Altium-Designer原理圖與PCB設計及仿真-課件3

AltiumDesigner

原理圖與PCB設計及仿真謝龍漢魯力張桂東電子工業(yè)出版社AltiumDesigner

原理圖與PCB設計及仿真謝1第三章繪制電路原理圖第三章2通過上一章的學習，相信讀者對AltiumDesigner10.0的原理圖編輯環(huán)境有了深刻的了解，本章將以一個51單片機工作系統(tǒng)為總體脈絡詳細介紹AltiumDesigner原理圖的編輯操作和技巧，該單片機系統(tǒng)以Philips公司的P89C51RC2HBP單片機為核心實現(xiàn)一個實時時鐘數(shù)碼管顯示的功能，并能夠通過RS232串口與上位機通信。元件庫的操作查找與放置元器件元件的屬性編輯元件的選取、剪切與移動導線的繪制與編輯總線的繪制與編輯網(wǎng)絡標號的應用幾何圖形的繪制字符串、文本框和注釋的操作常見指示符的應用通過上一章的學習，相信讀者對AltiumDesigner33.1元件庫操作與Protel等老版本不同，AltiumDesigner使用的是集成元件庫，擴展名為*.IntLib。所謂集成元件庫就是將各元器件繪制原理圖時的元件符號、繪制PCB時的封裝、模擬仿真時的SPICE模型以及電路板信號分析時用的SI模型集成在一個元件庫中，使得設計者在設計完成原理圖后無需另外加載其它的元件庫就可以直接進行電路仿真或者是PCB設計，當然讀者也可以根據(jù)自己的需要來設計單獨的元件庫，如原理圖庫（*.SchLib）、PCB封裝庫（*.PcbLib）等，另外AltiumDesigner還兼容Protel99SE的元件庫（*.Lib）。3.1元件庫操作與Protel等老版本不同，Altium43.1.1元件庫的加載與卸載AltiumDesigner的元件庫非常龐大，但是分類明確，采用兩級分類的方法來對元件進行管理，我們調用相應的元件時只需找到相應公司的相應元器件種類就可方便的找到所需的元器件。3.1.1元件庫的加載與卸載AltiumDesigner5元件庫名稱是否激活元件庫路徑元件庫的移動加載與卸載圖3-2【Libraries】元件庫文件操作元件庫名稱是否激活元件庫路徑元件庫的移動加載與卸載63.1.2查找元器件AltiumDesigner提供的元件庫十分豐富，有時候即使知道了芯片所在的元件庫并且加載到系統(tǒng)中了，也很難在眾多的元件中找到自己所需的芯片，在這種情況下可以使用元件篩選的功能。元件篩選的功能主要應用于知道器件的名稱并且已經(jīng)載入該器件所在的庫，但是由于器件太多不便于逐個查找的情況。圖3-10“*89C51*過濾結果”圖3-9Philips八位微處理器元件庫3.1.2查找元器件AltiumDesigner提供的元7搜索條件框圖3-11元件搜索對話框搜索條件框邏輯關系式搜索項目項目描述圖3-12搜索助手對話框圖3-11元件搜索對話框搜索條件框搜索條件框邏輯關系式搜索項目項目描述圖3-1183.2元器件操作圖3-17單片機時鐘顯示系統(tǒng)原理圖3.2.1放置元器件3.2.2編輯元件屬性3.2.3元件的選取3.2.4元件剪切板操作3.2.5撤銷與重做3.2.6元件的移動與旋轉3.2.7元件的排列3.2元器件操作圖3-17單片機時鐘顯示系統(tǒng)原理圖3.93.2.1放置元器件繪制電路原理圖首先得找到繪制電路所需的所有元器件，P89C51RC2HBP單片機是系統(tǒng)的核心，因此我們先放置該器件然后以單片機為中心再擴展其他的外圍器件。在【Libraries】面板中載入“PhilipsMicrocontroller8-Bit.IntLib”元件庫，并選中其中的P89C51RC2HBP單片機模型，點擊右上角的【PlaceP89C51RC2HBP】按鈕，就可以在繪圖區(qū)放置P89C51RC2HBP單片機了。