Altium--Designer设计报告之51最小系统

AltiumDesigner课程设计宁德师范学院AltiumDesigner课程设计题目名称：51最小系统原理图绘制及PCB板计系别：物理与电气工程系专业：电气工程及其自动化学号：姓名：指导老师：日期：AltiumDesigner课程设计AltiumDesigner课程设计任务书主要内容：课程设计目的（1）掌握51最小系统的基本原理；（2）掌握并能熟练运用AltiumDesigner仿真软件；（3）采用AltiumDesigner软件，做出仿真结果及画出pcb板。基本要求：（1）按学校规定的格式编写设计论文。（2）论文主要内容有：①课题名称。②设计任务和要求。③AltiumDesigner的应用。④收获体会、存在问题和进一步的改进意见等。主要参考资料[1]程昱主编《精通ProtelDXP电路设计》清华大学出版社[2]周润景，张丽敏.AltiumDesigner原理图和PCB设计.电子工业出版社.2009[3]张毅刚.单片机原理及应用.北京：高等教育出版社2004[4]谢龙汉.鲁力.张桂东.AltiumDesigner原理图与PCB设计及仿真.电子工业出版社，2012.1[5]谷树忠.AltiumDesigner教程：原理图、PCB设计与仿真.北京：电子工业出版社，2010.1[6]谢自美.电子线路设计-实验-测试.武汉华中科技大学出版社，2000[7]阎石.数字电子技术基础-5版.北京：高等教育出版社，2006目录1任务和要求...................................................11.1课程设计目的............................................11.2任务和要求..............................................12AltiumDesigner软件的简介...................................1351最小系统电路的功能分析....................................24新建工程过程.................................................35添加原理图及封装库...........................................55.1添加元器件.............................................55.2添加封装过程...........................................65.3原理图的生成...........................................76制作封装库...................................................87PCB的布线...................................................87.1PCB的布线过程.........................................87.2PCB....................................................98心得体会....................................................10参考文献.......................................................11AltiumDesigner课程设计11任务和要求1.1课程设计目的（1）掌握51最小系统基本原理；（2）掌握并能熟练运用AltiumDesigner仿真软件；（3）采用AltiumDesigner软件，做出仿真结果及画出pcb板。1.2任务和要求（1）按学校规定的格式编写设计论文。（2）论文主要内容有：①课题名称。②设计任务和要求。③AltiumDesigner软件应用以及仿真结果、画出pcb板。④收获体会、存在问题和进一步的改进意见等。（3）了解原理图设计基础、学习AltiumDesigner软件的功能及使用方法。（4）掌握绘制原理图的各种工具、利用软件绘制原理图，掌握编辑元器件的方法构造原理图元件库。（5）熟练掌握手工绘制电路版的方法，掌握绘制编辑元件封装图的方法，自己构造印制板元件库。2AltiumDesigner软件的简介电路设计自动化EDA（ElectronicDesignAutomation）指的就是将电路设计中各种工作交由计算机来协助完成。如电路原理图（Schematic）的绘制、印刷电路板（PCB）文件的制作、执行电路仿真（Simulation）等设计工作。随着电子科技的蓬勃发展，新型元器件层出不穷，电子线路变得越来越复杂，电路的设计工作已经无法单纯依靠手工来完成，电子线路计算机辅助设计已经成为必然趋势，越来越多的设计人员使用快捷、高效的CAD设计软件来进行辅助电路原理图、印制电路板图的设计，打印各种报表。AltiumDesigner是原Protel软件开发商Altium公司推出的一体化的电子产品开发系统，主要运行在WindowsXP操作系统。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，使设计者可以轻松进行设计，熟练使用这一软件必将使电路设计的质量和效率大大提高。AltiumDesigner除了全面继承包括Protel99SE、ProtelDXP在内的先前一系列版本的功能和优点外，还增加了许多改进和很多高端功能。该平台拓宽了板AltiumDesigner课程设计2级设计的传统界面，全面集成了FPGA设计功能和SOPC设计实现功能，从而允许工程设计人员能将系统设计中的FPGA与PCB设计及嵌入式设计集成在一起。