武汉工程大学电子线路CAD专业课程设计报告样本.doc

武汉工程大学电子线路CAD专业课程设计报告

电子线路CAD
课程设计（学年论文）
说明书

课题名称： 电子线路CAD课程设计
学生学号：
专业班级： 通信03班
学生姓名： 秦重双
学院名称： 电气信息学院
指导教师： 曹新莉

完成日期： 2016年12月28日
目 录
第1章 绪论 …………………………………………………………………………………1
………………………………………………………………………1
Altium Designer简介……………………………………………………………1
Altium Designer的发展历史…………………………………………………1
Altium Designer的组成……………………………………………………2
………………………………………………………2
第2章 单片机最小系统原理图绘制…………………………………………………3
绘制原理图文件步骤………………………………………………………3
创建项目文件及原理图文件…………………………………………………3
…………………………………………………4
…………………………………………………6
元器件的封装……………………………………………………11
第3章 单片机最小系统PCB绘制………………………………………………13
单片机最小系统PCB绘制步骤…………………………………………13
创建PCB板……………………………………………………………………13
………………………………………………………………13
元件的布局与布线………………………………………………………14
PCB板的编辑与完善………………………………………………………15
第4章 总结与展望………………………………………………………………………16
……………………………………………………………………………16
……………………………………………………………………………16
参考文献………………………………………………………………………………17

第1章 绪 论

 电路板的简介 
PCB(Printed Circuit Board)印制电路板的简称，通常把在绝缘材料上，按预定设计，制成印制线路、印制元件或两者组合而成的导电图形成为印制电路。而在绝缘器材上提供元器件之间电气连接的导电图形，称为印制线路。这样就把印制线路或印制电路的成品称为印制线路板，亦称为印制板或印制电路板。 
单面板是指在最基本的PCB上，零件集中在其中一面，导线则集中在另一面上。因为导线只出现在其中一面，所以我们就称这种PCB叫作单面板。这种板子现在普遍运用银作为桥梁来实现两条线路的导通。因为单面板在设计线路上有许多严格的限制（因为只有一面，布线间不能交叉而必须绕独自的路径），所以只有早期的电路才使用这类的板子。  Altium Designer简介 
经多年的发展，以及功能强大而在国内享有良好声誉的Protel，正式更名为“Altium Designer”，Altium Designer不仅强化了以前的原理图设计、印制电路板（PCB）设计、电路仿真等功能，更加入了FPGA设计等众多功能，从此摆脱了Protel只是二线品牌的PCB设计工具的地位，成为全方位的新一代的思安路设计软件。
 Altium Designer的发展历史 
“Altium Designer”是Altium公司推出的新一代电子电路辅助设计软件。Altium公司前身为Protel国际有限公司，由Nick Martin于1985年创始于澳大利亚，同年推出了第一代DOS版PCB设计软件，其升级版本Protel for DOS由美国引入中国大陆，引起方便、易学习而得到广泛应用。20世纪90年代，随着计算机硬件的发展和Windows操作系统的推出，Protel国际有限公司于1991年发布了第一个基于Windows环境的EDA工具—Protel for Windows 。 
1998年，Protel公司推出了Protel 98，他是一个32位的EDA软件，将原图设计，PCB设计、无网格布线器、可编程逻辑原件设计和混合电路模拟仿真集成于一体化的设计环境中，大大改进了自动布线技术，使PCB自动布线真正走向了实用。随后的Protel 99，以及Protel 99SE使得Protel成为中国用的最多的EDA工具，电子专业的大学生在大学基本上都用过Protel 99SE，公司在招聘新人时也将Protel作为考核标准，据统计，在中国有73%的工程师和80%的电子工程相关专业在校学生正在使用其所提供的解决方案。 
2001年，Protel Technology公司改名为Altium公司，并于2002年推出了令人期待的新产品Protel DXP，Protel DXP与Protel 99SE相比，不论是操作界面还是功能上都有了非常大的改进。而2003年推出的Protel 2004又对Protel DXP进行了进一步完善。 
2006年，经过多次蜕变，Protel DXP正式更名为Altium Designer，Altium Designer ，集成了跟多的工具，使用方便，功能更强大，特别是在PCB设计这一块性能大大提高。2011年推出的Altium Designer ，在一体化设计解决方案中为电子工程师带了全面验证机械设计与电气特性关系的能力。还加入了OrCad和PowerPCB的支持能力，使其功能更加完善。
 Altium Designer的组成 
Altium Designer并不是一个简单的电子电路设计工具，而是一个功能完善的电路设计、仿真与PCB制作系统，它是由四大设计模块组成，即原理图(SCH)设计模块、原理图(SCH)仿真模块、PCB设计模块、可编程逻辑原件（FPGA）设计模块。
 课程设计的目的 
本次课程设计目的是使我们具备，作为电子与信息技术生产、服务和管理领域工作的高素质劳动者和高级专门技术人才所应具备电子设计自动化的基本知识、基本技能，为学生学习专业知识，增强实践操作能力打下一定的基础。 
通过电子线路CAD课程设计，应能掌握电子产品自动化设计与制作的一般过程，能阅读电路原理图、PCB（印制电路板，简称印制板）图，能借助手册查阅与电子元器件及材料的有关数据，能正确选择使用元器件和材料，能借助微机熟练进行电路原理图、PCB（印制电路板，简称印制板）图设计，并通过手工制作简单的PCB版，装接电子电路并使用电子仪器进行测试，在教师指导下解决电子电路制作过程中出现的一般问题，能对所制作电路的指标和性能进行测试并提出改进意见。

