《电子技能训练II》课程教学大纲

PAGE1PAGE22《电子技能训练II》课程实施大纲目录1．教学理念12．课程介绍12.1课程的性质12.2课程在学科专业结构中的地位、作用12.3课程的前沿及发展趋势22.4学习本课程的必要性23．课程介绍24．教师简介24.1教师的职称、学历24.2教育背景24.3研究兴趣（方向）25．先修课程26．课程目标36.1知识与技能方面36.2过程与方法方面36.3情感、态度与价值观方面37．课程内容37.1课程的内容概要37.2教学重点、难点37.3学时安排48.课程实施48.1第一次48.2第二次119．课程要求189.1学生自学要求189.2课外阅读要求189.3课堂讨论要求189.4课程实践要求1810．课程考核1810.1出勤（迟到、早退等）、作业、报告等的要求1810.2成绩的构成与评分规则说明1811．学术诚信1912．课堂规范1911.1课堂纪律1911.2课堂礼仪1913．课程资源2013.1教材与参考书2013.2专业学术著作2013.3专业刊物2013.4网络课程资源2113.5课外阅读资源2114．教学合约22教学理念自20世纪60年代集成电路问世以来，电子技术及其应用已经成为一个十分浩瀚的领域。本课程即为电子技术领域的一门“入门级”基础课程。

本课程的实践性是培养学生创新意识，提高学员创新能力的有力保障。本课程具有自身的体系和特点，既具有很强的理论性、系统性和完整性，又具有很强的工程性、实践性，在基础课和后续专业课之间起到了重要的承上启下的作用，它对于培养学员的工程实践能力、实际动手能力、科技创新能力，特别是应用电子技术思考、分析、解决实际工程问题的能力，具有非常重要的意义。2．课程介绍2.1课程的性质本课程的建设是我院本科专业基础系列课程建设的重要内容。目前电子电路系列课成包括“电工与电路基础”、“模拟电子技术基础”、“数字电子技术基础”、“高频电子线路”、“EDA技术原理”、“单片机与嵌入式技术”等多门课程，本课程是帮助实现各个技术的基本实现方法。2.2课程在学科专业结构中的地位、作用本课程是我校电子信息类、自控类、计算机及部分非电类专业的大类技术基础课程，是EDA技术原理、单片机与嵌入式系统、专用集成电路（ASIC）设计、超大规模集成电路（VLSI）设计、实时信号处理、数字信号处理、通信系统等许多后续专业课程的基础。通过该课程的学习，学生们将掌握利用电子技术的基础知识，学会分析和设计中、大规模数字电路及数字系统，从而培养学生们分析问题和解决问题的能力，为以后深入学习相关领域知识及实际应用打下坚实的基础。其目的是使学员通过本课程的学习，培养学员运用芯片设计电路系统，为后续课程的学习、相关科学研究打下必要的理论基础。2.3课程的前沿及发展趋势电路与系统一直是电子科学与技术领域中的一个传统学科，电子技术又是其中的一个重要分支。近年来，随着微电子和计算机网络等基础技术的飞速发展，数字电子技术已渗透到了科研、生产和人们日常生活的各个领域。电子器件也经历了由通用集成电路到专业集成电路（ASIC）的演化。我们要学习使用各种集成电路去构建自己的系统。2.4学习本课程的必要性“电子技能训练II”是目前高等院校电子电气、自动控制、计算机科学、通信及信息工程等专业具有入门性质的一门重要的专业技术实践课程。3.课程介绍“电子技能训练II”是电子及计算机等工科专业的基础实践课，实践性很强。本课程的任务是使学生掌握原理图及系统电路板的制作。熟悉器件及电路的设计与调试方法，为以后进一步学习和应用电子技术奠定扎实的理论与实践基础。从1904年年弗莱明发明的电真空二极管到1946年[美]宾州大学用18800个电子管作的世界上第一台计算机花了40年。1947年晶体管的诞生，1958年[美]德州仪器公司工程师杰克·基尔比在一块6.45平方毫米硅片上集成了12个元件，研制出了一个RC移相振荡器。