AltiumDesigner10电路设计基础入门教学教育资料.doc
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目录
目录 2
第一部分应用电子技术实训教学大纲，要求与实训资源简介 5
1.1应用电子技术实训教学大纲 5
1.2实训内容与学时分配 6
1.3实训安排与考核方式 9
第二部分AltiumDesigner10电路设计实训入门 10
2.1印制电路板与Protel概述 10
2.1.1印制电路板设计流程 10
2.2原理图设计 12
2.2.1原理图设计步骤：
12
2.2.2原理图设计具体操作流程 12
2.3原理图库的建立 19
2.3.1原理图库概述 19
2.3.2编辑和建立元件库 19
2.4创建PCB元器件封装 25
2.4.1元器件封装概述 25
2.4.2创建封装库大体流程 26
2.4.3绘制PCB封装库具体步骤和操作 26
2.5PCB设计 35
2.5.1重要的概念和规则 35
2.5.2PCB设计流程 36
2.5.3详细设计步骤和操作 36
2.6实训项目 42
2.6.1任务分析 42
2.6.2任务实施 44
第三部分PCB板基础知识、布局原则、布线技巧、设计规则 73
3.1PCB板基础知识 73
3.2PCB板布局原则 75
3.3PCB板布线原则 76
3.4AlitumDesigner的PCB板布线规则 77
第四部分自制电路板实训入门 89
4.1自制电路板最常用方法及工具介绍 89
4.2描绘法自制电路板 92
4.3感光板法制作电路板（图解说明全过程） 98
4.4热转印法制作电路板 102
4.5丝网印法制作电路板（图解说明全过程） 107
4.6感光干膜法制作电路板 112
第五部分PCB线路板雕刻机系统实训入门 113
5.1PCB线路板雕刻机概述 113
5.2雕刻机的使用 115
5.2.1如何生成加工文件 115
5.2.2硬件使用说明 119
5.2.3软件使用功能介绍 121
5.3线路板制作操作步骤 126
第六部分电路板抄板入门 129
6.1PCB抄板 129
6.1.1概述 129
6.1.2抄板步骤 129
6.2BOM清单的制作 136
6.3PCB反推原理图 138
第七部分实训项目 140
实训一PCB焊接技术 140
实训二AD绘制原理图 144
实训三AD绘制PCB图 146
实训四刀刻法（描绘法）制作PCB板 148
实训五热转印法印制PCB板 150
实训六雕刻机印制PCB板 152
实训七产品装配与调试 153
实训八PCB抄板 156
实训九PCB抄板——反推原理图 158
实训十原理图与PCB的相互推演练习 160
实训十一电子产品实训总结汇报 162
第八部分实训电路模块库 163
8.1单片机电路模块 163
1.AT89S5X单片机模块 163
2.AVR单片机模块 165
3.STM32F103单片机模块 167
4.EPM240可编程数字逻辑模块 169
8.2传感器电路模块 171
1.温湿度传感器模块 171
2.火焰烟雾传感器模块 173
3.光敏传感器模块 174
4.人体红外传感器模块 175
5.震动传感器模块 177
6.超声波测距传感器模块 179
7.RFID刷卡模块 180
8.三轴加速度、三轴角速度、三轴磁阻传感器模块 181
9.空气质量传感器模块 183
10.声音传感器模块 184
11.电流传感器模块 185
12.霍尔传感器模块 186
13.颜色传感器模块 187
8.3信号采集处理模块 189
1.高速AD采集模块 189
2.高速DA转换模块 191
8.4通信接口模块 193
1.RS232串口模块 193
2.RS485总线模块 194
3.USB接口模块 195
4.CAN总线模块 198
5.NRF24L01无线通信模块 199
6.蓝牙通信模块 201
7.WIFI通信模块 202
8.ZIGBEE模块 203
9.GSM/GPRS通信模块 205
8.5执行器件模块 208
1.直流电机模块 208
2.步进电机模块 209
3.继电器控制模块 210
8.6人机交互接口模块 212
