Altium_Designer紅外遙控電子鐘課程設計.doc

寧德師范學院altium desigener課程設計實習項目： 紅外遙控電子鐘 系 別： 物理與電氣工程系 專 業(yè)： 電氣工程及其自動化 學 號： qq2316670882 姓 名： 要畫板文件的聯(lián)系我 指導老師： 日 期： 2014年6月6日 altium designer課程設計任務書課程設計目的： 1.熟悉altium designer軟件的界面； 2.掌握并能熟練運用altium designer軟件制作元件庫； 3.掌握并熟練運用altium designer軟件設計電路原理圖及pcb板布線；主要內(nèi)容： 設計一個電子鐘有以下功能： 1.設計一個電子鐘采用紅外遙控的方法調(diào)節(jié)電子鐘的年、月、日、時、分、秒； 2.顯示年月日時分秒； 3.對時間進行設定； 4.鬧鈴功能； 5.整點報時功能； 6.顯示溫度；基本要求： 1.擬定設計方案； 2.繪制紅外遙控電子鐘電路原理圖并設計pcb板；主要參考資料：1張惠崢,張鵬.基于altiumdesigner的電子產(chǎn)品一體化設計j.無線電通信技術,20082華文龍.altiumdesigner中的機電一體化設計j.cad/cam與制造業(yè)信息化,20093劉暢.altiumdesigner多圖紙原理圖設計方法探討j.科技資訊,20104 郭天祥.新概念51單片機c語言教程.電子工業(yè)出版社，20095 謝龍漢.魯力.張桂東.altium designer原理圖與pcb設計及仿真.電子工業(yè)出版社，20126 谷樹忠.altium designer教程：原理圖、pcb設計與仿真.北京： 電子工業(yè)出版社，20107 謝自美.電子線路設計-實驗-測試.武漢華中科技大學出版社，20008 閻石.數(shù)字電子技術基礎-5版.北京：高等教育出版社，2006 目 錄1 任務與要求12 紅外電子鐘的基本功能分析12.1 紅外遙控電子鐘的控制模塊12.2 顯示年月日時分秒22.3 鬧鈴整點報時功能22.4 能用紅外線對電子鐘進行遙控32.5 溫度采集ds18b20模塊32.6 復位電路的設計33 創(chuàng)建新的元器件原理圖及pcb封裝44 電路原理圖的繪制過程及pcb板的制作過程95 課程設計總結14參考文獻15altium designer課程設計紅外遙控電子鐘的設計1 任務與要求 （ 1 ）了解原理圖設計基礎、學習 altium designer 軟件的功能及使用方法。 （ 2 ）掌握繪制原理圖的各種工具、利用軟件繪制原理圖。 （ 3 ）掌握編輯元器件的方法構造原理圖元件庫。 （ 4 ）熟練掌握手工繪制電路版的方法。 （ 5 ）掌握繪制編輯元件封裝圖的方法，自己構造印制板元件庫。 （ 6 ）了解電路板設計的一般規(guī)則、利用軟件繪制原理圖并生成印制板圖。 （ 7 ）并按要求撰寫實驗報告。2 紅外電子鐘的基本功能分析2.1 紅外遙控電子鐘的控制模塊tc89c54是一種帶有4k字節(jié)的閃爍可編程并且可擦除的只讀式存儲器（fperomfalshprogrammableanderasablereadonlymemory）的低電壓，高性能cmos8位微處理器，俗稱單片機。該器件采用高密度非易失存儲器制造技術制造，與工業(yè)標準的mcs-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位cpu和閃爍存儲器組合在單個芯片中，stc89c54是一種高效微控制器，為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案。引腳如圖1所示： 圖1 at89x51引腳2.2 顯示年月日時分秒 圖2 顯示電路ds1302的在實時顯示時間中的應用，如圖3所示。它可以對年、月、日、周、日、時、分、秒進行計時，且具有閏年補償?shù)榷喾N功能。 