圖3-18放置器件對話框圖3-19【BrowseLibraries】元件庫瀏覽對話框3.2.1放置元器件繪制電路原理圖首先得找到繪制電路所需的10表3-1器件所在元件庫分布器件器件名所在元件庫單片機P89C51RC2HBPPhilipsMicrocontroller8-Bit.IntLib數(shù)碼管DpyRed-CCMiscellaneousDevices.IntLib數(shù)碼管驅動芯片CD4511BCNFSCInterfaceDisplayDriver.IntLib譯碼器MC74HC138ADMotorolaLogicDecoderDemux.IntLib晶振XTALMiscellaneousDevices.IntLib三極管NPNMiscellaneousDevices.IntLib串口電平轉換芯片MAX232ACPEMaximCommunicationTransceiver.IntLib9針接口DConnector9MiscellaneousConnectors.IntLib蜂鳴器BellMiscellaneousDevices.IntLib按鈕SW-DPSTMiscellaneousDevices.IntLib電解電容CapPol1MiscellaneousDevices.IntLib瓷片電容CapMiscellaneousDevices.IntLib電阻Res2MiscellaneousDevices.IntLib電源插頭PWR2.5MiscellaneousDevices.IntLib表3-1器件所在元件庫分布器件器件名所在元件庫單片機P113.2.2編輯元件屬性AltiumDesigner里面所有的元器件都有詳細的屬性設置，包括器件的名稱、標注、大小值、PCB封裝、甚至生產廠家等，設計者在繪圖時需要根據(jù)自己的需要來設置器件的屬性。打開元件屬性設置對話框有兩種方法：讀者可以在選取了器件移動光標到繪圖區(qū)，器件圖標還處在懸浮狀態(tài)時按下鍵盤的【Tab】鍵；或者是在器件放置好后雙擊器件即可打開如圖3-21所示的器件屬性設置對話框，屬性設置可分為幾大區(qū)域，下面就來詳細介紹器件的各屬性設置。3.2.2編輯元件屬性AltiumDesigner里面所有12圖3-22【Part】屬性圖3-23多單元芯片圖3-25器件的參數(shù)信息圖3-26編輯器件參數(shù)圖3-22【Part】屬性圖3-26編輯器件參數(shù)133.2.3元件的選取元件的選取、復制、剪切與粘貼功能是原理圖編輯過程中用的最多的操作，對于一名熟練的繪圖者來說，使用鼠標和快捷鍵就能完成大部分的元件編輯操作，但是通過菜單的相關命令有時候卻能大大提高繪圖的效率，圖3-33元件的選擇圖3-34重疊元件的選擇圖3-35多個元件的選取3.2.3元件的選取元件的選取、復制、剪切與粘貼功能是原理圖143.2.4元件剪切板操作用過Word編輯軟件的讀者都知道，Word的剪切板功能十分強大，能夠存儲若干次剪切或復制到剪切板的內容，非常幸運的是AltiumDesigner也采用了這一功能，點擊右邊彈出式面板的【Clipboard】標簽，彈出圖3-38所示的剪切板面板。若是彈出式面板標簽欄沒有【Clipboard】標簽的話可在繪圖區(qū)右下方的【System】里面選擇。3.2.4元件剪切板操作用過Word編輯軟件的讀者都知道，W15圖3-39拖動復制圖3-40Duplicate命令復制圖3-41橡皮章工具復制圖3-39拖動復制圖3-40Duplicate命令復163.2.5撤銷與重做撤銷操作：如果誤刪除了不該刪除的器件或連線怎么板？不用急，執(zhí)行【Edit】菜單的【Undo】命令或是點擊工具欄的按鈕就可以撤銷上次操作，可以多次點擊按鈕來撤銷上幾部的操作。