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电子线路cad

电子线路CAD课程设计说明书

8路抢答器

专业

电气工程及其自动化

学生姓名

*****

班级

******

学号

**********

指导教师

******

完成日期

************

目录

1课程设计任务及要求..................................................................................3

2AltiumDesigner10.0介绍...........................................................................3

3原理图绘图的基本操作..............................................................................3

4PCB图绘图的基本操作..............................................................................5

5整体设计思路..............................................................................................7

6小结..............................................................................................................7

7参考文献......................................................................................................7

附录....................................................................................................................8

1、设计任务及要求

1.任务：

8路抢答器原理图及PCB图绘制

2.要求：

（1）按照图正确绘制原理图（图纸大小为A4）；

（2）根据原理图设计PCB图；

（3）绘制元件电气图形符号和元件封装（见附录）；

（4）编制设计说明书、设计小结。

2、AltiumDesigner10.0介绍

Altium（前称ProtelInternationalLimited）有限公司由NickMatrin于1985年在塔斯马尼亚岛的霍巴特成立，用来开发基于计算机的软件来辅助进行印制电路板（PCB）设计。

公司所推出的第一套DOS版本PCB设计工具被澳大利亚电子行业广泛接受，到1986年中期，Altium公司开始通过销售商向美国和欧洲出口设计包。

随着PCB设计包的成功，Altium开始扩大产品范围，所生产的产品包括原理图输入、PCB自动布线以及自动PCB元件布局软件。

AltiumDesigner10.0新特性2011年推出的AltiumDesigner10.0位AltiumDesigner的最新版本，相比于以前的ProtelDXP功能有不少进步。

l集成ECAD与MCAD：

AltiumDesigner的三维（3D）功能增强，能够连接由各种MCAD软件制作的STEP模型，允许在设计中对任何对象之间进行全面的干扰和间隙检查，例如，元件、支架及其周围的封装。

l新增交互式布线引擎：

AltiumDesigner引进了一个全新的交互式布线引擎，提供高速的线路和过孔推铲功能、实现线路快速放置的导向布线功能、布线时对现有线路自动套索的功能，以及增强的布线自动完成功能。

lDesignerInsight功能：

DocumentInsight和ConnectivityInsight带来的弹出式预览和鼠标悬停时的上下敏感导航功能让设计师无需打开多个图纸，即可预览文档和线路网。

