本書以典型應(yīng)用為主，通過項目案例詳細(xì)介紹Altium Designer 14在集成元器件庫設(shè)計、原理圖繪制、PCB設(shè)計等方面的操作方法和技巧。
本書以典型應(yīng)用為主，通過項目案例詳細(xì)介紹Altium Designer 14.3在集成庫設(shè)計、原理圖繪制、PCB板設(shè)計等方面的操作方法和技巧。本書共分為5個模塊共12個項目，內(nèi)容緊緊圍繞集成庫設(shè)計、原理圖繪制、PCB設(shè)計以及制造裝配文件等內(nèi)容展開，選取典型項目案例進(jìn)行詳細(xì)講解和專項訓(xùn)練，最終通過兩個典型綜合案例，使學(xué)生從入門、專項學(xué)習(xí)與訓(xùn)練到綜合提高完成電子線路板設(shè)計全過程。本書可作為高職院校電子信息類專業(yè)“電子線路板設(shè)計”課程或“電子CAD實訓(xùn)”課程教材，也可作為PCB板設(shè)計初級技術(shù)人員的參考書。
模塊一Altium Designer 14快速入門
項目1初識Altium Designer
任務(wù)1.1熟悉Altium Designer軟件的基本工作界面
任務(wù)1.2創(chuàng)建PCB工程及相關(guān)設(shè)計文件
項目實訓(xùn)
項目2門鈴電路設(shè)計
任務(wù)2.1門鈴電路原理圖的繪制
任務(wù)2.2門鈴電路PCB的設(shè)計
項目實訓(xùn)
模塊二集成元器件庫的設(shè)計
項目3自制原理圖元器件庫的設(shè)計
任務(wù)3.1六位一體數(shù)碼管繪制
任務(wù)3.2AT89C51RD2繪制
任務(wù)3.3LF353繪制
項目實訓(xùn)
項目4自制封裝元器件庫的設(shè)計
任務(wù)4.1六位一體數(shù)碼管封裝繪制
任務(wù)4.2AT89C51RD2封裝繪制
任務(wù)4.3LF353封裝繪制
項目實訓(xùn)
項目5創(chuàng)建集成元器件庫
任務(wù)5.1自制集成元器件庫
任務(wù)5.2創(chuàng)建項目集成元器件庫
項目實訓(xùn)
模塊三電路原理圖設(shè)計
項目6原理圖設(shè)計——單片機(jī)實驗板設(shè)計
任務(wù)6.1原理圖工作環(huán)境設(shè)置
任務(wù)6.2元器件庫加載與管理
任務(wù)6.3元器件查找、放置與編輯
任務(wù)6.4元器件布局與布線
任務(wù)6.5原理圖的編譯與文件輸出
項目實訓(xùn)
項目7層次原理圖設(shè)計——單片機(jī)實驗板設(shè)計
任務(wù)7.1自上而下層次電路原理圖設(shè)計
任務(wù)7.2自下而上層次電路原理圖設(shè)計
項目實訓(xùn)
模塊四PCB設(shè)計
項目8單層PCB設(shè)計——聲光控節(jié)電開關(guān)
任務(wù)8.1印制電路板的基礎(chǔ)知識
任務(wù)8.2聲光控節(jié)電開關(guān)的PCB設(shè)計
項目實訓(xùn)
項目9雙層PCB設(shè)計——單片機(jī)實驗板
任務(wù)9.1電路板設(shè)計的基本規(guī)則
任務(wù)9.2單片機(jī)實驗板的PCB設(shè)計
任務(wù)9.3輸出相關(guān)文件
項目實訓(xùn)
模塊五綜合案例
項目10超聲波測距電路板
任務(wù)10.1超聲波測距電路原理圖繪制
任務(wù)10.2超聲波測距電路PCB設(shè)計
任務(wù)10.3超聲波測距電路PCB輸出文件
項目11模擬洗衣機(jī)電路板
任務(wù)11.1模擬洗衣機(jī)電路原理圖繪制
任務(wù)11.2模擬洗衣機(jī)電路PCB設(shè)計
任務(wù)11.3模擬洗衣機(jī)電路PCB輸出文件
項目實訓(xùn)
參考文獻(xiàn)
模塊三
電路原理圖設(shè)計
項目6原理圖設(shè)計——單片機(jī)實驗板設(shè)計
項目目標(biāo)
�。�1） 熟練設(shè)置原理圖工作環(huán)境。
�。�2） 掌握元器件庫加載和管理方法。
（3） 掌握元器件的查找、放置與編輯方法。
（4） 熟悉元器件布局與布線的規(guī)則。
（5） 掌握原理圖的編譯及輸出文件的方法。
項目任務(wù)
�。�1） 設(shè)置原理圖工作環(huán)境。
�。�2） 加載和管理元器件庫。
（3） 查找、放置與編輯元器件。
