電子線路CAD項目教程課件：流水燈電路雙面板的設計

流水燈電路雙面板的設計知識目標1.正確查閱元件封裝參數(shù)資料。2.熟悉集成元件庫的制作過程。3.熟悉PCB雙面板制作的過程和技巧。能力目標1.了解集成元件庫的制作步驟和注意事項。2.掌握PCB雙面板制作的步驟和技巧。素養(yǎng)目標聯(lián)系實際崗位，培養(yǎng)其職業(yè)技能、職業(yè)信息素養(yǎng)和團隊精神。項目描述流水燈常用于電子玩具和場所裝飾中,可以美化環(huán)境，渲染氣氛。本例中的流水燈電路釆用雙面圓形PCB,通過16個發(fā)光二極管進行流水顯示，發(fā)光二極管的顯示由微處理器89C51編程控制。電路原理圖如圖5-1所示，電路由電源穩(wěn)壓電路、微處理器控制電路和LED顯示電路3個部分組成。圖5-1流水燈電路任務一創(chuàng)建流水燈電路集成元件庫AltiumDesigner21軟件提供了基本的、大家熟悉的兩類集成元件庫，分別為MiscellaneousDevices和MiscellanousConnecters，如圖5-2所示。在這兩類集成元件庫中，大家都可以找到一些基礎的、常見的元件及其封裝，如電阻、電容、變壓器、排針、晶振等等。但是在實際做電路設計項目的過程中，很多元件往往無法在這兩類集成元件庫中找得到，因此需要用戶制作屬于自己的集成元件庫。另外，做好了自己的集成元件庫后，在此后的電路設計中如果需要用到之前做過的元件就可以直接加載該集成元件庫來進行設計，而無需重新制作，比較方便。集成元件庫的創(chuàng)建與加載圖5-2AD自帶的基本集成元件庫任務一創(chuàng)建流水燈電路集成元件庫下面以電容器Cap、光敏電阻RG和雙列直插式芯片74LS48這三個元件構成的元件庫為例，介紹創(chuàng)建集成元件庫的操作。

集成元件庫的創(chuàng)建與加載一、創(chuàng)建集成元件庫工程相關文件1.創(chuàng)建集成元件庫工程打開AltiumDesigner21軟件，執(zhí)行菜單命令【文件】/【新的】/【庫】/【集成庫】，創(chuàng)建一個默認名稱為“Integrated_Library1.LibPkg”的集成元件庫工程文件；把鼠標放到剛創(chuàng)建的“Integrated_Library1.LibPkg”集成元件庫工程文件上，單擊鼠標右鍵、選擇【保存】，選擇保存的路徑、并將剛創(chuàng)建的集成元件庫工程文件保存并命名為“My_Library.LibPkg”。2.創(chuàng)建原理圖元件庫文件執(zhí)行菜單命令【文件】/【新的】/【庫】/【原理圖庫】，創(chuàng)建一個原理圖元件庫文件；執(zhí)行菜單命令【文件】/【保存】，將剛創(chuàng)建的原理圖元件庫文件保存并命名為“Schlib.SchLib”。任務一創(chuàng)建流水燈電路集成元件庫3.創(chuàng)建PCB元件庫文件執(zhí)行菜單命令【文件】/【新的】/【庫】/【PCB元件庫】，創(chuàng)建一個PCB元件庫文件；執(zhí)行菜單命令【文件】/【保存】，將剛創(chuàng)建的PCB元件庫文件保存并命名為“PcbLib.PcbLib”。創(chuàng)建好的集成元件庫工程相關文件如圖5-3所示。

圖5-3集成元件庫工程相關文件集成元件庫的創(chuàng)建與加載一、創(chuàng)建集成元件庫工程相關文件任務一創(chuàng)建流水燈電路集成元件庫根據(jù)項目三“任務1”的內容，繪制原理圖元件。繪制好的原理圖元件如圖5-4所示。

電容器Cap

雙列直播式芯片74LS48光敏電阻RG圖5-4繪制好的原理圖元件集成元件庫的創(chuàng)建與加載二、為原理圖元件庫添加元件雙列直播式芯片74LS48任務一創(chuàng)建流水燈電路集成元件庫根據(jù)項目三“任務2”的內容，制作PCB元件封裝。制作好的PCB元件封裝如圖5-5所示。

