紅外遙控電子鐘原理圖繪制及PCB板設(shè)計

1、Altium Designer課程設(shè)計題目名稱：紅外遙控電子鐘原理圖繪制及PCB板設(shè)計系 別： 物理與電氣工程系 專 業(yè)： 電氣工程及其自動化 學(xué) 號： 姓 名： 指導(dǎo)老師： 日 期： Altium Designer課程設(shè)計任務(wù)書主要內(nèi)容：根據(jù)設(shè)計要求，運(yùn)用Altium Designer軟件，在工程項目里建立并自行畫出紅外遙控電子鐘及pcb板，并有相關(guān)的畫圖及制板過程?；疽螅?按學(xué)校規(guī)定的格式編寫設(shè)計論文。2論文主要內(nèi)容有： 課題名稱。 設(shè)計任務(wù)和要求。 繪制原理圖和PCB圖。 收獲體會、存在問題和進(jìn)一步的改進(jìn)意見等。主要參考資料：1 杜洋入門PCB設(shè)計視頻2 郭天祥新概念51單片機(jī)C語言

2、教程電子工業(yè)出版社，2009.13 閻石數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)-5版M北京.高等教育出版社，20064 童詩白華成英模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)-4版M北京.高等教育出版社，20065 謝自美電子線路設(shè)計實(shí)驗(yàn)測試M武漢：華中科技大學(xué)出版社，20006 閻石數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)-5版北京：高等教育出版社，20067 史久貴基于Altium Designer的原理圖與PCB設(shè)計機(jī)械工業(yè)出版社，20098 李珩Altium Designer 6 電路設(shè)計實(shí)例與技巧國防工業(yè)出版社，20089 鄒麗新翁桂榮單片微型計算機(jī)原理蘇州大學(xué)出版社，2009 目錄1 任務(wù)和要求12 軟件的簡介與電路功能介紹1 2.1Altium De

3、signer軟件的簡介1 2.2 紅外遙控電子鐘的原理1 2.3 電路各部分的功能簡介23 新元器件庫原理圖及PCB封裝3 3.1創(chuàng)建元器件集成庫過程3 3.2 制作原理圖庫3 3.3 制作封裝庫4 3.4 添加封裝5 3.5 元件的繪制64 繪制原理圖7 4.1 原理圖的繪制7 4.2 pcb的生成及布線95 課程設(shè)計總結(jié)13參考文獻(xiàn)141 任務(wù)和要求任務(wù)：利用Altium Designer軟件對紅外遙控電子鐘進(jìn)行仿真以及對pcb板的繪制。要求：（1）熟悉Altium Designer軟件的界面； （2）掌握并能熟練運(yùn)用Altium Designer軟件制作元件庫； （3）掌握并熟練運(yùn)用Al

4、tium Designer軟件設(shè)計電路原理圖及PCB板布線。2 軟件的簡介與電路功能介紹2.1Altium Designer軟件的簡介Altium Designe 是Altium澳大利亞公司推出的一個全32位的電路板設(shè)計軟件。該軟件功能強(qiáng)大，人機(jī)界面友好，易學(xué)易用，使用該軟件的設(shè)計者可以容易地設(shè)計出電路原理圖和畫出元件設(shè)計電路板圖。而且由于其高度的集成性與擴(kuò)展性，一經(jīng)推出，立即為廣大用戶所接受，很快就成為世界PC平臺上最流行的電子設(shè)計自動化軟件，并成為新一代電氣原理圖工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。Altium Designe主要有兩大部分組成，每一部分個有幾個模塊，第一部分是電路設(shè)計部分，主要有：原理設(shè)計系統(tǒng)，包

5、括用于設(shè)計原理圖的原理圖編輯器Sch,用于修改和生成原理圖元件的原件編輯器，以及各種報表的生成器Schlib。印刷電路板設(shè)計系統(tǒng)，包括用于設(shè)計電路板的電路板編輯器PCB以及用于修改，生成元件封裝的元件封裝編輯器PCBLib。第二部分是電路仿真與可編程邏輯器件設(shè)計。Altium Designe采用數(shù)據(jù)庫的管理方式。Altium Designe軟件沿襲了Protel以前版本方便易學(xué)的特點(diǎn)，內(nèi)部界面與Protel 99大體相同，新增加了一些功能模塊，功能更加強(qiáng)大。新增的層堆棧管理功能，可以設(shè)計32個信號層，16個地電層，16個機(jī)械層。新增的3D功能讓您在加工印制版之前可以看到板的三維效果。增強(qiáng)的打印

