電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制作項(xiàng)目二：流水燈電路設(shè)計(jì)與制作任務(wù)1

1、項(xiàng)目二 任務(wù)1尚德博學(xué)求實(shí)創(chuàng)新任務(wù)1 流水燈電路板的設(shè)計(jì)任務(wù)描述通過上一個(gè)項(xiàng)目的學(xué)習(xí)，我們已初步掌握了簡單電子產(chǎn)品電路板的設(shè)計(jì)，現(xiàn)在就讓我們通過流水燈電路來學(xué)習(xí)較復(fù)雜電路板的設(shè)計(jì)方法。要求用電腦設(shè)計(jì)流水燈電路PCB板圖，在滿足要求，符合電氣規(guī)則的前提下，元件布局可自行設(shè)計(jì)，PCB板的形狀可自行設(shè)計(jì)。PCB板參考尺寸：10cm 7cm。任務(wù)目標(biāo)總目標(biāo)1 用ptotel2004軟件繪制給定流水燈電路的電路圖，如圖示：2 根據(jù)電氣規(guī)則，按任務(wù)要求設(shè)計(jì)流水燈電路的PCB板圖，如圖示：具體目標(biāo)：完成這個(gè)學(xué)習(xí)任務(wù)后，你應(yīng)做到：在知識方面：1 能正確敘述元器件搜索的方法及元器件封裝選擇要點(diǎn)2 能正確敘述元件

2、庫建立的意義及方法，正確繪制元器件，設(shè)置相關(guān)參數(shù)3 能正確敘述單面PCB板設(shè)計(jì)的步驟、規(guī)則及一些操作要點(diǎn)具體目標(biāo)：完成這個(gè)學(xué)習(xí)任務(wù)后，你應(yīng)做到：在技能方面：1 獨(dú)立、較熟練繪制流水燈電路圖2 獨(dú)立完成CD4069集成電路元件圖的繪制，并正確調(diào)用3 能根據(jù)實(shí)際需要選擇元器件的正確封裝，并追加到原理圖上4 獨(dú)立設(shè)置相關(guān)參數(shù)，并繪制出流水燈單面PCB板知識鏈接一：流水燈電路圖繪制指引1 創(chuàng)建項(xiàng)目文件選擇【文件】/【創(chuàng)建】/【項(xiàng)目】/【PCB項(xiàng)目】命令，創(chuàng)建項(xiàng)目。2 保存項(xiàng)目在菜單欄上，選擇【文件】/【保存項(xiàng)目】命令，在【文件名】欄輸入“流水燈”為項(xiàng)目重新命名，將默認(rèn)的保存路徑C:Progranm F

3、ilesAltium2004Examples改為D:流水燈，單擊【保存】。知識鏈接一：流水燈電路圖繪制指引3 在項(xiàng)目中新建原理圖文件并保存3.1 在菜單欄上，選擇【文件】/【創(chuàng)建】/【原理圖】，新建原理圖文件。3.2 在菜單欄上，選擇【文件】/【全部保存】，保存文件和文件的鏈接關(guān)系。3.3 在彈出保存對話框中，在【文件名】欄輸入“流水燈”為文件重新命名，單擊【保存】。小詞典： 如果【projects】面板沒有顯示，可以單擊工具面板底部的【projects】標(biāo)簽或選擇菜單欄上【查看】/【工作區(qū)面板】/【system】/【projects】命令。4 繪制流水燈電源的原理圖4.1設(shè)置圖紙參數(shù)及相關(guān)信

