AltiumDesigner設計報告之51最小系統(tǒng)

1、Altium Designer課程設計寧德師范學院Altium Designer課程設計 題目名稱：51最小系統(tǒng)原理圖繪制及PCB板計 系 別： 物理與電氣工程系 專 業(yè)： 電氣工程及其自動化 學 號： 姓 名： 指導老師： 日 期： Altium Designer課程設計任務書主要內容：課程設計目的（1）掌握51最小系統(tǒng)的基本原理；（2）掌握并能熟練運用Altium Designer仿真軟件；（3）采用Altium Designer軟件，做出仿真結果及畫出pcb板?；疽螅海?）按學校規(guī)定的格式編寫設計論文。（2）論文主要內容有：課題名稱。設計任務和要求。Altium Designer的應

2、用。收獲體會、存在問題和進一步的改進意見等。主要參考資料1 程昱主編精通 Protel DXP電路設計 清華大學出版社2 周潤景，張麗敏.Altium Designer原理圖和PCB 設計.電子工業(yè)出版社.20093 張毅剛. 單片機原理及應用. 北京：高等教育出版社20044 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，2012.15 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，2010.16 謝自美.電子線路設計-實驗-測試.武漢華中科技大學出版社，20007 閻石.數字電子技術基礎-5版.

3、北京：高等教育出版社，2006目 錄1 任務和要求11.1課程設計目的11.2任務和要求12 Altium Designer軟件的簡介13 51最小系統(tǒng)電路的功能分析24 新建工程過程35 添加原理圖及封裝庫55.1 添加元器件55.2 添加封裝過程65.3 原理圖的生成76 制作封裝庫87 PCB的布線87.1 PCB的布線過程87.2 PCB98 心得體會10參考文獻11Altium Designer課程設計1 任務和要求1.1課程設計目的 （1）掌握51最小系統(tǒng)基本原理； （2）掌握并能熟練運用Altium Designer仿真軟件； （3）采用Altium Desi

4、gner軟件，做出仿真結果及畫出pcb板。1.2任務和要求（1）按學校規(guī)定的格式編寫設計論文。（2）論文主要內容有：課題名稱。設計任務和要求。Altium Designer軟件應用以及仿真結果、畫出pcb板。收獲體會、存在問題和進一步的改進意見等。（3）了解原理圖設計基礎、學習Altium Designer軟件的功能及使用方法。  （4）掌握繪制原理圖的各種工具、利用軟件繪制原理圖，掌握編輯元器件的方法構造原理圖元件庫。  （5）熟練掌握手工繪制電路版的方法，掌握繪制編輯元件封裝圖的方法，自己構造印制板元件庫。  

5、2 Altium Designer軟件的簡介電路設計自動化 EDA（Electronic Design Automation）指的就是將電路設計中各種工作交由計算機來協(xié)助完成。如電路原理圖（Schematic）的繪制、印刷電路板（PCB）文件的制作、執(zhí)行電路仿真（Simulation）等設計工作。隨著電子科技的蓬勃發(fā)展，新型元器件層出不窮，電子線路變得越來越復雜，電路的設計工作已經無法單純依靠手工來完成，電子線路計算機輔助設計已經成為必然趨勢，越來越多的設計人員使用快捷、高效的CAD設計軟件來進行輔助電路原理圖、印制電路板圖的設計，打印各種報表。Altium Designer 是原Protel

6、軟件開發(fā)商Altium公司推出的一體化的電子產品開發(fā)系統(tǒng)，主要運行在Windows XP操作系統(tǒng)。這套軟件通過把原理圖設計、電路仿真、PCB繪制編輯、拓撲邏輯自動布線、信號完整性分析和設計輸出等技術的完美融合，為設計者提供了全新的設計解決方案，使設計者可以輕松進行設計，熟練使用這一軟件必將使電路設計的質量和效率大大提高。Altium Designer 除了全面繼承包括Protel 99SE、Protel DXP在內的先前一系列版本的功能和優(yōu)點外，還增加了許多改進和很多高端功能。該平臺拓寬了板級設計的傳統(tǒng)界面，全面集成了FPGA設計功能和SOPC設計實現功能，從而允許工程設計人員能將系統(tǒng)設計中的