圖3 ds13202.3 鬧鈴整點報時功能本設計采用揚聲器報警，當定時時間到時，蜂鳴器發(fā)出聲響。蜂鳴器接線如圖4所示。 圖4 報時電路2.4 能用紅外線對電子鐘進行遙控 紅外接收需要連接輸出out一個借口即可，如圖5所示 圖5 紅外遙控電路2.5 溫度采集ds18b20模塊 由于ds18b20具有超小的體積，超低的硬件開消，抗干擾能力強，精度高，附加功能強等特點，所以使得ds18b20受到更多的使用，ds18b20的主要特征：全數(shù)字溫度轉換及輸出；先進的單總線數(shù)據(jù)通信；最高12位分辨率，精度可達0.5攝氏度；12位分辨率時的最大工作周期為750毫秒；可選擇寄生工作方式；檢測溫度范圍為-55c+125c（-67f+257f）;內(nèi)置eeprom，限溫報警功能。 圖6 溫度采集電路2.6 復位電路的設計簡單復位電路的好處在于不受工作電壓范圍的限制，而專用復位集成電路，必須注意復位電壓和工作電壓是否匹配。這類專用的復位集成芯片除集成復位電路外，還有些集成看門狗、eeprom存儲器等其他功能模塊。復位電路可采用簡單的電阻、電容及按鍵開關構成上電自動復位和手動復位，也可選擇專用的復位集成芯片。復位電路連接示意圖如圖7所示： 圖7 復位電路3 創(chuàng)建新的元器件原理圖及pcb封裝 首先打開altium designer，然后啟動filenewprojectintegrated library命令，創(chuàng)建一個新的集成元件庫，再新建一個原理圖庫，并保存到指定文件夾，按照自己的需求命名。以89x51為例：創(chuàng)建工程文件： 圖8 新建工程 創(chuàng)建元件的原理圖及封裝：點擊菜單欄上toolnew conponment ,輸入新元件的名字。 圖9 創(chuàng)建新元件 圖10 新建pcb板 在空白處點擊右鍵，點擊place rectangle ,可以畫出元件的大致大小。 圖11 畫元件原理圖 再點pin，可以給元件添加針腳。雙擊針腳，在相應位置可以對引腳的名字按要求進行修改，取非的引腳選擇dot選項： 圖12 引腳設置 畫好的89x1原理圖如圖所示： 圖13 at89x51原理圖 再新建元件庫的封裝，點擊filenewlibrarypcb library,設置合適的網(wǎng)格和單位。點擊toolcomonpent wizard ,再設置元件正確的焊點尺寸和焊點間距離，封裝針腳的個數(shù)，保存。 圖14 封裝向?qū)?選擇元件的引腳封裝類型，選擇芯片類型的，如圖15所示： 圖15 選擇引腳類型 設置焊盤的大小，選擇內(nèi)徑為40mil，外徑為80mil。 圖16 設置焊盤大小 設置豎排兩個引腳的距離為100mil，橫排兩個引腳的距離為60mil。如圖17所示： 圖17 設置引腳間距離 芯片89x51的引腳個數(shù)為40個，選擇引腳個數(shù)為40，完成。如圖18所示： 圖18 設置引腳個數(shù) 圖19 40個引腳的封裝命名封裝為89x51,，保存，添加到庫。為畫好的元件添加封裝，點擊tools model manager ,點擊add footprint ,選擇剛才畫好的封裝即可。 圖20 給89x51添加封裝 至此元件89x51基本繪制完成，保存并添加到庫，繪制電路原理圖的時候拖出即可使用。紅外遙控電子鐘的芯片7805,ds18b20,ds1302,lcd等元件都是用類似的方法制作完成，其他元件，例如電阻，電容，滑動變阻器，led等在軟件自帶的元件庫里面都可以找的到。拖到原理圖中后，設置正確的參數(shù)即可。4 電路原理圖的繪制過程及pcb板的制作過程在菜單file new下分別新建工程文件，原理圖文件及pcb板文件，都采用相同的命名“紅外遙控電子鐘”保存到想要保存的位置。圖21 新建工程圖22 新建原理圖在軟件右下角點擊systemlibraries ,再點擊install添加自己制作的元件庫。 