增强的内层视图：

可在PCB编辑器中对内层进行建模，DRC还纳入了实时电路层连接检查功能，可探测到由电路层意外分离、焊盘和通孔隔离，以及散热连接匮乏所造成的网络故障。

定制虚拟仪器元件：

AltiumDesigner虚拟仪器库新增定制仪器。

该仪器经过充分定制后，可用于监控FPGA设计中的所有信号。

基于C的定制FPGA逻辑开发：

能够将C源代码连接至基于原理图的FPGA设计。

符号引用的代码被转换成VHDL，并作为硬件与系统的其他部分整合，使设计者能够直接使用C语言创建功能。

lAllegroPCB导入：

AltiumDesigner导入向导得到增强，能够支持CadenceAllegroPCB文档的自动转换和导入。

3、原理图绘图的基本操作

1.纸张设置

单机菜单的【Design】→【DocumentOptions】命令，弹出图纸设置对话框。

该对话框由【图纸选项】、【设计信息】和【单位】三个选项卡组成。

【Orientation】：

图纸方向设置，在下拉菜单中选择【Landscape】横向放置或是【Protrait】纵向放置。

【TitleBlock】：

用于设置图纸上是否显示标题栏，选中该项后，还要选择标题栏采用【Standard】标准型还是【ANSI】标准的标题栏。

【SheetNumbersSpaces】：

设定图纸编号的间隔。

【ShowRsferenceZones】：

设定是否显示图纸边沿的栅格参考区。

【ShowBorder】：

设定是否显示图纸边框。

【ShowTemplateGraphics】：

设定是否显示模版图形，模版图形就是模版内的文字、图形、专用字符串等。

【BorderColor】：

单机其右边的色块可以设定图纸边框的颜色。

【SheetColor】：

单击其右边的色块可以设定图纸的底色。

【Visible】：

用来设置是否在图纸上显示网格，可在后面文本框中指定网格的间距。

【FilteBlock】：

用于设置图表上是否显示标题栏，选中该项后，还要选择标题栏采用【Stondard】标准型还是【ANSI】标准的标题栏。

【ChangeSystemFont】（改变系统字体）按钮

单击该按钮后在随后的【字体设置】对话框中设置字体的大小。

公制：

A0、A1、A2、A3、A4；

英制：

A、B、C、D、E；

Orcad图纸：

OrcaA、OrcadB、OrcadC、OrcadD、OrcadE;

其它类型图纸：

Letter、Legal、Tabloid；

当选择【UseCustomStyle】复选框后，在下面的文本框中填入自定义图纸参数。

【CustomWidth】：

设定图纸宽度；

【CustomHeight】：

设定图纸高度；

【XRegionCount】：

设定横向参考网格数量；

【YRegionCount】：

设定纵向网格参考数量；

【MarginWidth】：

设定图纸与边框之间的距离。

2.元件库

AltiumDesigner的元件库非常庞大，但是分类明确，采用二级分类的方法来对元件进行管理，调用相应的原件时只需找到相应公司的相应元件种类就可方便找到所需的原件。

用鼠标单机弹出式面板栏的【Libraries】标签，单机【当前元件库】的下拉菜单可以看到系统已经装入几个元件库。

单击【Libraries】面板中的【Libraries】按钮，在【Installed】选项卡中列出了当前所安装的元件库。

在此可以对元件库进行管理操作，包括元件库的装载、卸载、激活、以及顺序的调整。

单击【Install】按钮，AltiumDesigner10.0的元件库全部放置在“E:

\Altium10.0\altiumB\Library\”文件夹中，并且以生产厂家名分类放置，因此，可以非常方便的找到自己所需要的原件模型。

选定元件库文件后，单击【打开】按钮，该元件库就成功加载到系统中。

3.放置元件

在【Libraries】面板中载入元件库，选择所需的元件模型，单击右上角【Place】按钮，就可以在绘图区放置元器件。

其实元件的放置不止通过【Libraries】面板这一种方法，还可以选择【Plcae】菜单的【Part】命令或是直接单击工具栏的PlcaePrat按钮来选择所需的元件。

对话框【PhysicalComponent】下拉菜单中列出了最后一次放置的元件。

单击下拉菜单还可以看到最近几次放置的元件，单击【History】按钮则可以看到最近放置原件的详细信息。

【放置元件】对话框下面还列出了最后一次放置元件的详细属性信息。

4、PCB图绘图的基本操作

载入网络表

通过【File】菜单建立一个新的原理图文档：

在【File】菜单中选择【New】→【PCB】创建一个新的PCB设计文档。

在原理图编辑器中选择【Design】菜单下【UpdatePCBDocument*.PcbDoc】子菜单项，即可弹出【EngineeringChangeOrder】对话框，如果出现了错误，一般是因为原理图中的原件在PCB图中的封装找不到，这是应该打开相应的原理图文件，检查元件封装名是否正确或添加相应的元件封装库文件。

