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摘要
Altiumdesigner是一款十分强大的电子制图软件，他不仅提供pcb制作的功能还提供强大可编程逻辑器件功能。
电子线路CAD是从实用角度出发，详细介绍了AltiumDesigner的实用功能，可以引导读者轻松入门，快速提高。
全面介绍了AltiumDesigner的界面、基本组成及使用环境等，并详细讲解了电路原理图的绘制、元件设计、印制电路板图的基本知识、印制电路板图设计方法及操作步骤等，详细讲解了电路从电路原理图设计到印制电路板图输出的整个过程。
关键字
:
AltiumDesigner
软件;
电路原理图软件;
电路板。
Abstract
Altiumdesignerisaverypowerfulelectronicmappingsoftware,henotonlyprovidesPCBproductionalsoprovidespowerfulfunctionofprogrammablelogicdevices.ElectroniccircuitCADfromthepracticalperspective,detailedintroducestheAltiumDesignerpracticalfunction,canguidereaderseasyintroductiontoimprovequickly.ComprehensivelyintroducestheAltiumDesignerinterface,basiccompositionandtheuseenvironment,etc.,andadetailedexplanationofthecircuitprinciplediagramandcomponentdesign,basicknowledgeoftheprintedcircuitboarddiagram,printedcircuitboarddrawingdesignmethodsandsteps,etc.,indetailthecircuitprinciplediagramofthecircuitdesigntothewholeprocessofprintedcircuitboarddiagramoutput.
Keywords
：
AltiumDesignersoftware;
circuitschematicdesign;
circuitboard
1.课题概述
1.1AltiumDesigner软件的介绍
AltiumDesigner是一款为用户提供了统一的电子产品的开发软件，主要运行在WindowsXP操作系统，综合了电子产品一体化开发必需的所有技术和技能。
它在单一设计环境中集成了板级和FPGA系统设计、基于FPGA和分离处理器的嵌入式软件开发及PCB版图设计、编辑和制造，并集成了现代设计数据管理功能，这套软件通过把原理图设计、电路仿真、PCB绘制编辑、拓扑逻辑自动布线、信号完整性分析和设计输出等技术的完美融合，为设计者提供了全新的设计解决方案。
1.2AltiumDesigner软件的发展
Altium公司于1985年始创于澳大利亚，致力于开发基于PC的软件，为印刷电路板提供辅助的设计。
最初的DOS环境下的PCB设计工具在澳大利亚得到了电子业界的广泛接受，在1986年中期，Altium通过经销商将设计软件包出口到美国和欧洲。
随着PCB设计软件包的成功，Altium公司开始扩大其产品范围，包括原理图输入、PCB自动布线和自动PCB器件布局软件。
1991年，Altium公司发布了世界上第一个基于Windows的PCB设计系统，AdvancedPCB
1997年，Altium公司发布了专为WindowsNT平台构建的Protel98
1999年，Altium公司发布了Protel99和第二个版本Protel99SE
为了更好的反映公司是在嵌入式领域、FPGA设计领域以及EDA市场拥有多个品牌的新的市场地位，公司在2001年8月6日正式更名为Altium公司。
2002年，Altium公司重新设计了设计浏览器（DXP）平台，并发布第一个在新DXP平台上使用的产品（ProtelDXP）
2004年，Altium公司推出Protel2004，该软件提供PCB与FPGA双向协同设计功能
2005年年底，推出AltiumDesigner6.0版本
2006年5月，发布AltiumDesigner6.3版本
2008年夏季，推出了AltiumDesignersummer08版本
2009年冬季，推出了AltiumDesignerWinter09版本
之后相继推出10版、11版，2012年3月5日，Altium公司宣布推出AltiumDesigner12。
