武汉工程大学电子线路CAD课程设计报告

电子线路CAD课程设计（学年论文）说明书课题名称：电子线路CAD课程设计学生学号：1404201114专业班级：通信03班学生姓名：秦重双学院名称：电气信息学院指导教师：曹新莉完成日期：2016年12月28日I目录第1章绪论…………………………………………………………………………………11.1电路板的简介………………………………………………………………………11.2AltiumDesigner简介……………………………………………………………11.3AltiumDesigner的发展历史…………………………………………………11.4AltiumDesigner的组成……………………………………………………21.5课程设计的目的………………………………………………………2第2章单片机最小系统原理图绘制…………………………………………………32.1绘制原理图文件步骤………………………………………………………32.2创建项目文件及原理图文件…………………………………………………32.3制作原理图元器件库…………………………………………………42.4原理图的绘制…………………………………………………62.5元器件的封装……………………………………………………11第3章单片机最小系统PCB绘制………………………………………………133.1单片机最小系统PCB绘制步骤…………………………………………133.2创建PCB板……………………………………………………………………133.3载入元件及封装………………………………………………………………133.4元件的布局与布线………………………………………………………143.5PCB板的编辑与完善………………………………………………………15第4章总结与展望………………………………………………………………………164.1总结……………………………………………………………………………164.1展望……………………………………………………………………………16参考文献………………………………………………………………………………171第1章绪论1.1电路板的简介PCB(PrintedCircuitBoard)印制电路板的简称，通常把在绝缘材料上，按预定设计，制成印制线路、印制元件或两者组合而成的导电图形成为印制电路。而在绝缘器材上提供元器件之间电气连接的导电图形，称为印制线路。这样就把印制线路或印制电路的成品称为印制线路板，亦称为印制板或印制电路板。单面板是指在最基本的PCB上，零件集中在其中一面，导线则集中在另一面上。因为导线只出现在其中一面，所以我们就称这种PCB叫作单面板。这种板子现在普遍运用银作为桥梁来实现两条线路的导通。因为单面板在设计线路上有许多严格的限制（因为只有一面，布线间不能交叉而必须绕独自的路径），所以只有早期的电路才使用这类的板子。1.2AltiumDesigner简介经多年的发展，以及功能强大而在国内享有良好声誉的Protel，正式更名为“AltiumDesigner”，AltiumDesigner不仅强化了以前的原理图设计、印制电路板（PCB）设计、电路仿真等功能，更加入了FPGA设计等众多功能，从此摆脱了Protel只是二线品牌的PCB设计工具的地位，成为全方位的新一代的思安路设计软件。1.3AltiumDesigner的发展历史“AltiumDesigner”是Altium公司推出的新一代电子电路辅助设计软件。Altium公司前身为Protel国际有限公司，由NickMartin于1985年创始于澳大利亚，同年推出了第一代DOS版PCB设计软件，其升级版本ProtelforDOS由美国引入中国大陆，引起方便、易学习而得到广泛应用。20世纪90年代，随着计算机硬件的发展和Windows操作系统的推出，Protel国际有限公司于1991年发布了第一个基于Windows环境的EDA工具—ProtelforWindows1.0版。1998年，Protel公司推出了Protel98，他是一个32位的EDA软件，将原图设计，PCB设计、无网格布线器、可编程逻辑原件设计和混合电路模拟仿真集成于一体化的设计环境中，大大改进了自动布线技术，使PCB自动布线真正走向了实用。随后的Protel99，以及Protel99SE使得Protel成为中国用的最多的EDA工具，电子专业的大学生在大学基本上都用过Protel99SE，公司在招聘新人时也将Protel作为考核标准，据统计，在中国有273%的工程师和80%的电子工程相关专业在校学生正在使用其所提供的解决方案。2001年，ProtelTechnology公司改名为Altium公司，并于2002年推出了令人期待的新产品ProtelDXP，ProtelDXP与Protel99SE相比，不论是操作界面还是功能上都有了非常大的改进。而2003年推出的Protel2004又对ProtelDXP进行了进一步完善。2006年，经过多次蜕变，ProtelDXP正式更名为AltiumDesigner，AltiumDesigner6.0的推出，集成了跟多的工具，使用方便，功能更强大，特别是在PCB设计这一块性能大大提高。2011年推出的AltiumDesigner10.0将ECAD和MCAD两种文件格式结合在一起，在一体化设计解决方案中为电子工程师带了全面验证机械设计与电气特性关系的能力。还加入了OrCad和PowerPCB的支持能力，使其功能更加完善。1.4AltiumDesigner的组成AltiumDesigner并不是一个简单的电子电路设计工具，而是一个功能完善的电路设计、仿真与PCB制作系统，它是由四大设计模块组成，即原理图(SCH)设计模块、原理图(SCH)仿真模块、PCB设计模块、可编程逻辑原件（FPGA）设计模块。