第2章 单片机最小系统原理图绘制

绘制原理图文件步骤
（1）创建项目文件及原理图文件；
（2）制作原理图元件库；
（3）绘制原理图。
(4)检查电气特性。
（5）进行元器件的封装。

创建项目文件
打开Altium ，在“文件”菜单下选择“新建”—>Project，在弹出的“new project”菜单中选择PCB Project，点击OK即创建了一个PCB项目文件，并保存为“”文件。
图2-1 创建项目文件

 在“文件”下选择“新建”—>“原理图”，即创建了一个原理图文件，保存为“”文件并放于刚创建的项目中。

图2-2 创建原理图文件
制作原理图元器件库
创建原理图库文件
在“文件”下选择“新建”—>“库”->“原理图库”，保存为“”文件。

图2-3 创建原理图库文件

（1）在面板空白出点击右键，选择“放置”—>“矩形”创建一个矩形框。

图2-4 创建元器件
（2）点击鼠标右键选择“放置”—>“引脚”，放置元器件引脚于矩形框两侧。

图2-5 放置引脚
（3）双击引脚打开“管脚属性”可以设置引脚名称、标识、电气特性、长度和角度等参数。

图2-6 修改引脚属性
创建元器件库
依照上述步骤依次画出单片机最小系统原理图中使用的元器件原理图。

图2-7 创建元器件库
原理图的绘制

鼠标左键点击软件右侧的“库”—>“libraries”,在弹出的“可用库”面板中选择“Installed”，点击下方“安装”，选择“installed from file”找到“”文件所在的位置并选中它，点击安装。

图2-8 安装库文件
放置元器件
从建立的元器件库“”和已有库中的“Miscellaneous ”和“Miscellaneous ”中选择单片机最小系统原理图上的元器件并放置于原理图中。
子原理图的创建
（1）鼠标右键点击原理图空白部分选择“放置”->“图表符”，绘制出一个矩形框，然后点击鼠标右键选择“放置”->“端口”放置于矩形框相应位置，双击矩形框左上侧“file name”可以更改子原理图名称。

图2-9 创建子原理图文件

图2-10 放置端口
（2）点击菜单栏中的“设计”选项，选择“产生图纸”，光标变成“十”字形，移动光标于绿色矩形框中点击鼠标左键即可创建子原理图。
图 2-11 创建子原理图
绘制原理图
按照老师提供的单片机最小系统原理图依次将各个元器件连接起来并进行网络标号。