1.键盘模块 212
2.旋转编码开关模块 214
3.数码管模块 215
4.点阵液晶模块 216
5.流水灯与交通灯模块 218
8.7其他模块 220
1.时钟与存储器模块 220
第二部分AltiumDesigner10电路设计实训入门
2.1印制电路板与Protel概述
随着电子技术的飞速发展和印制电路板加工工艺不断提高，大规模和超大规模集成电路的不断涌现，现代电子线路系统已经变得非常复杂。
同时电子产品有在向小型化发展，在更小的空间内实现更复杂的电路功能，正因为如此，对印制电路板的设计和制作要求也越来越高。
快速、准确的完成电路板的设计对电子线路工作者而言是一个挑战，同时也对设计工具提出了更高要求，像Cadence、PowerPCB以及Protel等电子线路辅助设计软件应运而生。
其中Protel在国内使用最为广泛。
本书所有讲解均使用AltiumDesignerRelease10（Protel新版本）。
2.1.1印制电路板设计流程
用AltiumDesignerRelease10绘制印制电路板的流程图如图2.1-1所示。
生成网络表
否
开始
新建原理图文件
设置工作环境
放置元件
原理图的布线
原理图电气检查
编译和调整
新建工程（项目文件）
创建PCB
是否合格？
是
规划PCB
加载元件封装
加载网络表
元件布局及其调整
设置布线规则
布线及其调整
电气规则检查
生成报表文件
保存并打印输出
结束
图2.1-1电路板绘制流程图
2.2原理图设计
2.2.1原理图设计步骤：
生成网络表
编译和调整
存盘和报表输出
结束
开始
新建原理图文件
设置工作环境
放置元件
原理图的布线
原理图电气检查
设置图纸大小以及颜色栅格等
放置元件；调整元件位置；对名称、封装进行定义和设定
通过导线或网络标号将元件联接起来
通过项目编译，完成错误检查
修改和调整错误
是否合格？
原理图设计过程如下图2.2-1所示。
图2.2-1原理图设计流程
2.2.2原理图设计具体操作流程
（说明：
以设计“两级放大电路”为例，电路原理图如图2.2-2所示）
注意：
建议先建立好PCB工程（项目）文件后再进行原理图的绘制工作，原理图文件需加载到项目文件中，且保存到同一文件夹下。
2.2-2两级放大电路
（1）创建PCB工程（项目文件）
启动ProtelDXP后，选择菜单【File】/【New】/【Project】/【PCBProject】命令；完成后如图2.2-3所示。
图2.2-3新建工程后
（2）保存PCB项目（工程）文件
选择【File】/【SaveProject】菜单命令，弹出保存对话框【Save[PCB_Project1.PrjPCB]AS…】对话框如图2.2-4所示；选择保存路径后在【文件名】栏内输入新文件名保存到自己自己建立的文件夹中。
（3）创建原理图文件
注意：
在新建的PCB项目（工程）下新建原理图文件
在新建的PCB项目（工程）下，选择菜单【File】/【New】/【Schematic】命令；完成后如图2.2-5所示。
（4）保存原理图文件
选择【File】/【Save】菜单命令，弹出保存对话框【Save[Sheet1.SchDoc]AS…】对话框如图2.2-6所示；选择保存路径后在【文件名】栏内输入新文件名保存到自己建立的文件夹中。
图2..2-4保存工程文件图2.2-5新建原理图
（5）设置工作环境
注意：
建议初学者保持默认，暂时不需要设置，等到一定水平后再进行设置。
选择【Design】/【DocumentOptions…】菜单命令，在系统弹出的【DocumentOptions】中进行设置。
图2.2-6保存原理图文件
（6）放置元件
注意：
在放置元件之前需要加载所需要的库（系统库或者自己建立的库）。
方法一：
安装库文件的方式放置
如果知道自己所需要的元件在哪一个库，则只需要直接将该库加载，具体加载方法如下：
选择【Design】/【Add/Removelibrary…】菜单命令，弹出【AvailableLibrary】对话框，如图2.2-7所示；单击安装找到库文件即可。
图2.2-7安装库文件
方法二：
搜索元件方式放置
在我们不知道某个需要用的元件在哪一个库的情况下，可以采用搜索元件的方式进行元件放置。