6、功能，使您可以輕松修改打印設(shè)置控制打印結(jié)果。Altium Designe容易使用的特性還體現(xiàn)在“這是什么”幫助，按下右上角的小問號，然后輸入你所要的信息，可以很快地看到特性的功能，然后用到設(shè)計中，按下狀態(tài)欄末端的按鈕，使用自然語言幫助顧問。2.2 紅外遙控電子鐘的原理DS1302為達(dá)拉斯公司的一種實(shí)時時鐘芯片，主要特點(diǎn)是采用串行數(shù)據(jù)傳輸，可為掉電保護(hù)電 源提供可編程的充電功能，并且可以關(guān)閉充電功能。采用普通32768Hz晶振。AT89C2051作為主控芯片，一是對接收到的紅外遙控編碼進(jìn)行判斷識別，并執(zhí)行相應(yīng)的處 理；第二就是定期的讀取時鐘芯片DS1302中的時間并把小時和肥以示在4位LED中；

7、第三就是 對設(shè)置的鬧鈴時間與實(shí)時時間進(jìn)行比較，如果時間相同且鬧鈴允許，那么蜂鳴器就會以1秒 的周期鳴響一分鐘，提醒使用者。如果要停止鳴鬧，只要按遙控器相應(yīng)鍵就可以關(guān)閉鬧鈴。鬧鈴時間保存在DS1302自帶的RAM中，不需要單獨(dú)的EEPROM。2.3 電路各部分的功能簡介圖1 鬧鐘部分圖1為該電子鐘的蜂鳴鬧鐘設(shè)計。圖2 感應(yīng)紅外光部分圖2為紅外接收頭電路單元電路設(shè)計，用來感應(yīng)紅外線光。圖3 時鐘電路圖3為時鐘電路設(shè)計，用來設(shè)定。DS1302是美國DALLAS公司推出的一種高性能、低功耗、帶RAM的實(shí)時時鐘電路，它可以對年、月、日、周日、時、分、秒進(jìn)行計時，具有閏年補(bǔ)償功能，工作電壓為2.5V5.5

8、V。采用三線接口與CPU進(jìn)行同步通信，并可采用突發(fā)方式一次傳送多個字節(jié)的時鐘信號或RAM數(shù)據(jù)。DS1302內(nèi)部有一個31×8的用于臨時性存放數(shù)據(jù)的RAM寄存器。DS1302是DS1202的升級產(chǎn)品，與DS1202兼容，但增加了主電源/后背電源雙電源引腳，同時提供了對后背電源進(jìn)行涓細(xì)電流充電的能力。圖4 晶振電路圖4為晶振電路設(shè)計。設(shè)計采用了11.0592MHz的晶振。3 新元器件庫原理圖及PCB封裝3.1創(chuàng)建元器件集成庫過程如圖5所示，建立一個集成庫工程，保存工程，并給工程添加原理圖庫和封裝庫。圖5 創(chuàng)建新工程3.2 制作原理圖庫這過程是把我們所要畫的原理圖中所需要的各種元器件的原理

9、圖庫建立，并保存，如圖6所示。新建原理圖庫要在新建的工程*.PrjPCB單擊右鍵然后點(diǎn)擊“Add New to Project ”，再點(diǎn)擊“Schematic Library”。（2）制作新元器件原理圖庫Tools>>New Component（在命名完后就可以進(jìn)行制作）。圖6 創(chuàng)建原理圖庫3.3 制作封裝庫把剛才制作的“原件庫”在添加到工程中。這時工程中有兩個庫，一個包含雜原件的軟件自帶庫，一個我們自己的庫。打開庫，雙擊原件，即可把原件依次添加到操作界面里。然后我們把原件用線連接起來。注意當(dāng)原件較多時，我們可以用網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號的方法來代替。這個過程是根據(jù)實(shí)際的各元器件的尺寸大小來進(jìn)行制

10、作。（1）新建封裝庫要在新建的工程*.PrjPCB單擊右鍵然后點(diǎn)擊“Add New to Project ”再點(diǎn)擊“ PCB Library”；（2）制作新元器件封裝庫在點(diǎn)擊Tools后再點(diǎn)擊Component Wizard。圖7 創(chuàng)建原理圖庫3.4 添加封裝我們把原理圖庫中的元器件和對應(yīng)的封裝庫中的封裝進(jìn)行封裝。值得注意的是，封裝庫中的封裝是可以重復(fù)使用的。添加封裝在點(diǎn)擊Tools之后再點(diǎn)擊Model Manager后選中所需封裝元器件名稱再按Add Footprint最后把封裝庫中相應(yīng)的封裝找到并確認(rèn)。圖8 添加封裝過程1圖9 添加封裝過程23.5 元件的繪制例如89x51的原理圖及pcb