由于AltiumDesigner在继承先前Protel软件功能的基础上，综合了FPGA设计和嵌入式系统软件设计功能，AltiumDesigner对计算机的系统需求比先前的版本要高一些。351最小系统电路的功能分析（1）时钟电路51最小系统上的时钟管脚：XTAL1（19脚）：芯片内部振荡电路输入端。XTAL2（18脚）：芯片内部振荡电路输出端。XTAL1和XTAL2是独立的输入和输出反相放大器，它们可以被配置为使用石英晶振的片内振荡器，或者是器件直接由外部时钟驱动。如图1所示。图118.19引脚（2）复位电路5l最小系统的复位引脚RST（第9管脚）出现2个机器周期以上的高电平时，系统就执行复位操作。如果RST持续为高电平，系统就处于循环复位状态。复位电路如图2所示。图2复位电路（3）晶振电路晶振作用非常大，全称叫晶体振荡器，它结合内部电路产生所需的时钟频率，晶振提供的时钟频率越高，那么运行速度就越快，一切指令的执行都是建立在晶AltiumDesigner课程设计3振提供的时钟频率。晶振的作用是为系统提供基本的时钟信号。通常一个系统共用一个晶振，便于各部分保持同步。有些通讯系统的基频和射频使用不同的晶振，而通过电子调整频率的方法保持同步。如图3所示。图3晶振电路（4）EA/VPP（31脚）的功能和接法51最下系统的EA/VPP（31脚）如图4所示，它是内部和外部程序存储器的选择管脚。当EA保持高电平时，系统访问内部程序存储器；当EA保持低电平时，则不管是否有内部程序存储器，只访问外部存储器。对于现今的绝大部分系统来说，其内部的程序存储器（一般为flash）容量都很大，因此基本上不需要外接程序存储器，而是直接使用内部的存储器。4新建工程过程（1）打开File→open→project→integratedproject从而新建一个integratedprojec。如图4所示。图4新建工程窗口图AltiumDesigner课程设计4（2）右击PCB.PrjPCB保存该project至指定目录并将用户名更改为“51最小系统”。（3）选中该“51最小系统”工程，右击，选择addnewtoproject→Schematic,如图5所示。图5绘制原理图文件（4）选中该“51最小系统”工程，右击，addnewtoproject→PCB,如图6所示。图6创建PCB图（5）选中该“51最小系统”工程，右击，addnewtoproject→schematiclibrary,如图7所示。AltiumDesigner课程设计5图7创建原理图库（6）选中该“51最小系统”工程，右击，addnewtoproject→PCBlibrary,即添加PCB元件库。如图8所示。图8添加PCB元件库5添加原理图及封装库5.1添加元器件在元件库（B2011052240）.schlib中找出自己要用的元器件。并拖到“*.hcsdoc”，如图9所示。AltiumDesigner课程设计6图9添加元器件5.2添加封装过程（1）完成如上步骤后，将自己所需要用到的所有元器件进行封装。现在就拿我画的按键进行封装步骤如下：（2）在右上角library中找到按键的标志，点击摁住拖到“元件库（B2011052240）.schlib”。（3）点击Tools下的ModelManager，然后在ModelManager中找到SW，点击添加AddFootprint，进行封装点击Browse，选中SW,ok完成一定记得保存。封装结果如图10所示。图10按键封装结果按键的参数参数如图11所示，在这里也可以再次修改数据。AltiumDesigner课程设计7图11按键参数（4）其他元器件同理，将所有的元器件都添加封装完成后。5.3原理图的生成将电路图上得所有元器件绘制、做好封装并将其全部保存到元器件库里面。然后，在库里面将所需的元器件一个个调用到Schematic页面上，并将各个元器件放置到合适的位置。各个元器件上面还有不同的器件名称和管脚的电气符号，通过双击元器件就可以对元器件的电气符号进行标注或修改。对于原理图上得电气端口可以在页面上方的选项框里面找到相对应的端口原件，点击就可以直接运用，并将其与对应的线路连接在一起。电气总线也是可以在页面上方的相应位置找到相应的绘线按钮，点击将总线绘制在相应的位置，并与其他线路连接起来。如图12所示。图1251原理图AltiumDesigner课程设计86制作封装库把刚才制作的“原件库”在添加到工程中。这时工程中有两个库，一个包含杂原件的软件自带库，一个我们自己的库。打开库，双击原件，即可把原件依次添加到操作界面里。然后我们把原件用线连接起来。注意当原件较多时，我们可以用网络标号的方法来代替。这个过程是根据实际的各元器件的尺寸大小来进行制作。（1）新建封装库—在新建的工程51最小系统.PrjPCB单击右键→AddNewtoProject→PCBLibrary；（2）制作新元器件封装库—Tools→ComponentWizard。7PCB的布线7.1PCB的布线过程（1）执行菜单命令File→new→PCB,为项目添加新的PCB文件，同时启动PCB编辑器。（2）执行菜单命令Design→ImportChangesFrom51最小系统.PrjPcb,将原理图设计数据导入PCB文件，打开工程（项目）更新，更新文件并改错。（3）若生成更新时有错则应该到原理图上面或到菜单栏上单击设计→浏览冲突进行更改。（4）布线过程中应遵循布线规则，避免串扰，该设计所涉及的规则大致如下：①PCB设计中应避免产生锐角和直角，产生不必要的辐射，同时工艺性能也不好。在布线中尽量采用135度拐角。②布线应该尽量满足以下要求：总的连线尽可能短，关键信号线最短；高电压、大电流信号与小电流、低电压的弱信号完全分开；模拟信号与数字信号分开；高频信号与低频信号分开；高频元器件的间隔要充分。③同类型插装元器件在X或Y方向上应朝一个方向防止同一种类型的有极性分立元件也要力争在X或Y方向上保持一致，便于生产和