具体操作如下：
选择【Place】/【Part…】菜单命令，弹出【PlacePart】对话框如图2.2-8所示。
图2.2-8放置元器件
接着选择【Choose】，弹出【BrowseLibrarys】对话框如图2.2-9所示。
单击【Find】进行查找。
图2.2-9浏览元器件
单击【Find】后弹出【LibrarysSearch】对话框如图2.2-10所示；
图2.2-10查找元器件
设置完成后单击【Search】，弹出如图2.2-11所示的对话框。
图2.2-11查找元器件列表
选中所需的元件后单击【OK】后操作如图2.2-12所示：
图2.2-12放置元器件
此时元件就粘到了鼠标上，如图：
，单击鼠标左键即可放置元件。
方法三：
自己建立元件库
具体建库步骤参见原理图库的建立一章。
添加元件同方法一，不在赘述。
注意：
在放置好元件后需要对元件的位置、名字、封装、序号等进行修改和定义。
（除元件位之外其他修改也可以放到布线以后再进行）
元件属性修改方法如下：
在元件上双击鼠标左键，弹出【PropertiesforSchematicComponentinSheet[原理图文件名]】对话框，属性修改如图2.2-13所示。
封装修改过程如下：
如图2.2-13所示对话框中选择Footprint，进行单击，过程如图2.2-14所示。
图2.2-13元器件属性
图2.2-14封装修改过程
（7）原理图布线
在放好元件位置后即可对原理图进行布线操作。
选择【Place】/【Wire】工具菜单，此时将带十字型的光标放到元件引脚位置单击鼠标左键即可进行连线（注意拉线过程不应一直按住鼠标左键不放），将导线拉到另一引脚上单击鼠标左键即放完一根导线，放置完导线单击右键或者【Esc】键结束放置。
选择【Place】菜单命令，里面的操作和【Wire】类似。
具体功能自己下来查阅。
（注意：
【Place】里面的工具基本上都要求会用）。
（8）原理图电气规则检查
选择【Project】/【CompilePCBProject[工程名]】；若无错误提示，即通过电器规则检查，如有错误，则需找到错误位置进行修改调整。
（注：
电气检查规则建议初学者不要更改，待熟练后在更改）
（9）生成网络表
通过编译后，即可进行网络表生成。
选择【Design】/【NetlistforProject】/【Protel】菜单命令。
（10）保存输出
选择【File】/【Save】（或者【SaveAs…】）；
2.3原理图库的建立
在Protel中，并不是所有元件在库中都能找到，或者能找到但与实习元件引脚标号不一致，或者元件库里面的元件的符号大小或者引脚的距离与原理图不匹配等等，因此需要对找不到的库或者某些元件重新进行绘制，以完成电路的绘制。
2.3.1原理图库概述
（1）原理图元件组成
标识图：
提示元件功能，无电气特性。
原理图元件
引脚：
是元件的核心。
有电气特性。
（2）建立新原理图元件的方法
1）在原有的库中编辑修改；
2）自己重新建立库文件（本次学习主要以第二种方法为主）；
2.3.2编辑和建立元件库
（一）编辑元件库
此方法请同学们自己下来查阅相关资料进行操作，或者到基本掌握该软件的应用后作为高级工具来进行学习。
（二）自建元件库及其制作元件
（1）自建元件库及其制作元件总体流程如图2.3-1所示。
图2.3-1元件库建立流程图
（2）具体操作步骤
1）新建原理图元件库
新建：
选择【File】/【New】/【library】/【Schematic】菜单命令；完成后如图2.3-2所示：
图2.3-2新建原理图库
保存：
选择【File】/【Save】菜单命令；弹出【Save[Schlib1.SchLib]As…】对话框。
选择保存路径，如图2.3-3所示：
图2.3-3保存原理图库
2）为库文件添加元件
单击打开【SCHLibrary】面板，如图2.3-4所示。
此时可以在右边的工作区进行元件绘制；建立第二个以上元件时，选择【Tools】/【NewComponent】菜单命令，弹出对话框如图2.3-5所示，确定后即可在右边的工作区内绘制元件。
图2.3-4SCHLibrary面板
图2.3-5添加新元件
3）绘制元件外形
