电子系统设计实验指导书v20Word格式文档下载.docx

1、2. 电路板PCB文件（PCB文件）的绘制绘制或导入PCB板的外形；导入网络表文件；将各元件在电路板上摆好位置；用手工方式或自动方式完成电路板的布线；进行错误检查，生成PCB文件。二、用Altium Designer 6进行电路原理图设计以如下的时钟电路为例介绍详细步骤：1. 进入原理图设计环境:从桌面点击图标启动进入Altium Designer 6；2. 新建项目：FileNewProjectPCB Project，右键点击左边Project窗口自动产生的PCB_Project1.PrjPCBSave Project:选定存放位置和自已为项目起的名（例如test.PrjPCB）。3. 新建

2、原理图文件：点击主菜单Project（或用右键点击test.PrjPCB）Add New to ProjectSchematic，产生Sheet.SchDoc。用右键点该文件Save: 选定存放位置和自已为原理图起的名（例如test. SchDoc）。双击该图标即可对该文件进行编辑。编辑环境中，左侧窗口为项目管理窗口，右侧为编辑区，有各种工具条可用。从ViewToolbars菜单中可以打开各种工具条、状态栏。注意：Wiring Tools（绘图）工具条用于画电气元件和导线。2. 加载元件库：点击主菜单DesignAdd/Remove Library Project: Add Library 在

3、C：ProgramsAltium Designer 6Library文件夹中选择Miscellaneous Devices.IntLib，点打开；再在Library文件夹中选择Texas InstrumentsTI Logic Gate 1.IntLib和TI Logic Gate 2.IntLib，点打开，即加载好。用户也可以加载自己创建和积累的元件库。3. 放置元件：PlacePart（或点工具栏上的），在弹出的Place Part窗口中点击Physical Component右边的“”，从弹出的Brows Library窗口的列表中找到所需元件再点OK，回到Place Part窗口中，D

4、esignator中填写元件在本电路图中的编号，Footprint中选择该元件的封装形式。点OK，可继续放置下一个同类型元件，也可以再点Component右边的“”，继续放置其它元件。要选用已加载的不同元件库中的元件时，可在弹出的Brows Library窗口中点击Libraries右边的，即可从下拉列表中进行选择。元件放置完毕，点Cancel回到原理图。可以点击原理图中已放置好的元件的参数进行修改。元件封装的修改：双击元件弹出Component Properties窗口，在右下边的Models For xxxx栏里边的Footprint进行设置修改，还可以双击该Footprint右边的内容查

5、看该种封装的实际样式。4. 元件位置和方向的调整：移动：点住拖动；旋转方向：点住元件后按空格键。5. 编辑元件属性（Attributes）：双击元件，或选中元件后，按右键再点Properties，即可弹出元件属性对话框。可在这里设置或修改元件在本电路中的元件号（Designator）、库中参考名称（Lib Ref）、引脚封装名（Footprint）、参数值等。6. 元件连线点工具栏上的，即可开始为元件连线。连线是指元件引脚之间的电气连接线。从元件的引脚开始点下，顺着引脚的方向画出，再拐弯，直到顺向连到另一元件的引脚上。注意连线不要垂直压在元件的引脚线上。连好后保存文件。7. 放置电源、地用工具

6、条中的电源、地符号放置，或执行菜单命令：PlacePower Port。8. 放置I/O端口I/O端口是指本图电路与其它电路之间的信号输入/输出连接的端口。按工具栏上的键，或执行菜单命令：PlacePort，放置本电路的输入输出端口。放置后要指定端口的方向和端口名。 绘图技巧： 元件的复制、放置、对齐、标注等与其它软件类似。 元件的旋转：用光标点住元件不放，并用另一只手：按空格键，每次转90度；按X键：左右翻转；按Y键：上下翻转。 导线交叉连接点：PlaceManual Junction。 引脚之间的端口连接法：PlacePort，并设置属性，用端口代替连线。 绘制总线：先PlaceBus或用

7、工具栏上的键画总线，然后Place Bus Entry或用工具栏上的键画总线的分支线（改分支方向用空格键），最后PlaceNet Label或用工具栏上的键给各分支线标注网络标号。 非电气图形和文字的制作：点击工具栏上右侧向下的三角，展开绘图工具。9. 编译与检查执行菜单命令：ProjectCompile Document test1.SchDoc，点击屏幕右下边的SystemMessages，弹出Messages窗口查看编译检查结果。如果原理图连线有错误，会在Messages窗口中显示。10. 生成网络表文件（Netlist）网络表中记录的是电路中所有元器件的封装及引脚之间的连接关系。一个电