�。�4） 對元器件進(jìn)行布局與布線。
�。�5） 對原理圖進(jìn)行編譯并修改錯誤。
（6） 輸出相關(guān)文件。
相關(guān)知識
要設(shè)計電路板，首先必須將電路板的工作原理及各元器件的作用和連接關(guān)系等用電路語言表達(dá)出來，這就需要繪制電路原理圖，電路原理圖直接體現(xiàn)了電子電路的結(jié)構(gòu)和工作原理。原理圖的繪制主要包括原理圖工作環(huán)境的設(shè)置，元器件庫的加載與管理，元器件查找、放置與編輯，元器件布局與布線，原理圖的編譯與文件輸出等內(nèi)容，本項目將詳細(xì)介紹這些內(nèi)容。
任務(wù)6.1原理圖工作環(huán)境設(shè)置
任務(wù)目標(biāo)
學(xué)會靈活設(shè)置原理圖工作環(huán)境。
任務(wù)內(nèi)容
原理圖工作環(huán)境設(shè)置。
相關(guān)知識
在繪制電路圖前，首先要進(jìn)行圖紙設(shè)置，設(shè)置圖紙的大小、方向、標(biāo)題、網(wǎng)格參數(shù)等信息。只有圖紙參數(shù)設(shè)置得當(dāng)，繪制的電路圖才會更加美觀，設(shè)計時也才能得心應(yīng)手。原理圖編輯環(huán)境如圖31所示，整個界面可分為若干個工具欄和面板，下面簡要介紹主要工具欄和面板的功能。
圖31原理圖編輯環(huán)境
標(biāo)準(zhǔn)工具欄(Schematic Standard)： 該工具欄提供新建文件、保存文件、視圖調(diào)整、元器件編輯和選擇等功能。
Altium Designer 14電子線路板設(shè)計項目教程
模塊三電路原理圖設(shè)計
布線工具欄(Wiring)： 該工具欄提供了電氣布線時常用的工具，包括放置導(dǎo)線、總線、網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號、層次式原理圖設(shè)計工具以及和C語言的接口等快捷方式，在Place菜單中有相對應(yīng)的命令。
實體工具欄(Utilities)： 通過該工具欄用戶可以方便地放置常見的元器件、電源和地網(wǎng)絡(luò)以及一些非電氣圖形，并可以對元器件進(jìn)行排列等操作。該工具欄的每一個按鈕均包含了一組命令，可以單擊按鈕查看并執(zhí)行具體的命令。
導(dǎo)航欄(Navigation)： 該欄列出了當(dāng)前活動文檔的路徑，單擊按鈕和按鈕可以在當(dāng)前打開的所有文檔之間進(jìn)行切換，單擊按鈕則打開Altium Designer的起始頁面。
任務(wù)實施
1. 新建PCB項目及原理圖文件
(1) 在E盤PCB文件夾中新建一個文件夾并命名為“單片機(jī)實驗板原理圖”，用來存儲所創(chuàng)建的文件。
(2) 執(zhí)行File|New|Project命令，新建一個PCB項目，命名為“單片機(jī)實驗板”，如圖32左圖所示，單擊OK按鈕完成項目建設(shè)，如圖32右圖所示。
圖32創(chuàng)建PCB項目
(3) 執(zhí)行File|New|Schematic命令，新建一個原理圖文件，命名為“單片機(jī)實驗板”，并將該原理圖添加到“單片機(jī)實驗板”的PCB項目中，
圖33項目添加原理圖文件
如圖33所示。
(4) 執(zhí)行File|Save命令，保存所建項目及原理圖。
2. 原理圖工作環(huán)境設(shè)置
(1) 系統(tǒng)優(yōu)先設(shè)定
執(zhí)行DXP|Preferences命令，打開Preferences對話框，選中Schematic節(jié)點下的Graphical Editing選項，選中Convert Special String復(fù)選框，如圖34所示。
圖34Preferences對話框
(2) 圖紙參數(shù)設(shè)置
為了符合實際工作的需要，要對原理圖圖紙的大小、形狀、標(biāo)題欄、設(shè)計信息等內(nèi)容進(jìn)行設(shè)置。雙擊圖33所示Projects工作面板中的“單片機(jī)實驗板.SchDoc”文件名稱，進(jìn)入原理圖工作環(huán)境，如圖35所示。
圖35原理圖工作環(huán)境界面