1.5课程设计的目的本次课程设计目的是使我们具备，作为电子与信息技术生产、服务和管理领域工作的高素质劳动者和高级专门技术人才所应具备电子设计自动化的基本知识、基本技能，为学生学习专业知识，增强实践操作能力打下一定的基础。通过电子线路CAD课程设计，应能掌握电子产品自动化设计与制作的一般过程，能阅读电路原理图、PCB（印制电路板，简称印制板）图，能借助手册查阅与电子元器件及材料的有关数据，能正确选择使用元器件和材料，能借助微机熟练进行电路原理图、PCB（印制电路板，简称印制板）图设计，并通过手工制作简单的PCB版，装接电子电路并使用电子仪器进行测试，在教师指导下解决电子电路制作过程中出现的一般问题，能对所制作电路的指标和性能进行测试并提出改进意见。3第2章单片机最小系统原理图绘制2.1绘制原理图文件步骤（1）创建项目文件及原理图文件；（2）制作原理图元件库；（3）绘制原理图。(4)检查电气特性。（5）进行元器件的封装。2.2创建项目文件及原理图文件2.2.1创建项目文件打开AltiumDesigner16.1后，在“文件”菜单下选择“新建”—Project，在弹出的“newproject”菜单中选择PCBProject，点击OK即创建了一个PCB项目文件，并保存为“89C51.PrjPCB”文件。图2-1创建项目文件2.2.2创建原理图文件在“文件”下选择“新建”—“原理图”，即创建了一个原理图文件，保4存为“89C51.SchDoc”文件并放于刚创建的项目中。图2-2创建原理图文件2.3制作原理图元器件库2.3.1创建原理图库文件在“文件”下选择“新建”—“库”-“原理图库”，保存为“89C51.SchLib”文件。图2-3创建原理图库文件52.3.2创建元器件（1）在面板空白出点击右键，选择“放置”—“矩形”创建一个矩形框。图2-4创建元器件（2）点击鼠标右键选择“放置”—“引脚”，放置元器件引脚于矩形框两侧。图2-5放置引脚（3）双击引脚打开“管脚属性”可以设置引脚名称、标识、电气特性、长度和角度等参数。6图2-6修改引脚属性2.3.3创建元器件库依照上述步骤依次画出单片机最小系统原理图中使用的元器件原理图。图2-7创建元器件库2.4原理图的绘制2.4.1安装库文件鼠标左键点击软件右侧的“库”—“libraries”,在弹出的“可用库”面板中选7择“Installed”，点击下方“安装”，选择“installedfromfile”找到“89C51.SchLib”文件所在的位置并选中它，点击安装。图2-8安装库文件2.4.2放置元器件从建立的元器件库“89C51.SchLib”和已有库中的“MiscellaneousConnectors.PcbLib”和“MiscellaneousDevices.PcbLib”中选择单片机最小系统原理图上的元器件并放置于原理图中。2.4.3子原理图的创建（1）鼠标右键点击原理图空白部分选择“放置”-“图表符”，绘制出一个矩形框，然后点击鼠标右键选择“放置”-“端口”放置于矩形框相应位置，双击矩形框左上侧“filename”可以更改子原理图名称。8图2-9创建子原理图文件图2-10放置端口（2）点击菜单栏中的“设计”选项，选择“产生图纸”，光标变成“十”字形，移动光标于绿色矩形框中点击鼠标左键即可创建子原理图。9图2-11创建子原理图2.4.4绘制原理图按照老师提供的单片机最小系统原理图依次将各个元器件连接起来并进行网络标号。图2-12绘制原理图2.4.5电气特性检查点击菜单栏“工程”，选择“CompilePCBProject89C51PrjPcb”检查原理图电10气特性，修改图中错误直至不再出现“error”。图2-13电气特性检查2.4.6生成网络报表选择菜单栏“设计”—“工程的网络表”，选择“Protel”系统自动在当前工程文件下添加一个与工程文件同名的网络报表文件。11图2-14生成网络报表2.5元器件的封装双击原理图中某一元件弹出ProperiesforschematicComponentinsheet窗口，点击下方“Add”，图2-15添加元件封装选择“footprint”，弹出PCB模型窗口，12图2-16PCB模型窗口点击“浏览”，弹出“浏览库”窗口，选择元件封装库，然后选择相应的封装类型，点击确定即可完成对一个元器件的封装。图２－１７完成封装13第三章单片机最小系统PCB绘制3.1单片机最小系统PCB绘制步骤（1）利用PCB版向导创建PCB板；（2）载入元件及封装；（3）元件的布局与布线；（4）PCB板的编辑与完善。3.2创建PCB板单击底部工作区面板中的“files”标签，选择“PCBBoardWizard”选项，弹出“AltiumDesigner新板向导”，根据该向导依次设置单片机最小系统PCB板各参数。图３－１创建PCB板143.3载入元件及封装在菜单栏中选择“设计”—“ImportChangesFrom89C51.PrjPCB”,在弹出的对话框中点击“YES”，生成工程更改顺序，单击“生效更改”，确认没有出现错误后点击“执行更改”，所有的元件信息和网络信息就被载入到PCB文件里面，点击关闭。图3-2导入封装3.4元件的布局与布线刚生成的PCB文件需要重新布局，将鼠标移动到元件处按住鼠标左键左右移动可改变元件的位置，以单片机为中心，将元器件移动到适当的位置。布局完成后，点击菜单栏中的“自动布线”，选择“全部布线”即可完成PCB板的布线操作。15图3-3元件布局与布线3.5PCB板的编辑与完善完成自动布线之后还需要人为对一些线进行调整使其布线更加美观且符合电气特性。16第四章总结与展望4.1总结此次课程设计是一项比较浩大的“工程”，在此之前，我从未进行过如此复杂的设计，可以算得上是一次不大不小的突破。回顾本次课程设计，难点颇多，主要集中于以下几点：（1）之前从未接触过类似AltiumDesigner这样的电子电路设计软件，且没有过相关使用电脑进行电路设计的经验。（2）AltiumDesigner的全英文界面使得对于这款软件的上手难度大大增加。（3