1.3AltiumDesigner软件的功能
AltiumDesigner从功能上分为以下几个部分：
电子电路原理图（SCH）设计、电子电路原理图仿真、印制电路板（PCB）设计、电子电路实现前后的信号完整性分析和可编程逻辑器件（FPGA）设计等。
其中，AltiumDesigner将原理图编辑、PCB的绘制及打印等功能有机的结合在一起，形成了一个集成的开发环境，而且原理图编辑不仅用于电子电路的原理图设计，还可以输出设计PCB必需的网络表文件，设定PCB设计的电气法则；
PCB编译器则提供了元器件的自动和交互布局，提供了多种布线模式，适合不同情况的需要；
同时，AltiumDesigner09提供了丰富的元器件库，还提供了强大的库元件查询功能，并且支持以前低版本的元器件库；
AltiumDesigner还可以通过原理图编辑器的设计同步器实现与PCB的同步；
1.4课题设计原理分析
51单片机最小系统的设计，51单片机的最先系统以89C51单片机为中心，再搭配其他外围设备元器件就可以进行单片机的学习和对单片机知识的实践，是一个强大的学习和实践的系统电路。
单片机的最小系统是由组成单片机系统必需的一些元件构成的，除了单片机之外，还需要包括电源供电电路、时钟电路、复位电路。
应用89C51（52）单片机设计并制作一个单片机最小系统，达到如下基本要求：
1、具有上电复位和手动复位功能。
2、使用单片机片内程序存储器。
3、具有基本的人机交互接口。
按键输入、LED显示功能。
4、具有一定的可扩展性，单片机I/O口可方便地与其他电路板连接
1.5设计要求
1采用单面敷铜板15厘米*10厘米完成单片机最小系统电路PCB板设计制作，最小安全距离为15mil，最小铜膜线走线宽度为10mil，最小焊孔28mil、最小焊盘45mil，在bottomlayer走线，VCC，GND最小铜膜线最小走线宽度为50mil。
在PCB板的底板放置姓名和学号。
21602,12864液晶显示器，及部分排针可以使用杜邦线完成电气连接。
3电路原理图参考<
单片机最小系统电路.Pdf>
Comment
Description
Designator
Footprint
Cap（极性电容）
PolarizedCapacitor（Radial）
RB7.6-15
Jn（n=5，12）;
P1,P2
Header,m-Pin（m为引脚数目）
HDR1XmH
ST89C51
40PinDIP封装DIP40
Res
Resistor
AXIAL-0.3
74Hc573
dip20
无极电容
RAD-0.3
7805
TO-220
8段LED
a—dp分别接p30—P37
LEDDIP-12
S1-s16键盘（单个按纽）
实验室有（6*6mm）
DIP4（6*6mm;
12*12mm,5*5mm,3*6）
LED发光二极管
LED0
XTAL
J12
2pin排针
HDR1X2H
J3,j5
20pin双排针
HDR2X20H
1602
16pin排座
HDR1X16
12864
20pin排座
HDR1X20
Switch
拨动开关3脚2档
Switch开关封装尺寸见图
Switch开关封装尺寸见下图：
图为Switch开关封装尺寸
1.6课题研究的目的及意义
通过课题的设计过程让我了解到PCB电路板绘制的过程，加强实践教学环节，掌握单片机开发一个实际应用系统的实现技能，锻炼提高将所学的这门课程的专业知识应用在一个实际的单片机控制应用系统设计与是案件的能力，能够熟练的使用AltiumDesigner09这个设计软件，一边以后的学习设计中可以方便应用，同时完成PCB板子的设计与制作工艺，提高动手能力与独立完成任务的能力。
1.7电子线路设计的过程（流程）
1.7.1设计需求分析：
设计51单片机最小系统电路板
1.7.2启动AltiumDesigner09
1.7.3绘制原理图：
1．新建原理图（.sch文件）
2．放置元器件
3．连接线路
4．以上过程随时保存
1.7.4、生成网络表
1.7.5绘制PCB
1．新建PCB电路文件（.pcb文件）
2．设置好禁止布线层后导入网络表
3．器件布局
4．布线
5．以上过程随时保
2设计方案简述
2.1方案的论证
决定电路原理图如何设计，同时也影响到PCB板如何规划。
根据设计要求进行方案比较、选择，元器件的选择等，开发项目中最重要的环节。
2.2方案的原理
51单片机最小系统电路的设计，51单片机最小系统电路以89C51单片机为中心，再搭配其他外围设备元件就可以进行单片机的学习和对单片机知识的实践，是一个强大的学习和实践的系统电路。
利用AltiumDesigner进行电路的设计、PCB的开发。
2.3方案的设计步骤