单击【ValidateChanges】按钮。

如果所有改变均有效，那么，显示在状态列表中的转换成功后的项目前面则打有对钩。

如果改变无效，则应该关闭对话框，然后检查【Message】面板并清除所有的错误。

单击【ExecuteChanges】按钮则可以将改变送到PCB，完成后的状态则会变成完成【Done】。

关闭【EngineeringChangeOrder】对话框，即可看到加载的网络表与元件在PCB图中。

如果图在当期试图中不能看到，则可按【PageDown】键进行缩小视图。

元件布局的基本规则

●按电路模块进行布局，实现同一功能的相关电路成为一个模块，电路模块中的元件应采用就近原则，同时应将数字电路和模拟电路分开。

●定位孔、标准孔等非安装孔周围1.27mm内不得贴装元件，螺钉等安装孔周围3.5mm（对应M2.5螺钉）、4mm（对应M3螺钉）内不得贴装元件。

●原价的外侧距板边的距离为5mm。

●发热元件不能紧邻导线和热敏元件；高热元件要均匀分布。

●电源插座要尽量布置PCB的四周，电源插座与其相连的汇流条接线端应布置在同侧。

特别应注意不要把电源插座及其他焊接连接器布置在连接器之间，以利于这些插座、连接器的焊接及电源线缆设计和扎线。

电源插座及焊接连接器间距应考虑方便电源插头的插拔。

●其他元件的布置：

所有的IC元件单边对齐，有极性元件极性标示明确，同一PCB上极性标示不得多于两个方向，出现两个方向时，两个方向应相互垂直。

●版面布线应疏密得当，当疏密差别太大时候应以网状铜箔填充，网格大于8mil（活着0.2mm）。

●贴片焊盘上不能有通孔，以免焊膏流失造成原件的虚焊。

重要信号线不准从插座脚间通过。

●贴片单边对齐，字符方向一致，封装方向一致。

●有极性的元件在以同一板上的极性标示方向尽量保持一致。

自动布局

PCB编辑器元件布局命令【ComponentPlacement】在【Tools】命令菜单中。

元件布局和布线前，应在电路板的“KeepOutLayer”层，用Line或Arc画出禁止布线的区域。

执行菜单命令【Tools】→【ConponentPlacement】→【AutoPlacer】，打开【自动放置】对话框。

【ClusterPlacer】：

群集式放置。

根据元件之间的连接性，将元件划分撑一个个群集（Cluster），并以布局面积最小为标准进行布局。

这种布局适合于元件数量不太多的情况。

【StatisticalPlacer】：

统计式放置。

系统以元件之间连接长度最短（原理图中），为标准进行布局。

这种布局适合于元件数目比较多的情况（如元件数目大于100）。

选中【QuickComponentPlcaement】复选项，系统采用高速布局。

该选项同时具有优化布局的功能，因此选择时布局结果更合理。

自动布线

布线的一般规则

●划定布线区域距PCB边≤1mm的区域内，以及安装孔周围1mm内，禁止布线。

●电源线尽可能宽，不应低于18mil；信号线宽不应低于12mil；CPU入出线不应低于10mil（或8mil）；线间距不低于10mil。

●正常过孔不低于30mil。

●双列直插：

焊盘6mil，孔径40mil。

●1/4W电阻：

51×55平方mil，直插时焊盘为62mil，孔径42mil。

●无极电容：

51×55平方mil，直插时焊盘为50mil，孔径28mil。

●注意电源线与地线应尽可能呈放射状，以及信号线不能出现回环布线。

全局自动布线

●执行菜单命令【AutoRoute】→【All...】,将弹出布线策略对话框，以便让用户确定布线的报告内容和确认所选的布线策略。

●单击【RouteAll】按钮，系统开始按照布线规则自动布线，同时自动打开信息面板，显示布线进程。

指定网络布线

●执行菜单命令【AutoRoute】→【Net】，出现十字光标。

●将光标指向弹出窗口的列表中，单击要布线的网络名称或焊盘，系统开始布线。

●被单击网络布线完成后，光标仍处于网络布线状态，可以继续单击其他网络进行布线。

走线的调整

【Tools】菜单下的【Un-Route】子菜单提供了几个常用的手工调整布线的命令，这些命令可以用来进行不同方式的布线调整。

●【All】：

拆除所有的布线，进行手工调整。

●【Net】：

