2023年PCB实验报告.pdf
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1、课程设计报告运用 A lt i um Desi g n e r 设计单片机实验系统PCB板学 院城市轨道交通学院专,业 电气工程与自动化班,级 10控制工程学,号_ _ _ _ _ _ _ _ _ _姓,名 方 玮指导老师 刘文杰_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _完毕时间 2 0 2 3-0 5-2 1目录一、设计目的.2二、设计方案2.1、设计流程图.22.2、板层选择.22.3、元件封装.32.4、布线方案.4三、原理图的绘制3.1创建新的PCB工程.43.2创建新的电气原理图.53.3添加电路原理图到工程当中.53.4设立原理图选项.53.5电路原理图绘制.63.5.1加载库和元
2、件.63.5 2 置:)G 彳 牛 .73.5.3绘制电路.93.5.4 注意事项.113.6编译工程.1 4四、P C B 板的绘制4.1 创建新的PCB文献.1 54.2 在工程中添加新的P C B.1 64.3将原理图的信息导入PCB.1 74.4 P C B 的绘制.1 74.4.1 元件放置.1 74.4.2 规则设立.1 84.4.3 手动布线.1 94.4.4 规则检查.21五、实验心得体会.23六、附录1原理图.2 4七、附录2 P C B 图.2 5运用A 1 t iu m D e s i g n e r 设计单片机实验系统P C B 板一、设计目的1 .培养学生掌握、使用实
3、用电子线路、计算机系统设计、仿真软件的能力。2 .提高学生读图、分析线路和对的绘制设计线路、系统的能力。3 .了解原理图设计基础、了解设计环境设立、学 习 A lt iu m D e s i g n e r 软件的功能及使用方法。4 .掌握绘制原理图的各种工具、运用软件绘制原理图。5 .掌握编辑元器件的方法构造原理图元件库。6 .纯熟掌握手工绘制电路版的方法。7 .掌握绘制编辑元件封装图的方法,自己构造印制板元件库。8 .了解电路板设计的一般规则、运用软件绘制原理图并自动生成印制板图。二、设计方案2.1 设计流程图 _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _相
4、捉 文 物 杨 制 住 守 住口给 制 由 由 盛I百理医1根 据 文 物 桁 制 作 时 聒T导 入P丁CR外带II印 入 桁n pr椅 洲II I2.2 板层选择根据层数分类,印制电路板可分为单面板、双面板和多层板。(1 )单面板单面印制电路板只有一面有导电铜箔,另一面没有。在使用单面板时,通常在没有导电铜箔的一面安装元件,将元件引脚通过插孔穿到有导山铜箔的一面,导电铜箔将元件引脚连接起来就可以构成电路或电子设备。单面板成本低,但由于只有一面有导电铜箔,不合用于复杂的电子设备。(2)双面板双面板涉及两层:顶层(T o p L a y e r)和底层(B o t t o m L a y e
5、r )。与单面板不同,双面板的两层都有导电铜箔,其结构示意图如图2T所示。双面板的每层都可以直接焊接元件,两层之间可以通过穿过的元件引脚连接,也可以通过过孔实现连接。过孔是一种穿透印制电路板并将两层的铜箔连接起来的金属化导电圆孔。图2-1(3)多层板多层板是具有多个导电层的电路板。多层板的结构示意图如图2 2所示。它除了具有双面板同样的顶层和底层外,在内部尚有导电层,内部层一般为电源或接地层,顶层和底层通过过孔与内部的导电层相连接。多层板一般是将多个双面板采用压合工艺制作而成的,合用于复杂的电路系统。Total Height(4Core(12.6mil)Prepreg(12.6mil)Core