執(zhí)行Design|Document Options命令，彈出Document Options對話框，打開該對話框的Sheet Options選項卡，在Standard Style和Custom Style選項組中可以進(jìn)行圖紙尺寸的設(shè)置，在Options選項組中可以設(shè)置圖紙的邊界、顏色、標(biāo)題欄形狀等內(nèi)容，在Grids和Electrical Grid選項組中可以設(shè)置捕獲網(wǎng)格、可視網(wǎng)格、電氣網(wǎng)格的大小。單片機(jī)實驗板設(shè)計原理圖的圖紙參數(shù)設(shè)置如圖36所示，圖幅為A4，捕獲網(wǎng)格和可視網(wǎng)格均為10，電氣網(wǎng)格設(shè)為4； Parameters選項卡的設(shè)置如圖37所示，將DrawnBy參數(shù)值設(shè)為自己的姓名、Title數(shù)值為“單片機(jī)實驗板”、SheetNumber數(shù)值改為1、SheetTotal數(shù)值為1。
圖36單片機(jī)實驗板設(shè)計原理圖圖紙參數(shù)設(shè)置對話框
圖37Parameters選項卡設(shè)置對話框
3. 標(biāo)題欄內(nèi)容的顯示
執(zhí)行Place | Text String命令，在圖紙標(biāo)題欄的Title、Number、Sheet of、Drawn By欄依次放置4個文本字符串，并將text內(nèi)容分別改為“=Title”“=SheetNumber”“=SheetTotal”和“=DrawnBy”，系統(tǒng)自動顯示標(biāo)題欄內(nèi)容，如圖38所示。
圖38標(biāo)題欄內(nèi)容顯示
任務(wù)6.2元器件庫加載與管理
任務(wù)目標(biāo)
（1） 掌握元器件庫的加載方法。
�。�2） 掌握元器件庫的管理方法。
任務(wù)內(nèi)容
加載和管理元器件庫。
相關(guān)知識
Altium Designer 14.3的元器件庫非常龐大，但是分類明確，采用兩級分類的方法來對元器件進(jìn)行管理，調(diào)用相應(yīng)的元器件時只需找到相應(yīng)公司的相應(yīng)元器件種類就可方便地找到所需的元器件。
單擊彈出式面板欄中的Libraries標(biāo)簽打開如圖39所示的Libraries元器件庫彈出式面板。如果彈出式面板欄沒有Libraries標(biāo)簽，可在繪圖區(qū)底部的面板控制PCB封裝預(yù)覽欄中打開System菜單，選中其中的Libraries即可顯示該面板。
圖39Libraries元器件庫彈出式面板
單擊“當(dāng)前元器件庫”的下拉列表框可以看到系統(tǒng)已經(jīng)裝入好幾個元器件庫，其中Miscellaneous Devices.IntLib通用元器件庫和Miscellaneous Connectors.IntLib通用插件庫是原理圖繪制時用得最多的兩個庫。選中“元器件列表欄”中的某個元器件，在下面就會出現(xiàn)該元器件的原理圖符號預(yù)覽，同時還會出現(xiàn)該元器件的其他可用模型，如仿真分析、信號完整性和PCB封裝； 選中Footprint選項，該元器件的PCB封裝就會以3D的形式顯示在預(yù)覽框中，這時還可以用光標(biāo)拖動旋轉(zhuǎn)封裝，以便全方位地查看封裝。
通常為了節(jié)省系統(tǒng)資源，針對特定的原理圖設(shè)計，只需加載少數(shù)幾個常用的元器件庫文件就能滿足需求，但是有時在現(xiàn)有的庫中找不到自己所需的文件，這時就需要自己另外加載元器件庫文件。
單擊Libraries面板中的Libraries按鈕，彈出如圖310所示的Available Libraries當(dāng)前可用元器件庫對話框。在Installed選項卡中列出了當(dāng)前所安裝的元器件庫，在此可以對元器件庫進(jìn)行管理操作，包括元器件庫的裝載、卸載、激活以及順序的調(diào)整。
圖310Available Libraries當(dāng)前可用元器件庫對話框
圖310中列出了元器件庫名稱、是否激活、所在路徑以及元器件庫類型等信息。Move Up與Move Down按鈕，顧名思義，就是在選中相應(yīng)的元器件庫后可將元器件庫的順序上移或者下移，單擊Install按鈕可安裝元器件庫，單擊Remove按鈕則可移除選定的元器件庫。
任務(wù)實施
雙擊圖33中創(chuàng)建的“單片機(jī)實驗板.SchDoc”原理圖，彈出原理圖界面，如圖311所示。
