中，并命名为“USB.PrjPCB”。

（2）单击菜单栏中的【文件】/【新建】/【原理图】命令，新建一个原理图文件。

然后单击菜单栏中的【文件】/【保存为】命令，将新建的原理图文件保存在“example”文件夹中，并命名为“USB.SchDoc”。

【Projects】面板如图所示。

（3）单击菜单栏中的【文件】/【新建】/【库】/【原理图库】命令，新建元件库文件，名称为“Schlib1.SchLib”。

（4）切换到【SCHLibrary】面板，单击菜单栏中的【工具】/【新器件】命令，弹出【NewComponentName】窗口。

输入新元件名称为“Flash”，如图所示。

单击“确定”按钮，进入库元件编辑器界面。

（5）单击原理图符号绘制工具栏中的放置矩形图标，放完矩形，随后会出现一个新的矩形虚框，可以连续放置。

右击或者按Esc键退出该操作。

（6）单击放置引脚图标，放置引脚。

K9F080U0B一共有48个引脚，在【SCHLibrary】面板的【Pins】选项栏中，单击“添加”按钮，添加引脚。

在放置引脚的过程中，按下Tab键会弹出如图所示的【Pin特性】对话框。

在该对话框中可以设置引脚标识符的起始编号及显示文字等。

放置的引脚。

（7）在【SCHLibrary】面板中，选定刚刚创建的Flash元件，然后单击右下角的按钮，弹出如图所示的【LibraryComponentProperties】对话框。

单击其中的按钮，弹出【元件管脚编辑器】对话框。

在该对话框中，可以同时修改元件引脚的各种属性，包括标识、名、类型等。

修改后的【元件管脚编辑器】对话框如图所示。

（8）单击【SCHLibrary】面板【模型】选项栏中的按钮，系统将弹出如图所示的【添加新模型】对话框，选择“Footprint”为Flash添加封装。

打开【PCB模型】对话框如图所示。

（9）单击按钮，系统将弹出如图所示的【浏览库】对话框。

（10）单击按钮，在弹出的【搜索库】对话框中输入“F-QFP7X7-G48/N”或者查询字符串，然后单击左下角的按钮开始查找。

在搜索出来的封装类型中选择“F-QFP7X7-G48/N”。

（11）单击“是”按钮，把选定的封装库装入以后，会在【PCB模型】对话框中看到被选定的封装的示意图。

（12）单击“确定”按钮，关闭该对话框。

然后单击保存按钮，保存库元件。

在【SCHLibrary】面板中，单击【元件】选项栏中的“放置”按钮，将其放置到原理图中。

2.制作IC1114元件

（1）打开库元件设计文档“Schlib1.SchLib”，单击【实用】工具栏中的新建元件图标，或在【SCHLibrary】面板中，单击【元件】选项栏中的“添加”按钮，系统将弹出【NewComponentsName】对话框，输入“IC1114”，如图所示。

（2）单击菜单栏中的【放置】/【矩形】命令，绘制元件边框，元件边框为正方形。

（3）单击菜单栏中的【放置】/【引脚】命令，或者在【SCHLibrary】面板中，单击【Pins】选项栏中的按钮，添加引脚。

在放置引脚的过程中，按下Tab键会弹出引脚属性对话框，在该对话框中可以设置引脚的起始编号以及显示文字等。

IC1114共有48个引脚，引脚放置完毕后的元件图。

3.制作AT1201元件

（1）在【SCHLibrary】面板中，单击【模型】选项组中的“添加”按钮，弹出添加模型窗口，选择“Footprint”为AT1201添加封装。

此处，选择的封装为“SO-G5/P.95”，【PCB模型】对话框设置如图所示。

（2）单击“OK”按钮，保存库元件。

单击“Place”按钮将其放置到原理图中。

（二）绘制原理图

1.U盘接口电路模块设计

（1）打开“USB.SchDoc”文件，选择【库…】面板，在自建库中选择IC1114元件，将其放置在原理图中；再找出电容元件、电阻元件并放置好；在“MiscellaneousDevices.IntLib”（常用分立元件库）中选择晶体振荡器、发光二极管LED、连接器Header4等放入原理图中。