2.3.1电路原理图的设计步骤
1.设计图纸大小
首先要构思好零件图，设计好图纸大小。
图纸大小是根据电路图的规模和复杂程度而定的，设置合适的图纸大小是设计好原理图的第一步。
2.设置AltiumDesigner设计环境
包括设置格点大小和类型，光标类型等等，大多数参数也可以使用系统默认值。
3.旋转零件
用户根据电路图的需要，将零件从零件库里取出放置到图纸上，并对放置零件的序号、零件封装进行定义和设定等工作。
4.原理图布线
利用AltiumDesigne提供的各种工具，将图纸上的元件用具有电气意义的导线、符号连接起来，构成一个完整的原理图。
5.调整线路
将初步绘制好的电路图作进一步的调整和修改，使得原理图更加美观。
6.报表输出
通过AltiumDesigne提供的各种报表工具生成各种报表，其中最重要的报表是网络表，通过网络表为后续的电路板设计作准备。
7.文件保存及打印输出最后的步骤是文件保存及打印输出。
2.3.2其他步骤
1.生成网表
Design----NetlistForProtel----Protel
2.生成PCB文件
3详细设计
3.1原理图的绘制
3.1.1启动后出现的窗口如下图
启动AltiumDesigner后，出现以下启动界面
图3.1AltiumDesigner启动界面
图3.2开始界面
3.1.2创建项目
选取菜单File/New来新建一个设计库，执行菜单命令【File】/【New】/【PCBProject】，
弹出项目面板，执行菜单命令【File】/【Save】，在弹出的保存文件对话框中输入文件名，
对原理图文件进行命名
出现如下图
图3.3项目的创建和保存
修改工程名字，并保存于相应路径。
在此工程下创建原理图并保存。
右键PCB_Project1.PrjPCB，---Addnewtoproject---schematiclibrary.
3.1.3加载元件库
点击libiaries,添加需要的库文件。
图3.4加载库文件
3.1.4放置元件
在库中选择需要的原件，双击或者点击pleace放置于原理图中
图3.5放置元件
3.1.5放置导线
根据需要，点击pleace->
wire连接原件端口。
按空格键改变走线方式，当端点成为红色十字时表示已连接
图3.6放置导线
3.1.6元件参数的直接标识和编辑
放置原件时按Tab键可以改变原件的属性，如图
图3.7元件属性对话框
（1）修改前
（2）修改后
图3.8元件属性的更改
也可以单击tools->
annotateschematics,打开自动原件命名对话框，进行系统自动命名。
图3.8元件自动命名对话框
3.1.7设计好的原理图
3.2PCB板的设计流程
PCB的创建有好多种。
根据设计要求：
采用单面敷铜板15厘米*10厘米，最小安全距离为15mil，最小铜膜线走线宽度为10mil，最小焊孔30mil、最小焊盘62mil，在bottomlayer走线，VCC，GND最小铜膜线走线宽度为50mil。
所以采用向导式创建PCB。
点击file->
PCBboardwizard,弹出对话框。
图3.9PCB板向导
在这里一步一步根据向导设置设计要求，就可以免去后续各种PCB的属性设置，包括板型、板子大小、布线层、走线模式、禁止布线层等等。
图3.10选择板层数
图3.11PCB板大小设置
图3.12板子布线规则设置
图3.13创建好的PCB面板
3.2.2电路板禁止布线区的设置
Keep-OutLayer层用于设立布线框，，支持系统的自动布线和自动放置功能。
选择Keep-OutLayer层，点击pleace->
Line，在板子周围放置边线就可以完成设置。
图3.14禁止布线层的设计
如果未利用向导布局板子大小，则此时单击Design-----Boardshape-----DefinefromSelectedobjects，完成PCB板外形定义。
3.2.3放置元件
在放置之前应该先由原理图中导入元器件，进入PCB1.PcbDoc，点击Design菜单----importchangesfromproject1.PrjPCB，将PROJECT1.PRJPCB文件导入到PCB文件中。
图3.15元器件的导入（a）
图3.16元器件的导入（b）
将元件从SHEET中移入到PCB区域中，然后摆放元件，放置分为自动放置和手动放置，建议选择手动放置，此时可以选择手动放置
（a）摆放前（b）摆放后
图3.17元器件的摆放
3.2.4布线
在布线之前应修改布线的规则，点击design->
Rules,打开布线规则对话框。
在其中根据要求进行各种布线规则的修改。
由于我采用向导布线的，其布线规则已经进行了设定，此时进入只需点击保存即可。
图3.18布线规则的设定