4、息選擇【設(shè)計(jì)】/【文檔選項(xiàng)】命令，打開【文檔選項(xiàng)】對話框，可以設(shè)置圖紙的大小、方向、網(wǎng)格大小及電路設(shè)計(jì)的作者、單位等相關(guān)信息，如圖示：網(wǎng)格參數(shù)分為網(wǎng)格（圖紙網(wǎng)格）和電氣網(wǎng)格，網(wǎng)格設(shè)置合理與否關(guān)系到原理圖設(shè)計(jì)的效率與質(zhì)量。網(wǎng)格的默認(rèn)單位為“mil”(1mil=0.0254mm).操作說明：4.1.1 圖紙網(wǎng)格捕獲網(wǎng)格：放置元件、拖動元件、布線等操作時(shí)鼠標(biāo)在圖紙上一次移動的最小距離，如果不選中該復(fù)選項(xiàng)，則鼠標(biāo)移動一次的最小距離為一個(gè)像素點(diǎn)?？梢暰W(wǎng)格：圖紙上顯示的可見網(wǎng)格距離，如果不選中該復(fù)選項(xiàng)，則不顯示網(wǎng)格值。4.1.2 電氣網(wǎng)格自動尋找電氣接點(diǎn)的半徑范圍，是指以光標(biāo)為圓心，以電氣網(wǎng)格值為半徑，向

5、周圍搜索電氣節(jié)點(diǎn)，如果在該范圍內(nèi)找到電氣節(jié)點(diǎn)，光標(biāo)將自動移到該節(jié)點(diǎn)上，如果不選中該復(fù)選項(xiàng)，則無此功能，通常情況下，電氣網(wǎng)格值略小于捕獲網(wǎng)格值的一半。4.2裝載和卸載元件庫單擊【元件庫】按鈕，彈出【可用元件庫】對話框，單擊【安裝】選項(xiàng)卡，該列表中顯示的是已經(jīng)加載的元件。4.2.1 加載元件單擊【安裝】按鈕，彈出【打開】對話框，指定路徑，選擇要添加的庫文件，選中單擊【打開】按鈕，加載的元件將顯示在可用元件庫列表里。4.2.2卸載元件庫在【安裝元件庫】列表中選擇要卸載的元件庫，單擊【刪除】按鈕，卸載的元件庫將不再顯示于可用元件庫列表。把其他的都刪掉，剩下流水燈所需要的元件庫。4.3 新建原理庫由于原

6、理圖中CD4069的模型在ptotel2004自帶庫中找不到，我們可以通過新建原理庫繪制我們所需要的模型。繪制元件的一般步驟是：1、新建一個(gè)元件庫。2在原點(diǎn)附近繪制元件外形。3、放置元件管腳。4、設(shè)置元件屬性。5、保存元件。4.3.1 新建一個(gè)元件庫在菜單欄上，選擇【文件】/【創(chuàng)建】/【庫】/【原理圖庫】，新建原理圖庫，點(diǎn)擊【保存】。如下圖示：4.3.2 在原點(diǎn)附近繪制元件外形 使用放置菜單下的【矩形】工具繪制出一個(gè)矩形設(shè)定捕獲網(wǎng)格為10mil,將光標(biāo)移到坐標(biāo)（0，0）處單擊左鍵確定矩形的一個(gè)點(diǎn)，然后將光標(biāo)移到（0，-80）單擊左鍵確定矩形的第二個(gè)點(diǎn)，再將光標(biāo)移動（40，-80）單擊左鍵確定矩

7、形的第三個(gè)點(diǎn)，最后將光標(biāo)移到（40，0）單擊左鍵，矩形就畫完了，單擊鼠標(biāo)右鍵退出矩形繪制狀態(tài)，繪制好的矩形如圖。 設(shè)置元件屬性。點(diǎn)擊【SCH Library】, 如圖（a）所示；雙擊【Component】，彈出【Library Component Properties】窗口，按圖（b）設(shè)置，并按【確認(rèn)】即可。 （a）點(diǎn)擊“SCH Library”顯示窗口（b）設(shè)置元件屬性后的界面4.3.3 放置元件管腳選擇【放置】/【引腳】菜單命令工具，進(jìn)入放置引腳模式，這時(shí)指針會出現(xiàn)一個(gè)大的十字符號和一條帶有兩個(gè)數(shù)字的短線，在放置引腳前按Tab鍵，則打開【引腳屬性】對話框，如圖4.3.3修改屬性按確定后在矩