7、FPGA與PCB設計及嵌入式設計集成在一起。 由于Altium Designer 在繼承先前Protel軟件功能的基礎上，綜合了FPGA設計和嵌入式系統(tǒng)軟件設計功能，Altium Designer 對計算機的系統(tǒng)需求比先前的版本要高一些。3 51最小系統(tǒng)電路的功能分析（1）時鐘電路51 最小系統(tǒng)上的時鐘管腳：XTAL1（19 腳）：芯片內部振蕩電路輸入端。XTAL2（18 腳）：芯片內部振蕩電路輸出端。 XTAL1 和XTAL2 是獨立的輸入和輸出反相放大器，它們可以被配置為使用石英晶振的片內振蕩器，或者是器件直接由外部時鐘驅動。如圖

8、1所示。圖1 18.19引腳（2）復位電路5l 最小系統(tǒng)的復位引腳RST（ 第9 管腳） 出現2個機器周期以上的高電平時，系統(tǒng)就執(zhí)行復位操作。如果RST 持續(xù)為高電平，系統(tǒng)就處于循環(huán)復位狀態(tài)。 復位電路如圖2所示。圖2 復位電路（3）晶振電路晶振作用非常大，全稱叫晶體振蕩器，它結合內部電路產生所需的時鐘頻率，晶振提供的時鐘頻率越高，那么運行速度就越快，一切指令的執(zhí)行都是建立在晶振提供的時鐘頻率。晶振的作用是為系統(tǒng)提供基本的時鐘信號。通常一個系統(tǒng)共用一個晶振，便于各部分保持同步。有些通訊系統(tǒng)的基頻和射頻使用不同的晶振，而通過電子調整頻率

9、的方法保持同步。如圖3所示。圖3 晶振電路（4）EA/VPP（31 腳） 的功能和接法 51 最下系統(tǒng)的EA/VPP（31 腳） 如圖4所示，它是內部和外部程序存儲器的選擇管腳。當EA 保持高電平時，系統(tǒng)訪問內部程序存儲器；當EA 保持低電平時，則不管是否有內部程序存儲器，只訪問外部存儲器。對于現今的絕大部分系統(tǒng)來說，其內部的程序存儲器（一般為flash）容量都很大，因此基本上不需要外接程序存儲器，而是直接使用內部的存儲器。4 新建工程過程（1）打開Fileopenprojectintegrated project

10、從而新建一個integrated projec。如圖4所示。圖4 新建工程窗口圖（2）右擊PCB.PrjPCB保存該project至指定目錄并將用戶名更改為“51最小系統(tǒng)”。（3）選中該“51 最小系統(tǒng)”工程，右擊，選擇add new to projectSchematic,如圖5所示。圖5 繪制原理圖文件（4）選中該“51 最小系統(tǒng)”工程，右擊，add new to projectPCB,如圖6所示。圖6 創(chuàng)建PCB圖（5）選中該“51 最小系統(tǒng)”工程，右擊，add new to projectschematic library,如圖7所示。圖7 創(chuàng)建原理圖庫（6）選中該“51 最小系統(tǒng)”工

11、程，右擊，add new to projectPCB library,即添加PCB元件庫。如圖8所示。圖8 添加PCB元件庫5 添加原理圖及封裝庫5.1 添加元器件在元件庫（B2011052240）.schlib中找出自己要用的元器件。并拖到“*.hcsdoc”，如圖9所示。圖9 添加元器件5.2 添加封裝過程（1）完成如上步驟后，將自己所需要用到的所有元器件進行封裝?，F在就拿我畫的按鍵進行封裝步驟如下：（2）在右上角library中找到按鍵的標志，點擊摁住拖到“元件庫（B2011052240）. schlib”。（3）點擊Tools下的Model Manager，然后在Model Manag

12、er中找到SW，點擊添加Add Footprint，進行封裝點擊Browse，選中SW,ok完成一定記得保存。封裝結果如圖10所示。圖10 按鍵封裝結果按鍵的參數參數如圖11所示，在這里也可以再次修改數據。圖11 按鍵參數（4）其他元器件同理，將所有的元器件都添加封裝完成后。5.3 原理圖的生成將電路圖上得所有元器件繪制、做好封裝并將其全部保存到元器件庫里面。然后，在庫里面將所需的元器件一個個調用到Schematic頁面上，并將各個元器件放置到合適的位置。各個元器件上面還有不同的器件名稱和管腳的電氣符號，通過雙擊元器件就可以對元器件的電氣符號進行標注或修改。對于原理圖上得電氣端口可以在頁面上方