6、(12.6m 町Bottom Layer-图2-2根据实物图的规定,我们选用的是双面板。2.3元件封装印制电路板是用来安装元件的,而同类型的元件,如电阻,即使阻值同样,也有大小之分。因而在设计印制电路板时,就规定印制电路板上大体积元件焊接孔的孔径要大、距离要远。为了使印制电路板生产厂家生产出来的印制电路板可以安装大小和形状符合规定的各种元件,规定在设计印制电路板时,用铜箔表达导线,而用与实际元件形状和大小相关的符号表达元件。这里的形状与大小是指实际元件在印制电路板上的投影。这种与实际元件形状和大小相同的投影符号称为元件封装。例如,电解电容的投影是一个圆形,那么其元件封装就是一个圆形符号。根据这
7、次实验的规定,我们选择的穿孔式的封装。实物图元件封装图图 2 3 左为实物图,右为元件封装图2.4 布线方案(1)采用手动布线法。此方法的每一个环节都需要人为操作,要想布出一个既美观又实用的PCB图,那是需要花费大量的时间和精力的。但就目前的技术而言,以质量为前提条件,手动布线是最常用的一种方法。(2)采用自动布线法。将元件的位置摆放好后,便可使用系统内部的自动布线功能,几秒内就可将一个庞大的复杂的电路布线成功,但可惜的是,布出来的PC B 图效果极差,导线的走线极不平滑,会有尖角产生,两个相距很近的连接在一块儿的焊盘,也也许会被绕了一大圈后才干连上,这也是用机器布线的一大弊端。在两种方法的比
8、较之下,我决定选择手动布线,第一,自己第一次学习使用这个软件只有实际操作了才干学得更好,第二,自动布线存在诸多弊端,既不美观又不实用。一、原理图的绘制3.1 创建新的PCB工程在A lti um Des i g ner里,一个工程涉及所有文献之间的关联和设计的相关设立。一个工程文献,例如x x x.P rj PCB,是一个A SCI I 文本文献,它涉及工程 里的文献和输出的相关设立,例如,打印设立和CAM设立。与工程无关的文献被称为“自由文献与原理图和目的输出相关联的文献都被加入到工程中,例 如 PCB,FPGA,嵌入式(VHDL)和库。当工程被编译的时候,设计校验、仿真同步和比对都将一起进
9、行。任何原始原理图或者PCB的改变都将在编译的时候更新。所有类型的工程的创建过程都是同样的。本章以PCB工程的创建过程为例进行介绍,先创建工程文献,然后创建一个新的原理图并加入到新创建的工程中,最后创建一个新的PCB,和原理图同样加入到工程中。作为本章的开始,先来创建一个PCB工程,如图3-1 所示:ProjectsWorkspacel.DsnW rk WorkspacePCB_Proiect1.PriPCBProject File View O Structure Editor!PCB_PH)iecHRiPCB No Documents Added图3-1 PCB工程的创建1.选择 File
10、NewProjec tw选项中单击 Blank Pro j ect(P CB)(tem 中选择F ile s。也可以在A lt ii ck cPCBProjec t,或在F ile s 面板的内 Ne,假如这个选项没有显示在界面上则从Sysum D es i gn e r 软件的 H o me Page 的 Pi Tas k 部分选择 Prin t ed C i r c uit B o ard D e s ig n,并单击 New Blank PCB Pr ojecto2.显示Pro j e c ts面板框显示在屏幕上。新的工程文献PCB_Projec t1.P rjPCB已经列于框中,并且不
11、带任何文献,如图3-1所示。3.重新命名工程文献(用扩展名.P rjPCB),选 择FileSave P r o j ec t Aso保存于在想存储的地方,在File N am e中输入工程名并单击Save保存。3.2创建新的电气原理图通过下面的环节来新建电路原理图:1.选择 F i leN e wSchem a t i c,或者在 F i les 面板内里的 New选 项 中 单 击Sch e ma t ic S he e t0在设计窗口中将出现了一个命名为Sheetl.S c hD oc的空白电路原理图并且该电路原理图将自动被添加到工程当中。该电 路 原 理 图 会 在 工 程 的Sour