該操作的快捷鍵是【Ctrl】+【Z】。重做操作：有撤銷就必定有重做，執(zhí)行【Edit】菜單的【Redo】命令或是點擊工具欄的按鈕就可以撤銷上次操作，可以多次點擊按鈕來重復上幾部的操作。該操作的快捷鍵是【Ctrl】+【Y】。3.2.5撤銷與重做撤銷操作：如果誤刪除了不該刪除的器件或連173.2.6元件的移動與旋轉一張漂亮的電路原理圖當然能得元器件排列整齊，布線得當，這就涉及到元件的移動、旋轉和排列，系統(tǒng)提供的器件位置調整工具十分豐富，下面分別介紹。元件的移動：在AltiumDesigner中元件的移動靠鼠標就能快捷的完成，若是熟悉了系統(tǒng)提供的其他移動功能則有助于繪圖效率的提高。3.2.6元件的移動與旋轉一張漂亮的電路原理圖當然能得元器件18圖3-42拖動單個器件圖3-43拖動多個元件圖3-44【Move】菜單選項圖3-45元件的拖拽圖3-46元件的拖動圖3-44【Move】菜單選項圖3-45元件的拖拽圖193.2.7元件的排列

圖3-52圖件的排列命令【Align】對齊：選中需要對齊的器件后執(zhí)行該命令，則彈出圖3-53所示的對齊操作設置命令：該設置可分為三個部分：【HorizontalAlignment】水平對齊：用于設置圖件水平方向的對齊方式?！綨oChange】不變：保持原圖件在水平上的排列順序不變；【Left】左邊：所有圖件水平方向靠左對齊；【Centre】中間：所有圖件水平方向居中對齊；【Right】右邊：所有圖件水平方向靠右對齊；【Distributeequally】均勻分布：水平方向等距離均勻分布；【VerticalAlignment】豎直對齊：與水平對齊相對應，用于設置圖件豎直方向的對齊方式?！綨oChange】不變：保持原圖件在豎直上的排列順序不變；【Top】頂部：所有圖件豎直方向靠上對齊；【Centre】中間：所有圖件豎直方向居中對齊；【Bottom】底部：所有圖件豎直方向靠下對齊；【Distributeequally】均勻分布：豎直方向等距離均勻分布；【MovePrimitivestoGrid】：移動圖件時，將圖件對齊到附近的網(wǎng)絡；3.2.7元件的排列圖3-52圖件的排列命令【Ali20圖3-54圖件的水平方向對齊圖3-55圖件的垂直方向對齊Altium-Designer原理圖與PCB設計及仿真-課件3213.3電氣連接排列好元器件后緊接著就得將具有電氣關系的器件端口或管腳連接起來，繪制電氣連接通常有三種方法：繪制導線、繪制總線和放置線路標示3.3.1繪制導線3.3.2導線的屬性與編輯3.3.3放置節(jié)點3.3.4繪制總線3.3.5放置網(wǎng)絡標號3.3.6放置電源和地3.3電氣連接排列好元器件后緊接著就得將具有電氣關系的器件223.3.1繪制導線AltiumDesigner提供了專門的電源和接地符號，統(tǒng)稱電源端口。電源和接地其實是一種特別的網(wǎng)絡標號，只不過提供了一種比較形象的表示方法而已，電源和接地符號的網(wǎng)絡名其實可以隨便更改，連接到任意網(wǎng)絡。圖3-78各式各樣的電源端口Bar：條形端口，通常用來放置電源供電接口，所以在圖3-78還提供了不同的電壓等級供選擇Wave：波浪端口Arrow：三角箭頭形端口Circle：圓形接口PowerGround：電源地SignalGround：信號地Earth：大地3.3.1繪制導線AltiumDesigner提供了專門23圖3-79電源端口屬性設置圖3-79電源端口屬性設置243.3.2導線的屬性與編輯圖3-80放置非電氣對象3.3.2導線的屬性與編輯圖3-80放置非電氣對象253.3.3放置節(jié)點自動節(jié)點當兩條導線相交并要確定電氣連接時就需要放置電氣節(jié)點（Junction），一般情況下繪制導線時鼠標左鍵點擊相交的導線系統(tǒng)就能自動生成電氣節(jié)點（Auto-Junction），但是自動節(jié)點在導線移動時可能會消失，所以有時候需要自己手工放置電氣節(jié)點（Manual-Junction）。