这是世界上第一块集成电路芯片，它标志着电路制作上的一次革命性进展。到现在近60年的时间，随着数字电子技术的发展，人们的生活发生了极大的改变，越来越离不开电子产品和店主自己技术。目前现代电子技术中发展最为迅猛的关键技术：微电子技术、EDA技术、纳米电子技术和光电子技术。目前，所有的先进科技，如人工智能、VR、手机、笔记本电脑、智能医疗、智能住宅、自动驾驶等等一系列高科技都离不开电路板制作的学习。4．教师简介5．先修课程学好电子技能训练II的预修课程是《电路分析》，学生需要掌握初步的电路分析基础，具有对电流、电压、功率分析计算的能力及电阻、电容、电感性能熟知的水平。6．课程目标6.1知识与技能方面本课程旨在使学生获得电子技术方面的基础理论、基本知识，掌握电路分析和设计的基本技能，从而具备应用电子技术的基本能力，同时掌握从电子技术专业角度分析、解决本专业领域的实际工程问题的思维方式和实际技能，为后续课程的学习和工程应用打下良好的基础。6.2过程与方法方面在教学过程中，按照兼顾知识结构构建与设计分析能力培养的教学理念，精心组织教学内容。综合利用多媒体课件、板书、仿真演示、分组研讨等手段进行课堂教学，提高教学效率。调动学员的学习积极性，提高学员的自主学习能力、分析问题能力和书面及口头表达能力。6.3情感、态度与价值观方面通过本课程的教学，除使学员获得必要的学科方面的基础知识、专业技能和分析解决实际问题的能力外，还将使他们加深对电子技术地位的认识，增强他们应用所学知识与技能服务社会的责任感、使命感、自觉性和自信心。同时，力求通过课程设计的严格要求和教育训练，培养学员一丝不苟、严谨求实的工作作风和独立思考、自主创新的科学精神。7．课程内容7.1课程的内容概要1.要求电路能够通过感应装置，检测出是有物体接近所要保护的财产。2.要求电路当判定有物体接近时，能过通过声光形式报警。3.要求电路当发出警报一段时间T后，能够自动喷洒出麻醉剂。4.要求电路可以根据需要，调节喷洒出麻醉剂的等待时间T。7.2教学重点、难点1.根据已有电路画出自己的原理图2.PCB的制作3.整机电路的调试4.课程设计报告的书写7.3学时安排：2周第一周星期一星期二星期三星期四星期五布置学生的设计内容软件的讲解及学习软件的讲解及学习画设计原理图画设计原理图第二周星期一星期二星期三星期四星期五制PCB板制PCB板元件焊接及调试元件焊接及调试写报告8.课程实施单元教学日期第1次2017.5.8单元教学目标学习使用ALtiumDesigner软件设计电路原理图单元教学内容（含重点、难点）元件的制作及调用原理图的绘制单元教学方法课堂讲授+课堂讨论。课堂讲授:从实际应用出发，让学生使用专业软件绘图的意义。互动：请学生提出绘图的步骤有哪些？课堂讨论：绘图时会遇到什么问题？怎样解决？单元作业安排绘制一张原理图课后反思对于复杂电路图如何绘制教学单元的参考资料周波.电路CAD.重庆：重大出版社.2016.12课前准备情况及其他相关特殊要求了解电路板、元件等等知识教学过程：第3章原理图的设计3.1原理图的编辑界面3.1.1添加工程点击菜单【File】>【New】>【Project...】，选择左侧工程类型为“PCBProject”；右侧的工程模板为“Default”(默认)，因为除了这个是尺寸随意改变空白板，其余的为各种固定尺寸及用途的工控板。工程名修改为“li1”,选择项目保存地址后，点击对话框底部的【OK】按钮,返回工程面板。接下来，需要新建一个原理图文件。3.1.2原理图文件的编辑工具1.原理图的界面在整个原理图界面上，左边是工程的面板；中间是一张标准图纸，制图就在上面进行；右边有三个菜单，其中一个是非常有用的“库”的菜单；上边是常用的工具及主菜单；下边是也有一些菜单，对初学者来说大部分不常用，值得指出的是在页面的右下角有一个菜单【快捷方式】，点击它会出现一个对话框，你可以快速查到对自己有用的菜单的快捷键方式，具体见附录。