库元件的外形一般由直线、圆弧、椭圆弧、椭圆、矩形和多边形等组成，系统也在其设计环境下提供了丰富的绘图工具。
要想灵活、快速地绘制出自己所需要的元件外形，就必须熟练掌握各种绘图工具的用法。
具体操作方法请自己下来后研究。
选择【Place】菜单，可以绘制各种图形。
4）为元件添加引脚
选择【Place】/【Pin】菜单命令，光标变为十字形状，并带有一个引脚符号，此时按下【Tab】键，弹出如图2.3-6所示的元件【PinProperties】对话框，可以修改引脚参数，移动光标，使引脚符号上远离光标的一端（即非电气热点端）与元件外形的边线对齐，然后单击，即可放置一个引脚。
图2.3-6元件引脚属性对话框
5）定义元件属性
绘制好元件后，还需要描述元件的整体特性，如默认标识、描述、PCB封装等。
打开库文件面板，在元件栏选中某个元件，然后单击【Edit】按钮，或者直接双击某个元件，可以打开【LibraryComponentProperties】对话框，利用此对话框可以为元件定义各种属性。
如图2.3-7所示。
图2.3-7元件属性对话框
6）元件报表与错误检查
元件报表中列出了当前元件库中选中的某个元件的详细信息，如元件名称、子部件个数、元件组名称以及元件个引脚的详细信息等。
A元件报表生成方法如下：
打开原理图元件库在【SCHLibrary】面板上选中需要生成元件报表的元件（如图2.3-8所示）选择【Reports】/【Component】。
图2.3-8选择库里面的元器件
B元件规则检查报告
元件规则检查报告的功能是检查元件库中的元件是否有错，并将有错的元件罗列出来，知名错误的原因。
具体操作方法如下：
打开原理图元件库选择【Reports】/【ComponentRuleCheck…】弹出【LibraryComponentRuleCheck】对话框，在该对话框中设置规则检查属性。
如图2.3-9所示。
图2.3-9设计规则检查
设置完成后单击【OK】，生成元件规则检查报告如图2.3-10所示：
图2.3-10元器件规则检查
到此，元件库操作完毕。
2.4创建PCB元器件封装
由于新器件、和特殊器件的出现，某些器件导致在ProtelDXP集成库中没有办法找到，因此就需要手工创建元器件的封装。
2.4.1元器件封装概述
元器件封装只是元器件的外观和焊点的位置，纯粹的元器件封装只是空间的概念，因此不同的元器件可以共用一个封装，不同元器件也可以有不同的元件封装，所以在画PCB时，不仅需要知道元器件的名称，还要知道元器件的封装。
（一）元件封装的分类
大体可以分为两大类：
双列直插式（DIP）元件封装和表面贴式（STM）元件封装。
双列直插式元器件实物图和封装图如图2.4-1和2.4-2所示。
图2.4-1双列直插式元器件实物图图2.4-2双列直插式元器件封装图
表面粘贴式元件实物图和封装图如图2.4-3和2.4-4所示。
图2.4-3表面粘贴式元件实物图图2.4-4表面粘贴式元件封装图
（二）元器件的封装编号
元器件封装的编号一般为元器件类型加上焊点距离（焊点数）在加上元器件外形尺寸，可以根据元器件外形编号来判断元器件包装规格。
比如AXAIL0.4表示此元件的包装为轴状的，两焊点间的距离为400mil。
DIP16表示双排引脚的元器件封装，两排共16个引脚。
RB.2/.4表示极性电容的器件封装，引脚间距为200mil，元器件脚间距离为400mil。
2.4.2创建封装库大体流程
创建封装库的大体流程如下如图2.4-5所示。
开始
新建PCB库文件
添加新元件
绘制新元件
存盘保存
结束
放置焊盘
绘制器件外观
图2.4-5创建封装库的大体流程图
2.4.3绘制PCB封装库具体步骤和操作
（一）手工创建元件库（方法一）
（要求：
创建一个如图所示双列直插式8脚元器件封装，脚间距2.54mm,引脚宽7.62mm。
如图2.4-6所示）
图2.4-6DIP-8封装
（1）新建PCB元件库
执行菜单命令【File】/【New】/【Library】/【PCBLibrary】，打开PCB元器件封装库编辑器。
执行菜单命令【Flie】【SaveAs…】，将新建立的库命名为MyLib.PcbLib。
过程如图2.4-7所示。
图2.4-7新建PCB库过程