拆除所选的布线网络，进行手工调整。

●【Connection】：

拆除所选的一条布线，进行手工调整。

●【Component】：

拆除与所选的元件相连的布线，进行手工调整，

●【Room】：

拆除指定范围内的布线。

●首先使用鼠标在层面选择标签上选择工作层面，将工作层面切换到顶层（TopLayer），使顶层成为当前活动的工作层面。

●然后执行菜单命令【Tools】→【Un-Route】→【Connection】。

●执行该命令后光标变成十字形，移动光标到要拆除的连接导线上，然后单击鼠标左键确定单击导线后可以发现原来的连线消失。

●执行菜单命令【Plcae】→【InteractiveRouting】，对上述已拆除的连接导线的元件一些导线进行手工交互式布线。

敷铜

为了提高系统的抗干扰性，需要设置较大面积的地线敷铜区域。

在其中放置矩形填充区域的步骤如下：

●在Top层中，执行菜单命令【Place】→【PolygonPour】。

●将【GridSize】编辑框中的值设置为10mil，将【TrackWidth】编辑框中的值设置为30mil。

由于此处铜模线宽度大雨栅格点间距，所以，放置的敷铜将呈现出块状。

●在元件的上方单击鼠标左键，并向右拖动鼠标，到合适的位置单击鼠标左键，接着如绘制一个矩形框一样回到起始点。

然后屏幕上即会出现敷铜。

●再在底层放置敷铜。

单击PCB编辑器工作区窗口底部的【BottomLayer】标签切换到底层，然后执行菜单命令【Place】→【PolygonPour】，在弹出的【PolygonPlane】对话框中保持刚才的设置不变，接着在刚才放置的敷铜的右方单击鼠标左键并拖曳鼠标，按照上面介绍的方法放置一块敷铜。

一般来说，在PCB上不要留大块的空地，应该尽可能地用敷铜填满，作为地线的扩展。

5、整体设计思路

首先设置原理图参数，然后寻找所需的器件，绘制出电路原理图，检查接线是否正确。

添加PCB文件，将原理图转换成PCB图，设置PCB图参数，手动布置元器件，也可以选择自动布局，再手工调整PCB布局。

然后选择自动布线，自动布线完成后可以手工调整布线，。

接着可以打印出PCB图。

元件清单：

STC89C52单片机1个、74ACT573锁存器1个、电阻res3个、排阻Header92个、电容cap3个、按钮SW-PB12个、蜂鸣器Buzzer1个、数码管HDSP-B04G1个和电源插座Header21个。

6、小结

为期两周的CAD实训使我对AtiumDesignersummer09有了一定的认识和了解。

学会了一些基本的操作。

这次实训中，我了解到实在的学习内容，掌握了学习方法和内容。

在安装过程中基本没有什么瓶颈，只是在激活的过程中稍微有点曲折。

在原理图的绘制工作中一步步挑战着我的细心程度，在绘制中唯有每步都细细心心才能做出令人满意的原理图。

这让我原本就是细腻的心灵更加的细腻。

最终的PCB板制作中的手动布线和自动布线是对altium软件的良好应用，熟练掌握的话不仅能对自己的学业有所帮助，更能为自己将来的工作打下良好的基础。

7、参考文献

1、《电子线路CAD实用教程》潘永雄主编，西安电子科技大学出版社

2、《PROTEL99实用培训教程》陈爱弟主编，人民邮电出版社

3、《电力电子技术》丁道宏主编，航空工业出版社

4、《电力电子技术》任国光主编，上海科技文献出版社

5、《电力电子技术》王兆安、黄俊主编,机械工业出版社

6、《电子技术基础》（模拟部分）第5版康华光主编，高等教育出版社

7、《电子技术基础》（数字部分）第5版康华光主编，高等教育出版社

8、《电气制图用新旧图形符号对照》科学出版社

9、《电气制图及图形符号国家标准》计量出版社

附录

原理图：

PCB图：

器件图：

图1按钮

图2电容

图3电阻

图4晶振

图5蜂鸣器

图6排阻

图7电源插座

图8三极管

图989C52单片机

图1074ACT573锁存器

图11四位数码管

封装图：

图12蜂鸣器封装图

图13按钮封装图

图14电阻封装图

图15电源插座封装图

图16三极管封装图

图17电容封装图

图18晶振封装图

图1974AT573锁存器封装图

图20排阻封装图

图2189C52单片机封装图

图22四位数码管封装图