Cap封裝0805

74LS48封裝DIP16光敏電阻封裝RG圖5-5繪制好的元件封裝集成元件庫的創(chuàng)建與加載三、為PCB元件庫添加元件封裝74LS48封裝DIP16任務一創(chuàng)建流水燈電路集成元件庫所有的原理圖元件（元件符號）與PCB元件封裝繪制完成后，還需要將它們聯(lián)結起來，也就是給它們配對關系。在進行聯(lián)結操作之前，先對照圖5-6和圖5-7所示，確認所有元件的符號和封裝是否全部創(chuàng)建完畢，如果列表中存在空白元件可以將其刪除。下面以電容器Cap為例演示元件的聯(lián)結操作，它的符號名稱為“Cap”、封裝名稱為“0805”，步驟如下。1.在原理圖元件編輯界面，單擊編輯區(qū)下方的按鈕，出現(xiàn)【PCB模型】對話框如圖5-8所示。

圖5-7PCB元件封裝列表圖5-6原理圖元件列表

圖5-8【PCB模型】對話框集成元件庫的創(chuàng)建與加載四、聯(lián)結符號與封裝任務一創(chuàng)建流水燈電路集成元件庫所有的原理圖元件（元件符號）與PCB元件封裝繪制完成后，還需要將它們聯(lián)結起來，也就是給它們配對關系。在進行聯(lián)結操作之前，先對照圖5-6和圖5-7所示，確認所有元件的符號和封裝是否全部創(chuàng)建完畢，如果列表中存在空白元件可以將其刪除。下面以電容器Cap為例演示元件的聯(lián)結操作，它的符號名稱為“Cap”、封裝名稱為“0805”，步驟如下。1.在原理圖元件編輯界面，單擊編輯區(qū)下方的按鈕，出現(xiàn)【PCB模型】對話框如圖5-8所示。

圖5-7PCB元件封裝列表圖5-6原理圖元件列表

圖5-8【PCB模型】對話框集成元件庫的創(chuàng)建與加載四、聯(lián)結符號與封裝任務一創(chuàng)建流水燈電路集成元件庫2.單擊【PCB模型】對話框上方的按鈕，出現(xiàn)【瀏覽庫】對話框，如圖5-9所示。選中“0805”，然后點擊按鈕關閉該對話框。

圖5-11電容器符號與封裝聯(lián)結完成圖5-9【瀏覽庫】對話框

3.回到【PCB模型】對話框，可以發(fā)現(xiàn)剛才選擇的電容器封裝“0805”已經在對話框中顯示，如圖5-10所示，最后關閉該對話框。

4.可以發(fā)現(xiàn)封裝“0805”同樣出現(xiàn)在了原理圖元件編輯界面的模型管理區(qū)，如圖5-11所示，聯(lián)結完畢。

以上演示了電容器Cap符號與封裝的聯(lián)結操作，其他元件也完全相同。待全部元件的符號與封裝聯(lián)結操作完成后，執(zhí)行菜單命令【文件】/【全部保存】，保存全部文檔。

圖5-10封裝已加入集成元件庫的創(chuàng)建與加載四、聯(lián)結符號與封裝任務一創(chuàng)建流水燈電路集成元件庫要使繪制的元件（包括符號和封裝）可以應用到設計中，必須編譯它們成為集成元件。執(zhí)行菜單命令【工程】/【CompileIntegratedLibraryMy_Library.Libpkg】,就可以編譯集成元件庫。

圖5-13編譯時出現(xiàn)錯誤時提示對話框

一般在編譯前先保存各元件庫，否則在執(zhí)行了編譯命令后，會出現(xiàn)如圖5-12所示的提示框提示設計者保存設計。

編譯完成后，會在元件庫相同位置自動生成一個名為“ProjectOutputsforMy_Library”的文件夾，集成元件庫位于該文件夾中。另外編譯成功的集成元件庫會自動加載到右側的元件庫面板中，并且可以直接應用到設計中。圖5-12各元件庫保存提示對話框如果編譯時出現(xiàn)如圖5-13所示的消息框，則說明原理圖元件庫或者PCB元件庫中有元件存在問題。例如某個元件的符號引腳與封裝焊盤的編號不一致時，就會在編譯時出現(xiàn)錯誤。