11、的繪制如下圖9。添加封裝在點(diǎn)擊Tools之后再點(diǎn)擊Model Manager后選中所需封裝元器件名稱再按Add Footprint最后把封裝庫中相應(yīng)的封裝找到并確認(rèn)。檢測封裝的正確性。圖10 示例元件的原理圖圖11 示例元件的封裝圖圖12 元件參數(shù)的修改4 繪制原理圖4.1 原理圖的繪制完成前面的步驟，電路中需要的各元件原理圖及封裝已經(jīng)畫好。最后根據(jù)實(shí)際的電路圖來進(jìn)行。完成后，還應(yīng)進(jìn)行檢索，對已知的錯誤信息進(jìn)行更正，直至系統(tǒng)顯示無錯誤。先新建立一個pcb工程。圖13 pcb工程的創(chuàng)建之后再新建原理圖。圖14 創(chuàng)建原理圖對先前已畫好的紅外遙控電子鐘的元件庫進(jìn)行導(dǎo)入。先點(diǎn)擊Libraries，則可

12、進(jìn)入加載的界面，之后選擇自己所需的元件庫。圖15 元件庫的加載對之前已經(jīng)畫好的元器件的原理圖，進(jìn)行連接。過程中，如果需要旋轉(zhuǎn)的話，可按住空格鍵進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。鏈接過程中不能將兩個器件直接鏈接，而應(yīng)通過導(dǎo)線鏈接。直接工具欄中選擇Place Wire工具進(jìn)行連線。若要移動整體只需選中移動的區(qū)域并用鼠標(biāo)拖動即可。連接完后應(yīng)進(jìn)行詳細(xì)的檢查，不能出現(xiàn)任何的錯誤，不然會影響pcb的生成。完成后如下圖14所示。圖16 電路原理圖4.2 pcb的生成及布線執(zhí)行菜單命令Update PCB Document ,將原理圖設(shè)計數(shù)據(jù)導(dǎo)入PCB文件，打開工程（項目）更新，更新文件并修改生成PCB過程中已知檢測到的錯誤。圖17

13、 對原理圖的加載圖18 系統(tǒng)的檢測及錯誤的報表圖19 pcb板生成生成pcb板時，應(yīng)該要先對布線的規(guī)則進(jìn)行設(shè)置，布線時以藍(lán)線為基準(zhǔn)，輔之以紅線。整體合理的設(shè)置規(guī)則：設(shè)置規(guī)則在Design>>Rules之后要進(jìn)行以下幾個操作：設(shè)置空隙（線孔距離）在Electrical而后Clearence(空隙在本設(shè)計中統(tǒng)一為20mil)設(shè)置線寬在Routing而后Width之后(這里要設(shè)置普通VCC、GND和普通線寬，本設(shè)計中線寬分別為20mil和50mil)設(shè)置焊盤大小在Routing而后Routing Via Style之后RoutingVias(本課程設(shè)計焊盤內(nèi)徑為40mil，外徑為80mi

14、l)圖20 線間距的設(shè)定圖21 線寬度的設(shè)定圖22 焊盤的設(shè)定設(shè)置好布線規(guī)則以后，開始布線，由于是單層布線所以選擇在底層也就是Bottom Lager層開始選擇布線，在工具欄中選擇 Interactivelg Route Connectins ，然后根據(jù)飛線來進(jìn)行布線，完成PCB板。（要求跨線的越少越好）圖23 pcb封裝圖5 課程設(shè)計總結(jié)在這次的課程設(shè)計中，雖然收獲很多也讓我認(rèn)識到對Altium Designer的熟悉還是不夠，對各個部分的功能了解還不是很清楚；過程中遇到的問題要上網(wǎng)查找資料；或者與同學(xué)探討，在這之中可以發(fā)現(xiàn)自身的許多不足，更能很好的鍛煉自己；在創(chuàng)建原理圖與pcb的過程中，有

15、些元器件系統(tǒng)原有的庫并沒有，這就加大了工程量，需要自己上網(wǎng)查找參數(shù)以及動手畫元件和封裝并建立庫；在完成課程設(shè)計的過程中，盡管問題很多，但還是解決了并完成了任務(wù)。這個軟件自己對它的了解還往往不夠，我會盡自己最大的努力去克服它?？偠灾?，這一次的Altium Designer課程設(shè)計，讓我從中受益匪淺。參考文獻(xiàn)1 杜洋入門PCB設(shè)計視頻2 郭天祥新概念51單片機(jī)C語言教程電子工業(yè)出版社，2009.13 閻石數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)-5版M北京.高等教育出版社，20064 童詩白華成英模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)-4版M北京.高等教育出版社，20065 謝自美電子線路設(shè)計實(shí)驗(yàn)測試M武漢：華中科技大學(xué)出版社，20006 閻石數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)-5版北京：高等教育出版社，20067 史久貴基于Altium Designer的原理圖與PCB設(shè)計機(jī)械工業(yè)出版社，20098 李珩Altium Designer 6 電路設(shè)計實(shí)例與技巧國防工業(yè)出版社，20089 鄒麗新翁桂榮單片微型計算機(jī)原理蘇州大學(xué)出版社，2009Altium Designer成績評價表課程名稱Altium Desig