圖311原理圖界面
單擊Libraries面板中的Libraries按鈕，彈出如圖312所示的Available Libraries當(dāng)前可用元器件庫對話框。
圖312Available Libraries當(dāng)前可用元器件庫對話框
單擊Install按鈕，選中Install from file選項，選擇C:＼Documents and Settings＼All Users＼Documents＼Altium＼AD14＼Library＼Miscellaneous Devices.IntLib，單擊Install按鈕，完成集成庫Miscellaneous Devices.IntLib的加載。
按照上面的方法，加載Miscellaneous Connectors.IntLib、MCU.IntLib(自制集成庫)、TI Logic Latch.IntLib、TI Interface Line Transceiver.IntLib、TI Logic Gate 2.IntLib、TI Logic Decoder Demux.IntLib 6個集成庫，加載元器件庫的界面如圖313所示。在圖313所示界面中，選中某個元器件庫，單擊Remove按鈕，可以將該元器件庫從已經(jīng)安裝的可用元器件庫列表中卸載。及時卸載不用的元器件庫可以提高計算機(jī)的工作效率。至此，完成了“單片機(jī)實驗板.PrjPcb”項目元器件庫的加載和管理工作。
圖313元器件庫加載界面
Altium Designer 14.3之后，系統(tǒng)只加載了Miscellaneous Devices.IntLib和Miscellaneous Connectors.IntLib兩個集成元器件庫，其他需要的集成元器件庫需要到官網(wǎng)下載后才能加載。
任務(wù)6.3元器件查找、放置與編輯
任務(wù)目標(biāo)
�。�1） 掌握元器件的查找方法。
�。�2） 掌握元器件的放置方法。
�。�3） 掌握元器件的編輯方法。
任務(wù)內(nèi)容
查找、放置和編輯相關(guān)元器件。
相關(guān)知識
Altium Designer 14.3提供的元器件庫十分豐富，有時候即使知道了芯片所在的元器件庫并且加載到系統(tǒng)中了，也很難在眾多的元器件中找到所需的芯片，在這種情況下可以使用元器件篩選的功能。元器件篩選的功能主要應(yīng)用于知道元器件的名稱并且已經(jīng)載入該元器件所在的庫，但是由于元器件太多不便于逐個查找�？赡茉诖蠖鄶�(shù)情況下，設(shè)計者并不知道使用的芯片的生產(chǎn)公司和分類，或者系統(tǒng)元器件庫中根本就沒有該元器件的原理圖模型，設(shè)計者可以尋找不同公司生產(chǎn)的類似元器件來代替，這時就需要在系統(tǒng)元器件庫中搜尋所需的元器件。
繪制電路原理圖首先要找到繪制電路所需的所有元器件，然后放置元器件。元器件的放置可以通過在Libraries面板中載入相應(yīng)元器件庫，選中需要的元器件，單擊右上角的Place按鈕，就可以在繪圖區(qū)放置該元器件了。其實元器件的放置并不止這一種方法，還可以執(zhí)行Place菜單的Part命令或是直接單擊工具欄中的Place Part按鈕來選取所需的元器件，圖314所示為放置元器件對話框。
圖314放置元器件對話框
對話框的Physical Component下拉列表框中列出了最后一次放置的元器件，單擊下三角按鈕還可以看到最近幾次放置的元器件，單擊History按鈕則可以看到最近放置元器件的詳細(xì)信息。元器件對話框下面還列出了最后一次放置元器件的詳細(xì)屬性信息，這里不再贅述。
單擊放置元器件對話框中的Choose按鈕，彈出Browse Libraries元器件庫瀏覽對話框，如圖315所示。
圖315Browse Libraries(瀏覽元器件庫)對話框
該對話框與Libraries元器件庫彈出式面板比較相似，凡是在Libraries元器件庫彈出式面板里面能實現(xiàn)的功能在該對話框中都能實現(xiàn)。不僅元器件庫瀏覽對話框里的項目與Libraries元器件庫彈出式面板一樣，它們的功能也一模一樣。單擊對話框中的按鈕，彈出Available Libraries(當(dāng)前可用元器件庫)對話框，在此可以加載或卸載元器件庫。
……
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