8、气结点（若干元件的多个引脚共通的连接点）称为一个网络，如：电源网络、地线网络、时钟网络。DesignNetlist From DocumentProtel。在左边Project窗口里出现GeneratedNet List Files中就有了.net文件（网络表文件）。12. 输出元器件清单（BOM）ReportsBill of Material，点击弹出窗口左下部的Export，指定保存位置和文件名即可。元器件清单用于元件采购。13. 元件原理图符号的创建：系统提供的原理图符号库中的元件数量是有限的，经常会遇到一些在符号库中没有的特殊元件，画原理图时只能自行创建其原理图符号。方法如下：Proj

9、ectAdd New to Project Schematic Library，点击生成的Schematic Library Documents中的.SchLib文件，更名为test1.SchLib。点击ToolsRename Component，将默认的第一个元件名Component_1更名为自己起的名字。 创建集成电路块：点击绘图工具中的Place Rectangle（画矩形）工具，在绘图区画一个矩形Place Pin（放置引脚），设置引脚名（如需给字符加上划线：字符后加）、引脚号、方向。负逻辑输入引脚符号：点击引脚，在弹出的Pin Properties窗口中Symbols的Outside

10、 Edge中选择Dot。调整各引脚的位置、方向，及方框的大小，最后保存。点ToolsNew Component继续创建下一个元件符号。创建分立元件：FileOpenC：ProgramsAltium Designer 6LibraryMiscellaneous Devices.IntLib，从中选择与欲创建的元件相似的元件，点击ToolsCopy Component，按OK就将所选元件复制到创建的元件库中，用绘图工具对其进行修改，成为所需的元件符号，重命名保存。 多部件元件的图形符号制作：ToolsNew Part，先做一个部件，再复制，最后编辑引脚、保存。14. 层次式原理图的建立：绘制复杂系

11、统的原理图时，可将系统划分成若干个功能相对单一的子模块，分别进行设计。一般采用自项向下的方法进行设计。（1）新建顶层原理图文件:主菜单ProjectAdd New to Project Top.SchDoc；（2）用PlaceSheet Symbal（或工具栏上的按钮）画子模块的方框；用按钮为子块添加引脚；指定子块的文件名、模块名；用同样的方法绘制第二个乃至更多其它的子模块。（3）用工具栏上的和按钮画模块之间的连接导线、总线，完成顶层图设计，保存；（4）建立并绘制各子模块。方法：主菜单DesignCreate Sheet From Symbol，然后移动光标指向第一个方块，弹出一张新的原理图，

12、其输入输出引脚已经按模块一的方块图的设置准备好。现在就可用一般的原理图绘制方法绘制模块一的具体电路原理图。保存时，文件名、模块名、引脚类型、数量都要与顶层设计中所属的方块图一致。用同样方法可继续绘制其它的子模块的具体原理图。 74LS04N：PDIP封装 74LS04D: SOIC封装三、用Altium Designer 6进行电路PCB图设计 PCB板的层结构：项层（Top Layer，1个）、底层（Bottom Layer，1个）和中间层（Mid Layer，可有14个）。层分类：信号层（Signal Layers）：用于布线，可位于顶层、底层和中间层。内部电源层（Internal Pla

13、nes）：电源层和地层专用，位于中间层，等电位。可有4个。机械层（Mechanical）：用于放置标注和说明，位于中间层，可有4个。丝印层（Silkscreen）：用于显示元件轮廓和封装文字。阻焊层（Solder Mask）：用于放置阻焊剂，以防焊接时焊锡短路（2个）。阻粘层（Paste Mask）：安装SMD元件时用（2个）。钻孔层（Drill Layers）：用于输出钻孔图，标注钻孔位置（2个）。禁止布线层（Keep Out）：设定布线区的边界。常用于设置板边界。用Altium Designer 6进行电路PCB图设计的步骤如下：1. 新建PCB文件：方法一：向导法：将左边底下的选择卡切换

14、到Files，点最下栏New from template最下边的PCB Board Wizard选MetricChoose Board Profiles最上面的customNext设置电路板的外形尺寸设置其它Finish。（注意：生成的电路板上标的尺寸单位错！应该是mil，但显示为mm）。方法二：电路板外形尺寸由外部导入（如Auto CAD绘制的电路板外形文件）：FileNewPCB，FileImport。方法三：手工绘制电路板外形边界：ProjectAdd New to ProjectPCBDesignBoardShape，在Mechanical层绘制。 注意：如果是用FileNewPCB新

15、建的PCB文件，则它还是自由文件（Free Document，尚不受本项目管理），应该在项目里用ProjectAdd Existing to Project将它添加进项目来，否则无法导入网络表。2. 加载元件封装库：DesignAdd/Remove Library 3. 导入网络表：DesignImport Changes From test1.PcbEngineering Change Order将Add Rooms选项前的钩取消Execute ChangesClose。载入后，所有元件全部堆叠在一起。在PCB窗中用鼠标将各元件逐个拖到PCB板上合适的位置。元件引脚之间的细连线称为“飞线”，