圖23 添加元件庫 拖出來放到原理圖界面就可以使用，按電路圖選擇安放元件的位置。圖24 布置原理圖 點擊菜單欄按鈕進行連線。對每個元件按原理圖正確命名，不能重復。元件安放的位置應根據(jù)電路圖合理安排。選擇合適的電容，電阻，變阻器，led。點擊菜單欄上這兩個按鈕，分別添加接地極，電源極，再點擊添加網(wǎng)絡標號，雙擊可以修改網(wǎng)絡標號名稱，接線完成后保存，如圖下圖14所示： 圖25 紅外遙控電子鐘原理圖原理圖完成后繪制pcb板，再點擊菜單欄design update pcb document .按鈕，將原理圖更新到pcb板文件。點擊前兩個按鈕,可以糾錯和改正原理圖中的錯誤，不能改正的要去原理圖中尋找問題所在，一般是元件沒有命名或者引腳的封裝有誤等。 圖26 更新到pcb板 圖27 布置pcb板pcb板文件界面網(wǎng)格設置成20mil比較合適。按照原理圖將元件按照不同模塊排放位置，適當改變位置，按住鼠標左鍵，點擊空格鍵可以對元件進行旋轉，讓線路盡量少交叉，刪除棕紅色底層后就可以開始連線。對于個別線路不可避免的產(chǎn)生交叉的，可以使用兩個涂層進行跳線。 圖28 不同涂層右擊pcb板文件空白處選擇designrules對線寬,gnd,vcc粗細進行定義。設置普通的線寬為20mil,vcc,gnd 線寬為50mil。元件布置合理后，點擊菜單欄按鈕進行接線，注意原理圖中交叉的線路應該繪制在不同的涂層，通過不段的調(diào)整盡量少跳線。如圖所示： 圖29 設置電路線路參數(shù) 圖30 gnd線路參數(shù) 圖31 vcc線路參數(shù) 圖32 在pcb板上布線 完成后重命名保存，結果如下圖所示： 圖33 紅外遙控電子鐘pcb板5 課程設計總結首先在熟悉altium designer操作環(huán)境的基礎上，大概的了解altium designer中建立一個原理圖時需要依照的工作流程：1.原理圖的繪制；2.pcb封裝；3.布局；4.走線，至于后面的那些步驟，自己在實踐中琢磨。下面這些內(nèi)容是我在學習時總結的一點小技巧： 1. 平移向上滑動鼠標滑輪則向上平移，向下滑動則向下平移。按住shift鍵同時向下滾動鼠標滑輪會向右平移，反之向左平移。 2. 放大按住ctrl鍵同時向上滾動鼠標滑輪會放大。按鍵盤上的pgup鍵放大，按pgdn鍵縮小。按住鼠標滑輪不動，然后再向上滑動會放大，向下會縮小。3. 空格鍵為旋轉。4. ctrl+*為在pcb板上添加焊點。另外在設計的過程中主要出下了兩個錯誤，經(jīng)過研究學習找到了解決方案：1.從原理圖導入pcb時出現(xiàn) cant locate document錯誤：畫圖時先建一工程文件-保存-再再工程里添加新的或現(xiàn)有文件的原理圖和pcb（新的原理圖和pcb進行保存），然后再設計，那么導入時就不會出現(xiàn)這問題。 2.has no driver錯誤：原理圖不在當時的工程下，拉進去即可。參考文獻1張惠崢,張鵬.基于altiumdesigner的電子產(chǎn)品一體化設計j.無線電通信技術,20082華文龍.altiumdesigner中的機電一體化設計j.cad/cam與制造業(yè)信息化,20093劉暢.altiumdesigner多圖紙原理圖設計方法探討j.科技資訊,20104 郭天祥.新概念51單片機c語言教程.電子工業(yè)出版社，20095 謝龍漢.魯力.張桂東.altium designer原理圖與pcb設計及仿真.電子工業(yè)出版社，20126 谷樹忠.altium designer教程：原理圖、pcb設計與仿真.北京： 電子工業(yè)出版社，20107 謝自美.電子線路設計-實驗-測試.武漢華中科技大學出版社，20008 閻石.數(shù)字電子技術基礎-5版.北京：高等教育出版社，2006 14電子技術設計性實訓成績評價表課程名稱altium designer 課程