接着对元件进行属性设置，然后进行布局。

电路组成元件的布局。

（2）单击【布线】工具栏中的放置线图标，将元件连接起来。

单击【布线】工具栏中的放置网络标号图标，在信号线上标注电气网络标号。

2.滤波电容电路模块设计

（1）在“MiscellaneousDevices.IntLib”（常用分立元件库）中选择一个电容，修改为1uF，放置到原理图中。

（2）选中该电容，单击【原理图标准】工具栏上的拷贝图标，选好放置元件的位置，然后单击来单栏中的【编辑】/【灵巧粘贴】命令，弹出【智能粘贴】对话框。

勾选右侧的【使能粘贴阵列】复选框，然后在下面的文本框中设置粘贴个数为5、水平间距为30、垂直间距为0，单击“确定”按钮关闭对话框。

（3）选择粘贴的起点为第一个电容右侧30的地方，单击完成5个电容的放置。

（4）单击【布线】工具栏中的放置线图标，执行连线操作，接上电源和地，完成滤波电容电路模块的绘制。

3.Flash电路模块制作

（1）放置好电容元件、电阻元件，并对元件进行属性设置，然后进行布局。

（2）单击【布线】工具栏中的放置线图标，进行连线。

单击【布线】工具栏中的放置网络标号图标，标注电气网络标号。

至此，Flash电路模块设计完成。

4.供电模块设计

（1）选择【SCHLibrary】面板，在自建库中选择电源芯片AT1201，在“MiscellaneousDevices.IntLib”（常用分立元件库）中选择电容，放置到原理图中，然后单击【布线】工具栏中的放置线图标，进行连线。

5.连接器及开关设计

（1）在“MiscellaneousConnectors.IntLib”（常用接插件库）中选择连接器Header6，并完成其电路连接。

（三）设计PCB

1.创建PCB文件

（1）启动AltiumDesignerSummer09，在集成设计环境中执行【文件】/【新建】/【PCB】命令。

（2）系统在当前工程中新建了一个默认名为“PCB1.PcbDoc”的PCB文件，同时启动了【PCBEditor】，进入了PCB设计环境中。

（3）单击菜单栏中的【设计】/【板子形状】/【重新定义板子外形】命令，重新定义PCB板的尺寸。

2.编辑元件封装

（1）单击菜单栏中的【文件】/【新建】/【库】/【PCB库文件】命令，建立一个新的封装文件，命名为“IC1113.PcbLib”。

（2）单击菜单栏中的【工具】/【元器件向导】命令，系统将弹出【ComponentWizard】对话框。

（3）单击“下一步”按钮，在弹出的选择封装类型界面中选择用户需要的封装类型，如DIP或BGA封装。

在本例中，采用QuadPacks封装，然后单击“下一步”按钮。

接下来的几步均采用系统默认设置。

（4）在系统弹出如图所示的对话框中设置，每条边的引脚数为12。

单击“下一步”按钮，在系统弹出的命名封装界面中为器件命名。

最后单击“完成”按钮，完成IC1114封装形式的设计。

结果显示在布局区域。

（5）返回PCB编辑环境，单击菜单栏中的【设计】/【添加/移除库】命令，在弹出的对话框中单击“添加库”按钮，将设计的库文件添加到项目库中。

单击“关闭”按钮，关闭该对话框。

（6）返回原理图编辑环境，双击IC1114元件，系统将弹出【元件属性】对话框。

在该对话框的右下编辑区域，选择属性Footprint，按步骤把绘制的IC1114封装形式导入。

其步骤与连接系统自带的封装形式的导入步骤相同。

（四）绘制PCB板

绘制PCB板

（1）手动放置元件。

在PCB编辑环境中，单击菜单栏中的【放置】/【元件】命令，或单击【布线】工具栏中的放置元件图标，系统将弹出【放置元件】对话框。

在【放置类型】选项组中点选【封装】单选钮，然后单击按钮，在系统弹出的【浏览库】对话框中查找封装库，类似于在原理图中查找元件的方法。

（2）查找到所需元件封装后，单击“确定”按钮，在【放置元件】对话框中会显示查找结果。

单击“确定”按钮，把元件封装放入到PCB板中。

放置元件封装后根据PCB板的结构，手动调整元件封装的放置位置。

（3）单击【布线】工具栏中的图标，根据原理图手动完成PCB导线连接。

在连接导线前，需要设置好布线规则，一旦出现错误，系统会提示出错信息。

手动布线后的PCB板。

四参考文献

AltiumDesigner原理图与PCB设计教程高敬鹏等编著机械工业出版社