12、ce Documents目录下。2.通过文献F il e Save A s可以对新建的电路原理图进行重命名,可以将通过文献保存导航保存到用户所需要的硬盘位置,如输入文献名字M ultiv i b rator.S chDoc并且点击保存。当用户打开该空白电路原理图时,用户会发现工程目录改变了。主工具条涉及一系列的新建按钮,其中有新建工具条,涉及新建条目的菜单工具条,和图表层面板。用户现在就可以编辑电路原理图了。用户可以自定义许多工程的外观。例如,用户可以重新设立面板的位置或者自定义菜单选项和工具条的命令。现在我们可以在继续进行设计输入之前将这个空白原理图添加到工程中,如图3 2所示:(XAiHu
13、*n Dwitner 5H sDo c u ment Opti o ns,文档选项设立对话框就会出现。通过向导设立,现在只需要将图表的尺寸设立唯一改变的设立只有将图层的大小设立为A 3。在S he e t Opt i o n s 选项中,找到Stan da r d S t y l e s 选项。点击到下一步将会列出许多图表层格式。2.选择A 3 格式,并且点击O K,关闭对话框并且更新图表层大小尺寸。3.重新让文档适合显示的大小,可以通过在中选择Vi e wF i t D o cument o 在 Altium中,可以通过设立热键的方法让菜单处在激活状态。任何子菜单都有自己的热键用来激活。例如
14、,前面提到的V i ew F i t Do c um e nt,可以通过按下V键跟D键来实现。许多子菜单,比如Eid t De S e l e c t 能直接用一个热键来实现。激活 E i dDeS e lect A 11 o n Cu r ren t Do c u me n t,只需按下 X 热键,并且按下S 热键即可。下面将介绍电路原理图的总体设立。1.选择Tools S ch e m a tic P r e f e ren c e s,来打开电路原理图偏好优先设立对话框。这个对话框允许用户设立合用于所有原理图定的为全球局配置参数的偏好设立,合用于所有原理图。2.在对话框左边的树形选项中单
15、击S ch e m a t i c-Defa u It P r imit i ves,激活并使能Permanent选项。单击OK以关闭该对话框。3.在您开始设计原理图前,保存此原理图,选择F ileS ave 快捷键:F,So3.5电路原理图绘制3.5.1 加载库和元件Altium Des i gne r 为了管理数量巨大的电路标记,电路原理图编辑器提供了强大的库搜索功能。虽然元件都在默认的安装库中,但是还是很有必要知道如何通过从库中去搜索元件。按照下面的环节来加载和添加图6-3电路所需的库。一方面我们来查找型号为2 N39 0 4 的三极管。1 .点击Libra r ie s标签显示L ib
16、 r a r y 面板,如图3 3。2.在 Library面板中点击Sear c h in 按钮,或者通过选择Tool s F i nd C o mponen t,来打开 L i b rar i es Se a rch 对话框,如图 3-4 所示。3.对于这个例子必须拟定在0 p t i o n s 设立中,S e arch i n 设立为Com p onen t so对于库搜索存在不同的情况,使用不同的选项。4.必须保证Scop e 设立为Lib r aries o n P a t h 并且P a th 包含了对的的连接到库的途径。假如在安装软件的时候使用了默认的途径,途径将会是L ib r
17、a ry o 可以通过点击文献浏览按钮来改变库文献夹的 途径。对于这个例子还需得保证Includ e Su b di r ectories复选项框已经勾选。5.为了搜索所有390 4 的所有索弓|,在库搜索对话框的搜索栏输入*3 904*。使用*标记来代替不同的生厂商所使用的不同前缀和后缀。6.点击Search按钮开始搜索。搜索启动后,搜索结果将在库面板中显示。图33 库面板图3-4搜索框7.点击 Mis c e 1 1 a n eous De v i ces.I n t Lib 库中的名为 2N3 9 0 4 的元件并来添加它。这个库拥有所有的可以运用于仿真的B J T 三极管元件标记。8.