16、表示引脚之间的连接关系。当引脚之间用实际布线连通后，飞线自动消失。4. 元件布局调整各元件的位置和方向。元件布局有两种方式：自动布局：ToolsAuto Place。手动布局：手工对元件进行拖动、旋转、对齐等操作。方法与其它软件类似。布局原则：要综合考虑匀称美观、元件间干扰小、易于布线、散热好、便于元件安装维修等多种因素。手工布局小技巧：元件换方向：用右键点住元件，按空格键调整方向。元件的放置方向对于布线难度有极大的影响。界面的放大：PgUp键； 缩小：PgDn键。英/公制单位切换：按Q键随时切换（mil/mm）。5. 布线布线规则的设定：DesignRules，在对话框的Routing选项中

17、，设置布线的拐角（Routing Corners）、层（Routing Layers）、布线宽度（Width）、过孔风格（Routing Vias）等进行设置。简单电路板：手工布线复杂电路板：手工布关键走线自动布线手工优化手工布线：用工具栏上的键布线。用布线取代飞线。一般在一个面中只布一个方向的线，如，Top Layer（正面）尽量只布横线，Bottom Layer（背面）尽量只布竖线。一个方向走不过去时，用过孔（Via）穿到另一面再走。过孔的使用方法：在一个面上布线到要放过孔的位置，停下；键放置过孔（正好压在前面已布走线的端头上）；切换到另一面，从过孔继续布线。自动布线：主菜单上Auto R

18、oute。自动布线前可进行必要的设置（Setup）。全部自动布线：Auto RouteAll指定网络自动布线：Auto RouteNet，然后用光标点中某一网络中的引脚；指定飞线自动布线：Auto RouteConnection，用光标点中某一根飞线；指定元件自动布线：Auto RouteComponent,用光标点中某一元件；指定区域自动布线：Auto RouteArea，用光标拖选划出一块区域。选择后按Start即可开始自动布线。自动布线过程的暂停：Auto RoutePause；自动布线的再运行（继续）：Auto RouteRestart；自动布线的终止：Auto RouteStop。拆

19、除全部自动布线：ToolsUn-RouteAll拆除指定网络的布线：ToolsUn-RouteNet，用光标点中网络中的任一点。拆除指定连线的布线：ToolsUn-RouteConnection，用光标点中某连线。拆除指定元件的布线：ToolsUn-RouteComponent，用光标点中某元件。6. 后期处理：调整线宽：双击选中某根走线，设置其宽度。通常电源线、地线及要驱动多个元件的公用信号线都需要加粗，以增加其负载能力。补泪滴：对高频信号的焊盘和过孔通常需要补泪滴，以减小信号反射。有时为增强焊盘或导过孔的机械强度（以焊盘免容易从PCB板上折断脱落。）方法：主菜单ToolsTear Drop

20、s，选择要补泪滴的元件或网络进行。大面积铺地：在电路板上未走线、无元件的空白区全部铺设铜网，以提高抗干扰能力、负载能力，并减小电位差。选择要铺铜的面，然后按工具条上的键（Place Polygon Plane），设置填充样式、要连接的网络（通常选择GND），按OK，在板上绘制要填充的区域的边界，即可。放置字符：如公司名称、板的型号、版本信息等。选择Top Overlay，点工具栏上的键，即可在板上放置字符。3D预览：布好的电路板，可通过主菜单的ViewLegacy 3D View进行，用Ctrl+键变换PCB板的观察视角。元件对齐：先选中要对齐的一组元件，然后执行：ToolsAlign Com

21、ponentsAlign，在弹出的对话框中选择对齐方式。元件的旋转：选中元件后用空格键旋转。导线拐角样式切换：按Shift+Space键。切换当前层：按“+”或“-”键。选取与查看某一网络：先执行EditSelectNet，再用光标点击所需网络中的任一点，即可点亮该网络。布线宽度单位切换：按Q键（不区分大小写）。100mil=2.54mm，50mil=1.27mm，1 inch=25.4mm=1000mil。距离测量：先执行RepotMeasure Distance，再用光标点起点和终点。7. 输出电路板图存盘后，可将项目中的PCB文件交给电路板厂家制作即可。8. 元件PCB封装符号的创建：元

22、件的PCB符号库中的元件数是有限的，经常会遇到一些在符号库中没有的特殊元件，画PCB图时只能自行创建其PCB封装符号。PCB封装有两类，一类是通用样式的封装，可以通过元件封装向导来新建；另一类是特殊样式的封装，可以通过手工绘制来创建。 利用元件封装向导新建一个PCB封装图符号的方法如下：ProjectAdd New to Project PCB Library，用右键点击生成的PCB Library Documents中的.PcbLib文件，Save为test1.PcbLib。点击Component Wizard选择封装的类型，在向导的提示下逐步完成封装的设计，并可对设计的封装进行修改和调整。