圖3-68所示跟別為自動節(jié)點和手動節(jié)點，自動節(jié)點默認為藍色的實心原點，而手工節(jié)點則為暗紅色的十字紐扣狀，其中有電氣連接的手工節(jié)點外還有藍色的圓暈。關于節(jié)點的相關默認設置可參考2.4.4【Compiler】編譯器設定。圖3-68節(jié)點3.3.3放置節(jié)點自動節(jié)點當兩條導線相交并要確定電氣連接時就263.3.4繪制總線總線是一系列導線的集合，是為了方便布線而設計的一種線路，其實總線本身是沒有任何電氣意義的，只有和總線入口、總線標示組成總線入口才能起到電氣連接的作用?？偩€通常用在元件的數(shù)據(jù)總線和地址總線上，利用總線和網(wǎng)絡標號進行元器件之間的連接不僅可以簡化原理圖，還可以使整個原理圖更加清晰明了。圖3-70總線使用示例3.3.4繪制總線總線是一系列導線的集合，是為了方便布線而設273.3.5放置網(wǎng)絡標號執(zhí)行【Place】菜單的【NetLabel】命令或是點擊工具欄的按鈕進入網(wǎng)絡標號放置狀態(tài)。此時鼠標會變成白色‘×’形光標狀，上面附帶著一個網(wǎng)絡標號，倘若網(wǎng)絡標號中帶有數(shù)字的話每放置一次網(wǎng)絡標號中的數(shù)字將會自動增加，移動光標到導線上，光標捕獲到導線時會變成和網(wǎng)絡標號一樣的‘×’狀，此時點擊鼠標左鍵就成功放置了網(wǎng)絡標號，同時該導線網(wǎng)絡名也更名為網(wǎng)絡標號名。3.3.5放置網(wǎng)絡標號執(zhí)行【Place】菜單的【NetLa283.3.6放置電源和地圖3-78各式各樣的電源端口3.3.6放置電源和地圖3-78各式各樣的電源端口293.4.1繪制圖形在AltiumDesigner中可以自己繪制各式各樣的圖形，這其中包括圓弧、橢圓弧、橢圓、餅圖、直線、矩形、圓角矩形、多邊形、貝塞爾曲線以及圖形。圖3-81繪制圓弧四部曲圖3-82圓弧的在線編輯放置圓弧3.4.1繪制圖形在AltiumDesigner中可以30放置橢圓弧橢圓弧的放置與圓弧類似，不過橢圓弧的繪制要分5步來完成執(zhí)行【Place】|【EllipticalArc】命令放置橢圓弧，第一次放置橢圓時光標上會附著一個圓弧，選定合適的位置后放置橢圓弧的圓心；選定合適的距離后確定橢圓弧的X軸半徑；選定合適的距離后確定橢圓弧的Y軸半徑；選定合適的位置后確定橢圓弧的起點位置；選定合適的位置后確定橢圓弧的終點位置；圖3-84橢圓弧的在線編輯放置橢圓弧圖3-84橢圓弧的在線編輯31放置橢圓：橢圓的繪制只需三步：執(zhí)行【Place】|【Elliptical】命令放置橢圓，第一次放置橢圓時光標上會附著一個圓，所以AltiumDesigner并沒有專門的繪制園的指令，選定合適的位置后放置橢圓的圓心；選定合適的位置后確定橢圓的X軸半徑；圖3-85繪制橢圓圖3-86橢圓屬性設置放置橢圓：圖3-85繪制橢圓圖3-86橢圓屬性設置32放置餅圖餅圖的繪制與圓弧類似分四步完成：執(zhí)行【Place】|【PieChart】命令放置餅圖，選定合適的位置后放置餅圖的圓心；選定合適的距離后確定餅圖的半徑；選定合適的位置后確定餅圖的起點位置；選定合適的位置后確定餅圖的終點位置；圖3-87餅圖的繪制放置餅圖圖3-87餅圖的繪制33放置直線直線繪制與電氣導線的繪制類似，只不過直線是沒有電氣屬性的，執(zhí)行【Place】菜單的【Line】命令進入直線繪制狀態(tài)，在繪圖區(qū)選定合適的位置后點擊鼠標左鍵確認直線起點；拖動鼠標拉出線段，找到下一個位置點擊鼠標左鍵確認中間的節(jié)點；繪制多個中間節(jié)點，要確認終點時只需雙擊鼠標左鍵然后點擊鼠標右鍵完成直線的繪制。