18、假如选择了一个没有在库里面安装的元件,在使用该元件绘制电路图前,会出现安装库的提醒。由于Misce llan e ou s De v ice s已经默认安装了,所以该元件可以使用。在库面板的最上面的下拉列表中有添加库这个选项。当点击在列表中一个库的名字,在库里面的所有元件将在下面显示。可以通过元器件过滤器快速加载元件。3.5.2放置元件在库面板中,选中待添加的元件,单击“PLA CE X X X ”放置元件,如图3-5 oLibraries 卡Ubranes.|Search.|Place PW R2.5|Miscelaneous Comedors.InlLib Component Vie|“E
19、Component Name 1 -(J Socket:O S M B ORCA;O P W R 2.5J PS2-6P1N:U P lijn A rM a fe -D、G切换捕获栅格(1 0、5、在放置元件中可以进行一下:A、S p a ce Sh i f t Space 旋转元件B、X、Y 翻转元件C、T a b 修改元件属性1)E、鼠标左键单击放置元件F、鼠标右键单击停止放置图3-5a.元件属性:1、可以在放置元件时按“T ab”键修改2、也可以在放置好的元件双击修改Component PropertiesPtopetbesDeagriator liViaUe 3 lockedCccnm
20、 cnt MC74HC393AD leviableJ Part 1/2 H LockedDeeciiplnn DM 4-Slage Bndty Ripple CourtetUnique Id 匝而Q而即$S&rd V ILb ary LrkDesgn Item ID MC74HC333ikD 屏华e:/LbiaiyNaiYe ON Semi Logic Cotr*e lnitibNameCodeJPCCodc_JEDECConponenU-rkl DescnpbonCorpOfnlLhttpZ/MWAf on$e(nicciVpub/Colatcral STRINGValk*9SOIC127P
21、600UMS012-A8Menutaclirei Linkhtlp Z/www.oreemiccm/DatasheetM-20001pi-200eIPC-7351 FootptiM AdPtciect HoneCcnfgjiaboi HornQiachealLocabonX 1250 Y 1010Orientatnn 180Deee!m 日LocAedM心 I-meJ-I K)Lock Pm tJ MnaedE Show Al Pk On Sheet(Even t Hidden)E Local COIOK|岫“|Rw.|E%|柚 atRUft.1L E a 2 J OK I L_ Canal图
22、3 6 元件属性的修改b.电阻电容等无源元件的属性:1、无源元件的参数列表中,一般具有“Value”参数,它同时是元件的仿真参数,一般应将元件数值写在“Value”参数中,并设立为“Visible”2、“C omment”用于填写元件型号,对于一般阻容元件无具体型号的,可将其设立为参数引用“Value”并隐藏3、电阻的功率、电容的耐压等参数,可在参数列表中添加新的自定义参数Dea(nax RM j OVohte-LockedCommeri:三 JVtUePart 1/1 LockedVistieNameLatesIRex-isnnD aleLateslRevtsnnNoieParameter:
23、fat RI 4 Res2Virfue17JU-2002Reledsed l D4P PlrttamTypeSTRINGSTRINGDextption ReaaotUnqueM R8J0YKEA TP|S lg d 自出ayLrkDeagn Item ID Ret2|j3wo;e0 Lty Name Miicelarecuj Devicej InlLb国 ToHeNge I VdateLhksSub-Pi ciectCorftuatiaygraphicalLocobon X 1170 Y 600OiBniatati ODeflwet 卜|j LockedMode oimal|幽 Lock Rm
24、 Minwed_ Show Al Prw On Shoe)(Even i Hidden)E locd CoicctNawRESISTORRetAXIAL-04I蚪AJd,Hcfflwt.,J|知,|DB;EdiI 盛 I I W I幺 gV Mari图3-7 电阻电容等无源元件的属性的修改C.元件的封装选择1、对于集成库里的元件,一般封装已经选定,不用关心2、对于自己绘制的元件,若绘制库时未指定封装,可在绘制原理图时指定3、可在元件属性对话框右下方的“A d d -Foot prin t 添加封装或选定已有封装单击“Ed i t ”编辑已有封装,如图3 8 所示:Component Prope
25、rtiesT vsPropwtiesDesignate*SV Visible LockedVisible NameParameters fa S?SW DPDTPCB ModelF ootprint ModelNameSOT2GA-6 L|Browse.|P ii Map.Desciipbon,Body 2.9x1.6 mm,Pilch 0.95mmz Lead Span 2:7inm,IPC High Densily.deJPCdeJEITAestRevrsionDaleestRevisionNoteckageDescriptionckageRelerenceValueSOT26 A-6SC
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