8、形上放置14個(gè)引腳。小詞典：放置引腳有幾點(diǎn)要注意：一是管腳只有一端具有電氣特性，應(yīng)將不具有電氣特性的一端與元件圖形相連；二是字母上帶“非”時(shí)（如“ ”），可以在顯示名稱框里輸入“Q/”來實(shí)現(xiàn)；三是原理圖繪制中，一般會把“電源、地”的引腳隱藏起來，如元件CD4069是共14只腳，但該元件“7”“14”腳是沒有顯示的，這時(shí)可將隱藏后的框打上鉤，即可顯示隱藏的引腳,方便連接導(dǎo)線。如下圖。4.3.4 放置元件CD4069并設(shè)置其封裝單擊左邊的流水燈原理圖文件返回原理圖的編輯狀態(tài)。單擊 按鈕，彈出元件庫，找到“流水燈.SCHLIB”，如圖2-1-1，放置CD4069，并改為U1。然后雙擊CD4069彈出

9、元件屬性對話框中，如圖2-1-2（a），單擊【追加】按鈕，彈出圖2-1-2（b）所示，【加新的模型】對話框，選擇“Foot print ”,單擊【確定】，然后會彈出【PCB模型】對話框，如圖2-1-2（c）所示。4.3.4 放置元件CD4069并設(shè)置其封裝點(diǎn)擊瀏覽出現(xiàn)如圖2-1-3，找到庫Miscellaneous Devices,IntLib Footprint View下DIP-14封裝。按確定完成封裝的設(shè)置。圖2-1-1 放置CD4069元件圖2-1-2（a）彈出CD4069元件屬性窗口小貼士：單擊【工具】/【重命名元件】命令，可對元件重新命名。若要接著做下一個(gè)元件，可單擊【工具】/【新

10、元件】命令。4.3.5.放置集成CD4017利用元件庫的查找功能找出集成CD4017，如圖2-1-4（a），然后放置到原理圖中，并改名為U2和CD4017，如圖2-1-4（b）。我們可以通過調(diào)整引腳來達(dá)到我們要的效果。雙擊集成CD4017，彈出對話框修改如圖2-1-5（a）。我們通過移動引腳來達(dá)到我們要的效果，如圖2-1-5（b） 。4.3.6.放置其他元件并用導(dǎo)線連接按照項(xiàng)目一的方法放置其他元件和連線.4.3.7 生成網(wǎng)絡(luò)表單擊【設(shè)計(jì)】/【設(shè)計(jì)項(xiàng)目的網(wǎng)絡(luò)表】/protel 命令完成網(wǎng)絡(luò)表的生成。知識鏈接二：PCB板設(shè)計(jì)制作指引1 新建PCB文件在項(xiàng)目下創(chuàng)建PCB文件，執(zhí)行菜單命令【文件】/【

11、創(chuàng)建】/【PCB文件】并保存為“流水燈”。知識鏈接二：PCB板設(shè)計(jì)制作指引2 定物理邊界和電氣邊界將PCB編輯器的當(dāng)前層置于keep out lay層，按鍵盤的字母“Q”鍵把網(wǎng)格的單位變成毫米(mm)，看文檔的左下角，如圖示。為了方便計(jì)算直線的長度，我們把網(wǎng)格的單位改成1mm，點(diǎn)擊菜單欄的【設(shè)計(jì)】/【PCB板選項(xiàng)】，出現(xiàn)對話框，按下圖填寫,然后按確定。點(diǎn)擊菜單欄的【放置】/【直線】繪制一個(gè)90mm*70mm得電氣邊界。小詞典：用快捷鍵繪制90mm*70mm電氣邊界：在PCB板的左下角設(shè)定原點(diǎn)。執(zhí)行菜單命令【編輯】/【原點(diǎn)】/【設(shè)定】在PCB板的左下角單擊左鍵完成原點(diǎn)的設(shè)定。執(zhí)行菜單命令【放置】