13、的選項框里面找到相對應的端口原件，點擊就可以直接運用，并將其與對應的線路連接在一起。電氣總線也是可以在頁面上方的相應位置找到相應的繪線按鈕，點擊將總線繪制在相應的位置，并與其他線路連接起來。如圖12所示。圖12 51原理圖6 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。注意當原件較多時，我們可以用網絡標號的方法來代替。這個過程是根據實際的各元器件的尺寸大小來進行制作。（1）新建封裝庫在新建的工程51最小系統(tǒng).PrjPCB單擊右鍵Add New to

14、 Project PCB Library；（2）制作新元器件封裝庫ToolsComponent Wizard。7 PCB的布線7.1 PCB的布線過程（1）執(zhí)行菜單命令FilenewPCB,為項目添加新的PCB文件，同時啟動PCB編輯器。 （2）執(zhí)行菜單命令DesignImport Changes From 51最小系統(tǒng).PrjPcb,將原理圖設計數據導入PCB文件，打開工程（項目）更新，更新文件并改錯。（3）若生成更新時有錯則應該到原理圖上面或到菜單欄上單擊設計瀏覽沖突進行更改。（4）布線過程中應遵循布線規(guī)則，避免串擾，該設計所涉及的規(guī)則大致如下：PCB設計中應避免產生銳角和直角，產生不必要

15、的輻射，同時工藝性能也不好。在布線中盡量采用135度拐角。布線應該盡量滿足以下要求：總的連線盡可能短，關鍵信號線最短；高電壓、大電流信號與小電流、低電壓的弱信號完全分開；模擬信號與數字信號分開；高頻信號與低頻信號分開；高頻元器件的間隔要充分。同類型插裝元器件在X或Y方向上應朝一個方向防止同一種類型的有極性分立元件也要力爭在X或Y方向上保持一致，便于生產和檢驗。元件布局時，應適當考慮使用同一種電源的器件盡量放在一起，以便于將來的電源分割。元器件應放置緊湊、整齊、美觀。如圖13所示。圖13 布線圖7.2 PCB圖14 布線完成圖8 心得體會回顧本次課程設計，難點頗多，主要集中于以下幾點： 

16、;（1）之前從未接觸過類似Altium Designer這樣的設計軟件，且沒有過相關使用電腦進行電路設計的經驗。 （2）Altium Designer的全英文界面使得對于這款軟件的上手難度大大增加。 （3） 對于元器件的認識和對于PCB板、封裝的基本概念不夠成熟，致使設計進度推進緩慢。 （4）PCB布線對于整體布局能力的要求較高。通過為期兩周的課程設計，以上的問題大都得到了圓滿的解決。自己在設計51最小系統(tǒng)的過程中也積累了一定的PCB設計繪制經驗和能力，這對于解決日后學習工作中遇到的相關問題都是難能可貴的財富。這次的課程設計與其他的有

17、著不同的地方，首先我花了大約一周的時間把Altium Designer軟件自學了，雖然不是完全透徹，但對于這次做的課程設計要用到的地方是沒什么大問題了，然后拿到題目之后，開始分析51最小系統(tǒng)的基本原理，研究如何畫原理圖畫板。會使用Altium Designer軟件是對我們這個專業(yè)最基本的要求。維持大約兩周的課程設計結束了，在這次課程設計中不僅檢驗了我自學的能力，也培養(yǎng)了我如何獨立的完成一件事情的能力，同時又加強了我與老師同學交流的水平，我想著對于以后不管在學習還是工作中都會很大的幫助的，在課程設計期間也會遇到這樣或者那樣的問題，但是可以學到很多之前沒接觸過的東西，不僅可以鞏固了以前所學過的知識，而且學到了很多在書本上所沒有學到過的知識。通過這次課程設計使我懂得了理論與實際相結合是重要性，只有理論知識是遠遠不夠的，只有把所學的理論知識與實踐相結合起來，從理論中得出結論，才能真正為社會服務，從而提高自己的獨立思考的能力。在設計的過程中可以說的是困難重重，不過會及時的與老師同學探討，這次的課程設計使我對課本知識又進一步的加深理解，把原來不懂的知識點重新理了一遍，讓我明白了掌握書本知識點的重要性，同時也要加強獨立思考和解決問題的能力。 參考文獻1 程昱主編精通