AltiumDesigne功能强大可以选择自动布线或者使用者自己一步一步采用手动布线，或者自动布线后采用手动布线进行修改。
这里我采用最后一种方法，快捷，准确，而且整体美观。
1.自动布线
单击AutoRoute------All，弹出布线对话框。
图3.19自动布线对话框
单击Routeall即可进行全自动布线。
2．修改
在bottomlayer点击布线按钮，进行修改。
4设计结果及分析
4.1PCB布线分析
4.1.1布线主要原则：
（1）一般情况下，首先应对电源线和地线进行布线，以保证电路板的电气性能，在条件允许的范围内，尽量加宽电源、地线宽度
（2）预先对要求比较严格的线（如高频线）进行布线，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。
（3）预先对要求比较严格的线（如高频线）进行布线，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。
（4）振荡器外壳接地，时钟线要尽量短，且不能引得到处都是。
时钟振荡电路下面、特殊高速逻辑电路部分要加大地的面积，而不应该走其它信号线，以使周围电场趋近于零；
（5）尽可能采用45o的折线布线，不可使用90o折线，以减小高频信号的辐射；
（要求高的线还要用双弧线）
（6）任何信号线都不要形成环路，如不可避免，环路应尽量小；
信号线的过孔要尽量少；
（7）关键的线尽量短而粗，并在两边加上保护地。
（8）通过扁平电缆传送敏感信号和噪声场带信号时，要用“地线-信号-地线”的方式引出。
（9）关键信号应预留测试点，以方便生产和维修检测用
（10）原理图布线完成后，应对布线进行优化；
同时，经初步网络检查和DRC检查无误后，对未布线区域进行地线填充，用大面积铜层作地线用,在印制板上把没被用上的地方都与地相连接作为地线用。
或是做成多层板，电源，地线各占用一层。
4.1.2PCB布线工艺要求
（1）线
一般情况下，信号线宽为0.3mm（12mil），电源线宽为0.77mm（30mil）或1.27mm（50mil）；
线与线之间和线与焊盘之间的距离大于等于0.33mm（13mil），实际应用中，条件允许时应考虑加大距离；
布线密度较高时，可考虑（但不建议）采用IC脚间走两根线，线的宽度为0.254mm（10mil），线间距不小于0.254mm（10mil）。
特殊情况下，当器件管脚较密，宽度较窄时，可按适当减小线宽和线间距。
（2）焊盘
焊盘（PAD）与过渡孔（VIA）的基本要求是：
盘的直径比孔的直径要大于0.6mm；
例如，通用插脚式电阻、电容和集成电路等，采用盘/孔尺寸1.6mm/0.8mm（63mil/32mil），插座、插针和二极管1N4007等，采用1.8mm/1.0mm（71mil/39mil）。
实际应用中，应根据实际元件的尺寸来定，有条件时，可适当加大焊盘尺寸；
PCB板上设计的元件安装孔径应比元件管脚的实际尺寸大0.2～0.4mm左右。
（3）过孔
一般为1.27mm/0.7mm（50mil/28mil）；
当布线密度较高时，过孔尺寸可适当减小，但不宜过小，可考虑采用1.0mm/0.6mm（40mil/24mil）。
4.2.PCB布局分析
PCB布局就是在板子上放器件。
在原理图上生成网络表（Design->
CreateNetlist），之后在PCB图上导入网络表（Design->
LoadNets）。
元器件就全堆上去了。
然后就可以对器件布局了。
一般布局按如下原则进行：
（1）按电气性能合理分区，一般分为：
数字电路区（即怕干扰、又产生干扰）、模拟电路区（怕干扰）、功率驱动区（干扰源）；
（2）完成同一功能的电路，应尽量靠近放置，并调整各元器件以保证连线最为简洁；
（3）对于质量大的元器件应考虑安装位置和安装强度；
发热元件应与温度敏感元件分开放置，必要时还应考虑热对流措施；
（4）I/O驱动器件尽量靠近印刷板的边、靠近引出接插件；
（5）时钟产生器（如：
晶振或钟振）要尽量靠近用到该时钟的器件；
（6）在每个集成电路的电源输入脚和地之间，需加一个去耦电容（一般采用高频性能好的独石电容）；
电路板空间较密时，也可在几个集成电路周围加一个钽电容。
（7）继电器线圈处要加放电二极管（1N4148即可）；
（8）布局要求要均衡，疏密有序，不能头重脚轻或一头沉;
（9）在放置元器件时，一定要考虑元器件的实际尺寸大小（所占面积和高度）、元器件之间的相对位置。
4.3PCB
5总结
通过此次的结课设计作业，我掌握了更多的关于AltiumDesigner09软件的基本操作，对这个软件更加的熟悉了，这在我以后的学习中将会起
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