图2-12 绘制原理图
电气特性检查
点击菜单栏“工程”，选择“Compile PCB Project 89C51 PrjPcb”检查原理图电气特性，修改图中错误直至不再出现“error”。

图2-13 电气特性检查
生成网络报表
选择菜单栏“设计”—>“工程的网络表”，选择“Protel”系统自动在当前工程文件下添加一个与工程文件同名的网络报表文件。

图2-14 生成网络报表
元器件的封装
双击原理图中某一元件弹出Properies for schematic Component in sheet窗口，点击下方“Add” ，
图 2-15 添加元件封装
选择“footprint”，弹出PCB模型窗口，
图2-16 PCB模型窗口
点击“浏览”，弹出“浏览库”窗口，选择元件封装库，然后选择相应的封装类型，点击确定即可完成对一个元器件的封装。
图２－１７　完成封装

第三章 单片机最小系统PCB绘制

单片机最小系统PCB绘制步骤
（1）利用PCB版向导创建PCB板；
（2）载入元件及封装；
（3）元件的布局与布线；
（4）PCB板的编辑与完善。

创建PCB板
单击底部工作区面板中的“files”标签，选择“PCB Board Wizard”选项，弹出“Altium Designer新板向导”，根据该向导依次设置单片机最小系统PCB板各参数。

图３－１ 创建PCB板

在菜单栏中选择“设计”—>“Import Changes From ”,在弹出的对话框中点击“YES”，生成工程更改顺序，单击“生效更改”，确认没有出现错误后点击“执行更改”，所有的元件信息和网络信息就被载入到PCB文件里面，点击关闭。
图 3-2导入封装
元件的布局与布线
刚生成的PCB文件需要重新布局，将鼠标移动到元件处按住鼠标左键左右移动可改变元件的位置，以单片机为中心，将元器件移动到适当的位置。布局完成后，点击菜单栏中的“自动布线”，选择“全部布线”即可完成PCB板的布线操作。
图3-3 元件布局与布线
PCB板的编辑与完善
完成自动布线之后还需要人为对一些线进行调整使其布线更加美观且符合电气特性。

第四章 总结与展望

总结
此次课程设计是一项比较浩大的“工程”，在此之前，我从未进行过如此复杂的设计，可以算得上是一次不大不小的突破。回顾本次课程设计，难点颇多，主要集中于以下几点：   
（1）之前从未接触过类似Altium Designer这样的电子电路设计软件，且没有过相关使用电脑进行电路设计的经验。   
（2）Altium Designer的全英文界面使得对于这款软件的上手难度大大增加。
（3）对于元器件的认识和对于PCB板、封装的基本概念不够成熟，致使设计进度推进缓慢。 
（4）PCB布线对于整体布局能力的要求较高。通过为期两周的课程设计，以上的问题大都得到了圆满的解决。 
自己在设计单片机最小系统的过程中也积累了一定的PCB设计绘制经验和能力，这对于解决日后学习工作中遇到的相关问题都是难能可贵的财富。

展望
中国电子消费产品的需求的快速增长，对环境的保护，对产品质量、生产效率、节能的要求，将促使PCB行业的快速发展，并最终形成一套完整的PCB产业链满足更多的需求。在电子信息产业调整和振兴计划过程中，下游旺盛的需求和强有力的政策保证，不仅给印刷电路板产业带来机会，也促进国家的整体快速发展，形成完整的印刷电路板产业链，使得我国成为真正的PCB强国。

参考文献

[1] 李占平， CAD 与实训,北京：电子工业出版社，2011；
[2] 邵群涛，电气制图与电子线路 CAD(第 1 版)，北京：机械工业出版社，2005；
[3] CAD(第 1 版).北京：国防工业出版社，2011；
[4] 齐跃峰，刘燕燕， CAD，西安电子科技大学出版社，
[5] 王莹莹，汪东，晁阳。Protel DXP 电路设计实例教程，清华大学出版社，
[6] DXP2004 应用与实例，国防工业出版社，
[7] 赵景波，薛萍， 2004 电路设计应用范例，