交通灯原理图绘制及PCB板设计

宁德第一学府AltiumDesigner课程设计题目名称：交通灯原理图绘制及PCB板设计系别：专业：学号：姓名：指导老师：日期：AltiumDesigner课程设计任务书主要内容了解交通灯工作原理，熟练应用AltiumDesigner软件，根据所学知识及要求绘制交通灯电路原理图并设计PCB板。基本要求1.熟悉AltiumDesigner软件的界面。2.掌握并能熟练运用AltiumDesigner软件制作元件库。3.掌握并熟练运用AltiumDesigner软件设计电路原理图及PCB板布线。参考资料[1]童诗白.模拟电子技术基础[M].北京：高等教育出版社，2005.[2]郑君里，杨为理.信号与系统（第三版）：北京：高等教育出版社，2011.[3]邱关源，罗先觉.电路（第五版）[M].北京：高等教育出版社，2006.[4]秦长海，张天鹏，翟亚芳.数字电子技术.北京：高等教育出版社，2013.[5]谷树忠，刘文洲，姜航.AltiumDesigner教程.北京：电子工业出版社，2010.[6]公孙茂，马宝匍，孙晨.单片机入口接口实例集[M].北京：北京航空航天出版社，2002.[7]蔡菲娜.单片微型计算机原理和应用[M].杭州：浙江大学出版社，2003.目录1AltiumDesigner软件的简介..................................................................................12交通灯电路的功能分析..........................................................................................12.1滤波电路.........................................................................................................12.2复位电路.........................................................................................................12.3蜂鸣器电路.....................................................................................................22.4控制信号传输电路.........................................................................................23工程的新建及元器件的绘制..................................................................................33.1新建工程.........................................................................................................33.2绘制元器件.....................................................................................................43.3元器件的封装..................................................................................................44原理图的绘制..........................................................................................................65PCB板的制作.........................................................................................................86心得体会................................................................................................................10参考资料......................................................................................................................11AltiumDesigner课程设计11AltiumDesigner软件的简介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。2交通灯电路的功能分析本电路通过使用HEADER5X2，EPF10K10LC84-4(84)，HEADER3等器件，通过对信号的处理，来实现LED信号灯的控制。2.1滤波电路滤波电路由电容的一端接电源一端接地构成一般起到滤波（通过交流，隔断直流）作用。如图1所示：图1滤波电路2.2复位电路复位电路是由极性电容、电源及接地等元器件组成的电路。然后，将各个元器件连接起来。最后将其连接到EPF10K10LC84-4器件的RESET端，就可以对AltiumDesigner课程设计2其进行上电复位。如图2所示：图2复位电路2.3蜂鸣器电路蜂鸣器电路是由蜂鸣器、NPN三极管和电阻等元器件组成。将元器件连接起来，并与EPF10K10LC84-4器件的的端口连接。本交通灯电路由两个蜂鸣器分别与SPEA1和SPEA2两个端口连接。如图3所示：图3部分电路2.4控制信号传输电路主控制板要通过HEADER3把控制信号传送到LED显示屏上，电路图如图4所示：图4控制信号传送AltiumDesigner课程设计33工程的新建及元器件的绘制3.1新建工程打开AltiumDesignerWinte软件新建File新建Project新建PCBProject。如图5所示：图5新建工程在已建的工程上新建一个Schemetic及PCB。如图6所示：图6新建Schemetic及PCB保存工程至相应的文件夹。AltiumDesigner课程设计43.2绘制元器件在工程上新建SchematicLibrary，以EPF10K10LC84-4(84)为例：选择placerectangle绘制器件的框架，在选择placepin给器件添加针脚，按TAB键可对针脚的属性就行编辑。绘制好的EPF10K10LC84-4(84)如图7所示：图7EPF10K10LC84-4(84)器件绘制好后保存至相应文件夹并添加到库中，其他元器件绘制与此类似。3.3元器件的封装在工程上新建PCBLibrary，选择toolcomonpentwizard图8ComonpentWizardAltiumDesigner课程设计5按Next设置元件正确的焊点尺寸和焊点距离以及其他的尺寸设置。最后按finish完成如图9所示：图9EPF10K10LC84-4(84)封装画好器件的封装后保存并添加到libraries中，接着对器件进行封装。选择toolsmodelmanager，选择addfootprint。如图10所示：图10器件封装选择所要的封装，完成器件的封装。如图11所示：图11完整的封装AltiumDesigner课程设计6其他器件的封装方式与此相同。将所有已封装好的元器件全添加到库中，如图12所示：图12添加库4原理图的绘制从库中添加所需的器件按原理图摆放，器件的添加如图13所示：图13器件的添加AltiumDesigner课程设计7把所需要的元器件放置原理图版上，然后排列好位置，引脚与引脚之间用线连接起来，有些引脚接地就街上接地装置，有些是接端口的，可在放置上找到端口放上去，同样的道理连接好整个原理图。选择placeWire进行连线如图14所示：图14连线其他器件的添加与此相同，绘制好的原理图如图15所示：图15原理图选择design-updatepcbdocument生成pcb，检查是否错误，可能出现的错误：unknownpin、footprintnotfound等，找出相应原因并解决。AltiumDesigner课程设计8图16电路检查及生成报告5PCB板的制作当解决问题后，按DesignUpdatePCB如图17所示：图17UpdatePCB生成PCB后如图18所示：AltiumDesigner课程设计9图18生成PCB将页面右边的元器件一个个的拉到左边的PCB板里面，同时将元器件放置到合适的位置，以便后续的布线能尽可能不会交叉和重叠及布线图美观。当出现交叉现象，可以选择不同层的线（不同颜色的线条）进行布线。合理布置元器件的位置后如图19所示：图19布置后的PCB图右击鼠标，选择Design选项，单击打开Rules，然后再里面的Width新建NewRule。最后就可以设置Vcc和GND线条的尺寸。最后将设置好的尺寸保存起来。AltiumDesigner课程设计10图20修改线条元件布置合理后，点击菜单栏按钮进行接线，注意原理图中交叉的线路应该绘制在不同的涂层，通过不段的调整尽量少跳线。完成后保存。布完线后的pcb图如图21所示：图21完整的PCB图6心得体会这次课程设计使我进一步熟悉了altiumdesigner软件。本次课程设计通过使用altiumdesigner软件来设计实现交通灯控制电路。通过此次课设，我深深地认识到了altiumdesigner的强大功能。altiumdesigner通过把电路图设计、PCB绘制编辑、等技术的完美融合，为用户提供了AltiumDesigner课程设计11全线的设计解决方案，使用户可以轻松地进行各种复杂的电子电路设计工作。尤其是其强大的绘制原理图和PCB的功能，更是给我留下了深刻地印象。此次课程设计让我收获颇多，为我以后的学习和工作都奠定了良好的基础。参考资料[1]童诗白.模拟电子技术基础[M].北京：高等教育出版社，2005.[2]郑君里，杨为理.信号与系统（第三版）：北京：高等教育出版社，2011.[3]邱关源，罗先觉.电路（第五版）[M].北京：高等教育出版社，2006.[4]秦长海，张天鹏，翟亚芳.数字电子技术.北京：高等教育出版社，2013.[5]谷树忠，刘文洲，姜航.AltiumDesigner教程.北京：电子工业出版社，2010.[6]公孙茂，马宝匍，孙晨.单片机入口接口实例集[M].北京：北京航空航天出版社，2002.[7]蔡菲娜.单片微型计算机原理和应用[M].杭州：浙江大学出版社，2003AltiumDesigne