再次單擊鼠標右鍵可退出直線繪制狀態(tài)。圖3-88繪制直線圖3-89直線的屬性設置放置直線圖3-88繪制直線圖3-89直線的屬性設置34放置矩形矩形的放置很簡單，執(zhí)行【Place】菜單的【Rectangle】命令，光標上便會附著一個黃色的矩形，這時光標并不一定會在矩形的中央，找到合適的位置點擊鼠標左鍵固定矩形的一個角，光標便會自動移至矩形的另一個對角，拖動光標可移動矩形的對角線，再次點擊鼠標就可以固定矩形了。圖3-93矩形的繪制圖3-94矩形的在線編輯放置矩形圖3-93矩形的繪制圖3-94矩形的在線編輯35放置圓角矩形圓角矩形的放置與矩形類似，執(zhí)行【Place】菜單的【Rectangle】命令，光標上便會附著一個灰色的圓角矩形，移到合適的位置后先確定圓角矩形的第一個對腳，再移動鼠標確定圓角矩形的另一個對角，一個圓角矩形便繪制完成了。圖3-96圓角矩形的屬性設置放置圓角矩形圖3-96圓角矩形的屬性設置36放置多邊形執(zhí)行【Place】菜單的【Polygon】命令進入多邊形繪制狀態(tài)。如圖3-98所示，多邊形的繪制與直線的繪制過程類似，首先放置多邊形的第一個節(jié)點，然后放置多邊形的第二個節(jié)點，不同之處在于放置過程中第一個節(jié)點和最后放置的一個節(jié)點總是相連的，即繪制出來的圖形總是一個封閉的圖形。放置完最后一個節(jié)點后雙擊鼠標左鍵再單擊鼠標右鍵結束多邊形的繪制。圖3-98多邊形的繪制過程圖3-99【Polygon】選項頁放置多邊形圖3-98多邊形的繪制過程圖3-99【Po37放置貝塞爾曲線貝塞爾曲線的形狀由4個點來確定，因此其繪制過程也可以分為四步：執(zhí)行【Place】菜單的【Bezier】命令，移動鼠標確定曲線的起點；移動光標拉出曲線，確定第二個控制點，此時曲線顯示為直線；移動光標使直線發(fā)生彎曲，確定第三個控制點，此時曲線呈圓弧狀；再次移動光標產生第二個圓弧，確定第四個點。此時曲線已經(jīng)繪制完畢，可繼續(xù)繪制下一條貝塞爾曲線，下一條曲線將與本條曲線首尾相連。圖3-101貝塞爾曲線的繪制與編輯放置貝塞爾曲線圖3-101貝塞爾曲線的繪制與編輯38放置圖片AltiumDesigner的原理圖文檔中可以放置圖片。放置圖片時先要放置一個圖片框，圖片框是圖片的載體，放置與矩形的放置相似：選擇【Place】菜單的【Graphic】命令進入圖片放置狀態(tài)，然后分別確定圖片框的兩個對角點，當確定第二個對角點后系統(tǒng)會自動彈出圖3-103所示的圖片選擇對話框。選擇合適的圖片確認，鼠標上會附著一個矩形圖片框，移至圖片放置位置點擊鼠標左鍵確認，圖片就成功插入。圖3-103圖片選擇對話框放置圖片圖3-103圖片選擇對話框393.4.2放置字符串在AltiumDesigner中可以使用【TextString】字符串來顯示原理圖的相關信息。執(zhí)行【Place】菜單的【TextString】命令，或是點擊【Utilities】工具欄的按鈕，進入字符串放置狀態(tài)。此時光標上粘附了一個“Text”字樣的字符串，移到合適的位置點擊鼠標左鍵就能放置字符串。圖3-105字符串屬性設置3.4.2放置字符串在AltiumDesigner中可以403.4.3放置文本框【TextString】字符串可以對電路圖進行簡單的文字說明，若要進行較多的文字說明的話，可