（2）设置图纸参数
执行菜单命令【Tools】/【LibraryOpinions…】，弹出【BoardOpinions[mil]】对话框，如图2.4-8所示。
图2.4-8设置图纸参数
建议：
初学者不需要设置该参数，保持默认即可。
如果默认单位mil不习惯，可用快捷方式转换单位（mil—mm），即按下键盘上的Q键即可转换。
（3）添加新元件
NO.1在新建的库文件中，选择【PCBLibrary】标签，双击【Component】列表中的【PCBComponent_1】，弹出【PCBLibraryComponent】对话框，在【name】处输入要建立元件封装的名称；在【Height】处输入元件的实际高度后确认。
过程如图2.4-9所示。
图2.4-9添加新元件过程
NO.2如果该库中已经存在有元件，则：
执行菜单命令【Tools】/【NewBlackComponent】，如图2.4-10示。
接着选择【PCBLibrary】标签，双击【Component】列表中的【PCBComponent_1】，弹出【PCBLibraryComponent】对话框，在【name】处输入要建立元件封装的名称；在【Height】处输入元件的实际高度。
图2.4-10新建新元件
（4）放置焊盘
执行菜单命令【Place】/【Pad】（或者单击绘图工具栏的按钮），此时光标会变成十字形状，且光标的中间会粘浮着一个焊盘，移动到合适的位置（一般将1号焊盘放置在原点[0,0]上]），单击鼠标左键将其定位，过程如图2.4-11所示。
图2.4-11放置焊盘过程
（5）绘制元件外形
通过工作层面切换到顶层丝印层，（即【TOP-Overlay】层），执行菜单命令【Place】/【Line】，此时光标会变为十字形状，移动鼠标指针到合适的位置，单击鼠标左键确定元件封装外形轮廓的起点，到一定的位置再单击鼠标左键即可放置一条轮廓，以同样的方法只到画完位置。
执行菜单命令【Place】/【Arc】可放置圆弧。
绘制完成后如图2.4-12所示。
图2.4-12绘制完成后的元件
（6）设定器件的参考原点
执行菜单命令【Edit】/【SetReference】/【Pin1】，元器件的参考点一般选择1脚。
操作提示：
在绘制焊盘或者元件外形时，可以不断的重新设定原点的位置以方便画图。
操作为：
【Edit】/【SetReference】/【Location】，此时移动鼠标到所需要的新原点处单击鼠标左键即可。
（二）利用向导创建元件库（方法二）
在本软件中，提供的元器件封装向导允许用户预先定义设计规则，根据这些规则，元器件封装库编辑器可以自动的生成新的元器件封装。
（1）利用向导创建直插式元件封装
Step1：
在PCB元件库编辑器编辑状态下，执行菜单命令【Tools】/【ComponentWizard…】，2.4-13所示，弹出【ComponentWizard】界面，进入元件库封装向导，如图2.4-14所示；
Step2：
单击“下一步”按钮，在弹出的对话框中元器件封装外形和计量单位，如图2.4-15所示；
Step3：
单击“下一步”按钮，设置焊盘尺寸，如图2.4-16所示；
Step4：
单击“下一步”按钮，设置焊盘位置，如图2.4-17所示；
Step5：
单击“下一步”按钮，设置元器件轮廓线宽，如图2.4-18所示；
Step6：
单击“下一步”按钮，设置元器件引脚数量，如图2.4-19所示；
Step7：
单击“下一步”按钮，设置元器件名称，如图2.4-20所示；
Step8：
单击“下一步”按钮，点击“Finish”完成向导，如图2.4-21所示；
Step9：
选择菜单命令【Reports】/【ComponentRuleChick】，检查是否存在错误。
绘制完成后的封装如图2.4-22所示。
图2.4-13新建元器件
图2.4-14新建元器件向导
图2.4-15选择元器件外形和单位图2.4-16设置焊盘大小
图2.4-17设置焊盘间距图2.4-18设置外形线宽
图2.4-19设置焊盘数量图2.4-20设置元器件名字
图2.4-21结束向导
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