集成元件庫的創(chuàng)建與加載五、編譯集成元件庫任務一創(chuàng)建流水燈電路集成元件庫一個稍復雜的PCB項目，需要用到的元件通常存在于多個集成元件庫中。系統(tǒng)自帶了多個集成元件庫，如果需要可以隨時加載，其中MiscellaneousDevices是最常用的。

圖5-15【可用的基于文件的庫】對話框如果自己創(chuàng)建并編譯完成的集成元件庫沒有出現(xiàn)在元件庫面板中，也可以自行加載，下面演示加載步驟。

1.如圖5-14所示，單擊編輯區(qū)右側“Components（元件）”標簽，彈出Components（元件）面板；再單擊面板中元件庫列表右側的

按鈕，然后在下拉菜單中選擇“File-basedLibrariesPreferences…”打開【可用的基于文件的庫】對話框，如圖5-15所示。圖5-14Components（元件）面板集成元件庫的創(chuàng)建與加載六、加載集成元件庫任務一創(chuàng)建流水燈電路集成元件庫2.在【可用的基于文件的庫】對話框的“已安裝”頁面，單擊

按鈕，打開【打開】對話框，如圖5-16所示，找到編譯完成的集成元件庫“My_Library”，例如C:\Users\Administrator\Desktop\集成元件庫\ProjectOutputsforMy_Library目錄下，然后單擊

按鈕打開該集成元件庫。

圖5-17完成加載集成元件庫

3.回到【可用的基于文件的庫】對話框，可以發(fā)現(xiàn)剛才打開的集成元件庫已經在已安裝目錄中出現(xiàn)，如圖5-17所示，最后單擊

按鈕關閉該對話框。4.此時再查看Components（元件）面板，單擊元件庫欄右側的

按鈕，可以發(fā)現(xiàn)新加載集成元件庫已經出現(xiàn)在其中，如圖5-18所示。選擇它后，屬于該集成元件庫的元件便會在庫面板元件列表中顯示。圖5-16選擇一個集成元件庫圖5-18元件庫列表中新加載的集成元件庫集成元件庫的創(chuàng)建與加載六、加載集成元件庫THANKS演示完畢感謝觀看延時符任務二繪制流水燈電路原理圖任務實施步驟1：創(chuàng)建PCB工程啟動AltiumDesigner21軟件，創(chuàng)建名為“流水燈電路”的PCB工程，如圖5-19所示，并保存。

圖5-19創(chuàng)建的PCB工程任務二繪制流水燈電路原理圖步驟2：加載流水燈電路集成元件庫文件

根據(jù)本項目任務一“二、集成元件庫的創(chuàng)建與加載”中“（六）加載集成元件庫”的操作步驟加載流水燈電路集成元件庫文件，加載完成后，在右側的Components（元件）面板選擇該集成元件庫即可，如圖5-20所示。

圖5-20流水燈電路集成元件庫文件任務實施任務二繪制流水燈電路原理圖步驟3：創(chuàng)建原理圖文件執(zhí)行【文件】/【新的】/【原理圖】，為步驟1創(chuàng)建的PCB工程添加名為“流水燈電路”的原理圖文件并保存，如圖5-21所示。

圖5-21創(chuàng)建流水燈電路原理圖文件任務實施任務二繪制流水燈電路原理圖步驟4：放置元件并設置屬性

在原理圖編輯器右側Components（元件）面板的“流水燈電路集成元件庫”中，選中要放置的元件，如Res2，單擊鼠標右鍵、選擇“PlaceRes2”按鈕，光標指針變成十字形狀并浮動一個要放置的元件，如圖5-22所示。按鍵盤的【Tab】鍵設置元件的屬性，并在原理圖的適當位置，放置該元件。

圖5-22放置元件狀態(tài)重復上述步驟的方法依次放置所有元器件，并設置所有元器件的屬性，如圖5-23所示。

圖5-23放置所有元件與屬性設置任務實施任務二繪制流水燈電路原理圖步驟5：繪制導線及放置網(wǎng)絡標簽繪制導線，放置電源、接地端子和放置網(wǎng)絡標簽，如圖5-24所示。