23、在所建的PCB封装库中，建好一个元件封装后，要注意及时存盘，然后可继续点击Component Wizard建下一个元件封装。若要查看所建的各元件封装，可在窗口左下部将选择卡切换到PCB Library，即可在左边的Components下的元件列表中选择查看所建的各元件封装。手工制作创建一个PCB封装图符号的步骤如下：1. ProjectAdd New to Project PCB Library，用右键点击生成的PCB Library Documents中的.PcbLib文件，Save为test1.PcbLib。2. 执行Place中相应的工具按键，绘制封装的外形轮廓。3. 执行PlacePa

24、d命令或相应快捷工具按键，绘制封装的焊盘，通过焊盘属性对话框设定焊盘的大小、形状、编号、钻孔直径及所在的层等。4.按OK键，并执行FileSave命令将制作好的元件封装保存到封装库中。四、Protel99SE设计大作业1.完成本书前面的示例电路的原理图设计；2.完成本书前面的示例电路的PCB图设计。第二章 病房呼叫系统设计实验一、实验目的、任务实验目的：通过实际设计、制作一个病房呼叫系统，学习掌握电子系统设计的基本流程；了解掌握多种电子元器件的种类、性能与使用方法；掌握电路和系统的设计制作方法和调试方法。实验任务：要求利用一块多孔实验电路板，设计制作一个医院病房呼叫系统，其主要功能如下：1.

25、呼叫功能：能实现8个病床对护士站的呼叫，病人有情况时，按一下自己床位边的呼叫按键，就能呼叫护士；2. 显示功能：有病床呼叫时，护士站的数码管显示器上会显示相应的床位号；无呼叫时显示器上无显示；3. 报警功能：有病床呼叫时，护士站的喇叭会发出一响一停的报警声，同时，数码管显示器上显示的床位号会与报警声同步闪烁。4. 呼叫保持功能：有呼叫键按下后，即使按键松开了，呼叫显示和报警声也能保持，直到护士响应呼叫；5. 清除功能：护士响应呼叫后，按下清除键即可清除呼叫报警声及显示。二、实验原理该系统采用8个按键开关来模拟各病房里的呼叫按钮。为了将不同的按键信号转换成能显示的床位号（07），首先应该用一片8

26、-3编码器芯片将位呼叫信号转换成000111的三位二进制编码；加按键锁存电路将该按键呼叫锁存保持住；三位二进制编码信号再经过一片BCD-七段码译码器芯片，转换成七段码，再接到一个共阴极的LED数码管上供显示。报警闪烁和报警声分别用2个555电路产生的方波驱动实现。用锁存住的呼叫信号同时触发这2个555方波发生电路，其中报警闪烁方波频率可设为1Hz（可用电位器调整），报警声音频方波频率可设为128Hz（可用电位器调整）。报警闪烁方波信号接到数码管的COM端（阴极）控制数码管的闪烁；报警声音频方波经放大后接到蜂鸣器上。当清除键按下时，呼叫信号被清除，2个555均停止工作。系统的原理如下图所示。请根

27、据上图自行查阅相关器件资料，画出详细电路图，并按图完成系统的制作和调试。三、实验工具本实验中用到的工具如下：电烙铁、尖嘴钳、斜口钳、镊子、焊锡丝、松香；数字式万用表、数字式稳压电源、示波器。四、实验步骤1. 领取元器件（注意：不要散落丢失）；2. 根据系统原理设计实际电路（画出详细电路原理图），并计算两个555定时电路的元件参数；3. 按电路图将元器件焊装到多孔实验电路板上（注意：元件在电路板上布局要合理、美观；DIP封装的集成电路不能直接焊在电路板上，必须先在电路板上焊芯片插座，再将芯片插在芯片插座上）；4. 用细导线焊接电路连线（注意：细导线要平直，不要破皮短路）；5. 在不插装芯片的情况下，用万用表量电源和地是否短路；各地线是否连通；6. 在不插装芯片的情况下，给系统接上电源，用万用表量各电源点电压是否正常；7. 在断电情况下，插上芯片，再通电，按各按键，观察系统是否正常工作。如闻到有热糊味或芯片发烫，应立即断电检查。8. 如果系统未能正常工作，应从输入级逐级向后检查。五、验收标准1. 电路图设计正确，555电路参数设计正确，所有元器件引脚连线原理无误；2. 电路板元件布局合理美观；3. 焊接走线工整，焊点光亮，焊锡量适当，无漏焊、短路；4. 能实现“实验任务”中要求的各项功能。六、