12、/【直線】，然后按鍵盤J+L鍵，彈出對話框并修改如圖2-1-1（a），按兩下鍵盤的Enter鍵確定邊界的第一個(gè)點(diǎn)，再一次按鍵盤“J+L”鍵，彈出對話框并修改如圖2-1-1（b）,按兩下鍵盤的Enter鍵確定邊界的第二個(gè)點(diǎn)如圖2-1-1（c）,再一次按鍵盤“J+L”鍵，小詞典：彈出對話框并修改如圖2-1-1（d）,按兩下鍵盤的Enter鍵確定邊界的第三個(gè)點(diǎn)如圖2-1-1（e）,再一次按鍵盤“J+L”鍵，彈出對話框并修改如圖2-1-1（f）,按兩下鍵盤的Enter鍵確定邊界的第四個(gè)點(diǎn)如圖2-1-1（g）,再一次按鍵盤“J+L”鍵，彈出對話框并修改如圖2-1-1（h）,按兩下鍵盤的Enter鍵然后右

13、鍵取消，完成90mm*70mm電氣邊界的繪制如圖2-1-2。3 網(wǎng)絡(luò)表及元件在PCB編輯狀態(tài)下，執(zhí)行菜單命令【設(shè)計(jì)】/【Import Changes From 流水燈.Prjpcb】導(dǎo)入項(xiàng)目網(wǎng)絡(luò)表，彈出工程變化訂單的對話框。然后按工程變化訂單的對話框中的變化生效按鈕。如圖2-1-3所示：我們發(fā)現(xiàn)C1和C2的封裝與實(shí)際的封裝有點(diǎn)出入，我們可以通過改封裝來達(dá)到與實(shí)際的相符。返回到原理圖編輯狀態(tài)，雙擊C1,彈出元件的對話框中，點(diǎn)擊“編輯”修改如圖2-1-4，然后單擊“瀏覽”后找到“RAD-0.1”如圖2-1-5，點(diǎn)確定完成封裝的修改。用同樣的方法修改C2。圖2-1-4 更換元件封裝在PCB編輯狀態(tài)下

14、，再次執(zhí)行菜單命令【設(shè)計(jì)】/【Import Changes From 流水燈.Prjpcb】導(dǎo)入項(xiàng)目網(wǎng)絡(luò)表，彈出工程變化訂單的對話框。然后按工程變化訂單的對話框中的變化生效按鈕，變化如圖2-1-6所示。圖2-1-6 改變C1、C2的封裝4 元件布局及調(diào)整4.1 加大焊盤的尺寸為了熱轉(zhuǎn)印出來的效果較好（方便元器件焊接），我們采用加大焊盤。雙擊集成元件的焊盤，修改如圖2-1-7。圖2-1-7 修改焊盤大小根據(jù)要求加大每個(gè)焊盤并手工布局如圖2-1-8圖2-1-8 手動調(diào)整元件布局小貼士：1.在進(jìn)行PCB設(shè)計(jì)的過程中，進(jìn)入各設(shè)置選項(xiàng)，我們還可以通過在工作去點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵來進(jìn)行。2.設(shè)計(jì)完成后，我們還應(yīng)當(dāng)進(jìn)行設(shè)計(jì)規(guī)則檢查，輸出一些必要的設(shè)計(jì)文檔。3.即使對同一電路圖，每次則行自動布局的效果一般也是不一樣的，因此，我們因當(dāng)多進(jìn)行幾次自動布局，從而選擇一個(gè)合理的布局。4.PCB布線4.1 點(diǎn)擊菜單【設(shè)計(jì)】/【規(guī)則】出現(xiàn)如下對話框：4.2點(diǎn)擊Routing，再點(diǎn)擊Routing Layers，出現(xiàn)下圖的對話框，我們制作的是單面板，頂層不用布線。5.3設(shè)置布線的寬度為0.5mm。點(diǎn)擊Routing/width，