電路原理圖繪制完畢，保存文件。

圖5-24繪制導線、電源、接地端子和放置網(wǎng)絡標簽任務實施THANKS演示完畢感謝觀看延時符任務三繪制流水燈電路雙面PCB

啟動AltiumDesigner21軟件，打開名為“流水燈電路”的PCB工程，如圖5-25所示，可以看到PCB工程、原理圖文件都一并打開。步驟1：打開PCB工程圖5-25打開工程任務實施任務三繪制流水燈電路雙面PCB在PCB設計項目下新建一個PCB文件，將其保存為“流水燈電路.PcbDoc”，如圖5-26所示。步驟2：創(chuàng)建PCB文件圖5-26新建PCB文件任務實施任務三繪制流水燈電路雙面PCB采用公制規(guī)劃尺寸,PCB的機械輪廓半徑51mm,電氣輪廓50mm。步驟3：規(guī)劃PCB圖5-27規(guī)劃PCB1.執(zhí)行菜單【View（視圖）】/【ToggleUnits（單位切換）】，將單位制切換為Metric（公制）。2.執(zhí)行菜單【Edit（編輯）】/【Origin（原點）】/【Set（設置）】，在合適的位置設置相對坐標原點。3.用鼠標單擊編輯區(qū)下方的標簽，分別將當前工作層設置為Mechanical1（機械層）和Keep-OutLayer（禁止布線層），執(zhí)行菜單【Place（放置）】/【Arc（圓）】/【FullCircle（圓環(huán)）】，通過放置圓分別定義PCB的機械輪廓半徑為51mm和電氣輪廓50mm,如圖5-27所示。任務實施任務三繪制流水燈電路雙面PCB本電路中16個發(fā)光二極管釆用圓形排列，為提高布局效率，采用預布局的方式，通過陣列式粘貼，事先放置好16個發(fā)光二極管。步驟4：元件預布局

圖5-28放置元件LED5圖5-29放置發(fā)光二極管LED51.放置發(fā)光二極管。執(zhí)行菜單【Place（放置）】/【Component（元件）】，屏幕右側彈岀如圖5-28所示的Components（元件）面板，在元件列表中選中“LED”并雙擊鼠標左鍵，在PCB編輯區(qū)沿水平方向任意放置一個名稱為“DS1”的發(fā)光二極管,如圖5-29所示。任務實施任務三繪制流水燈電路雙面PCB2.用鼠標單擊選中元件DS1,執(zhí)行菜單【Edit（編輯）】/【Cut（剪切）】，移動光標到元件DS1的兩個焊盤中間，單擊鼠標左鍵,將其剪切。步驟4：元件預布局

圖5-30“設置粘貼陣列”對話框3.LED預布局。執(zhí)行菜單【Edit（編輯）】/【PasteSpecial（特殊粘貼）】，屏幕彈出“選擇性粘貼”對話框，單擊“粘貼陣列”按鈕進行陣列式粘貼，屏幕彈岀圖5-30所示的“設置粘貼陣列”對話框。任務實施任務三繪制流水燈電路雙面PCB步驟4：元件預布局圖5-31PCB預布局本電路中在半徑為40mm的圓上平均放置16個LED,每個LED間旋轉22.5°,故在圖5-30中設置如下：“條款計數(shù)”設置16（表示放置16個LED）,“文本增量”設置為1（表示元件標號依次增加1）,“陣列類型”選擇“圓型”（表示元件圓型排列），“間距（角度）”設置為22.5°（表示相鄰原件之間旋轉22.5°）。參數(shù)設置完畢單擊“確認”按鈕，移動光標到圖5-27中的坐標原點,單擊鼠標左鍵確定圓心，沿水平軸往右繼續(xù)移動光標確定圓的半徑為40mm,單擊鼠標左鍵確認放置16個LED,如圖5-31所示。任務實施任務三繪制流水燈電路雙面PCB4.鎖定預布局。為了防止已經排列好的LED在自動布局時重新布局，必須將這16個LED設置為鎖定狀態(tài)，這樣在自動布局時,這些元件的位置不會移動。

圖5-32設置鎖定元件

雙擊發(fā)光二極管DS1，屏幕彈出“Component（元件）”屬性對話框，如圖5-32所示，單擊“Location（位置）”右側的

按鈕