2.常用放置工具主菜单上的【放置（P）】菜单下的一系列工具是最重要的绘图工具。为了方便用户，设计者为这些工具的使用提供了快捷图标，即在桌面布局上默认放置了这些工具。值得注意的是在主菜单【放置(P)】>【线(W)】和【放置(P)】>【绘图工具中(D)】>【线（L）】是有区别的：前者具有电气性质，可以理解为电线；后者没有电气性质，可以理解为素描线。最重要的工具有：画线：连接管脚之间的连线。使用时点击该图标，找到一个连接管脚画线到另一个连线管脚即可。网络标号：所有放置同一网络标号的点都是等电位点。因此使用相同网络标号的点相当于连接在一起的。使用时鼠标左键点击该图标，鼠标上便有一个浮动图标，点击键盘的“Tab”键，打开网络标号的属性，修改网络名称即可。值得注意的是如果网络标号是诸如P0、P1这样带数字的编号，鼠标左键放置一次，网络标号数值就自动增加1。如果电路比较复杂，连线比较麻烦就可以使用网络标号来连接两个连接点。地和电源：地和电源是很重要的网络标号。“地”使用时点击该图标，鼠标上便有一个浮动图标，点击键盘的“Tab”键，打开“地”的属性对话框。“电源”使用时点击该图标，鼠标上便有一个浮动图标，点击键盘的“Tab”键，打开“电源”的属性对话框。在设计时，“电源”的类型也可以进行修改，当然不同的电源网络要使用不同网络名称。现在的许多设计，大型芯片都会有多个电源，如内核电源3.3V或者1.8V，端口电源5V或者3.3V。放置端口：这是电路对外连接的端口。使用时鼠标左键点击该图标，鼠标上便有一个浮动图标，点击键盘的“Tab”键，打开【端口】的属性对话框。放置图符、放置图符入口：这两个工具与层次电路的设计有关。关于这个内容我们放在随后的内容讲解。还有几个图标：这三个工具在大多场合已经不再使用，这里不再介绍。元件放置：可以实现元件的查找，但是这个工具应用并不是很多。我们一般元件的查找使用界面右边的【库...】菜单来完成。3.1.3.编译当原理图绘制好后，我们使用编译菜单可以对电路图进行ERC（电气规则）检测，发送错误信息进行电路整改；还可以生成网络链表。网络链表是我们进行制板过程中元件上板必要的一个信息条件。点击主菜单【Project】>【CompileDocumentli1.SchDoc】。或选中文件li1.SchDoc点击鼠标右键，在出现的菜单中选择【CompileDocumentli1.SchDoc】。这两种方式结果都是一样的。编译后，如果没有报错的Messages出现，就恭喜你通过了，否则根据提示修改错误。3.1.4.图纸定制在画图的时候，图纸的大小如果不重新设置，是默认的A4图纸，但有时候可能图很大或者图很小，这时就需要调整图纸的大小。点击菜单【设计(D）】>【文档选项(O)...】进入对话框的右边有一个【标准风格】的选项可以选择图纸的大小。当然还可以设置栅格、字体、图纸的样式、边框等的设置。大家可以尝试点选设置。3.1.5.生成PDF文件当设计完成，需要提交图纸给用户时，对方如果不是太专业的情况，不需要提供图纸的源文件，而是将设计转换为一个PDF文件给用户。点击主菜单【文件(f)】>【SmartPDF...】就会启动生成PDF的向导。考虑到生成PDF文件的通用性，工程文件中添加了一个PCB文件。继续点击菜单【Next(N)>(N)>】，进入保存的文件或项目,以及保存的地址设置。继续点击【Next(N)>(N)>】，进入选择项目中的文件。继续点击【Next(N)>(N)>】，进入选择是否要BOM（BillofMaterial）物料清单文件。继续点击【Next(N)>(N)>】，进入选择配置打印PCB文件的设置。继续点击菜单【Next(N)>(N)>】，进入选择需要添加的打印设置。继续点击菜单【Next(N)>(N)>】，进入选择PDF文件的结构。继续点击【Next(N)>(N)>】，进入PDF文件导出是否打开。继续点击菜单【完成】，进入打开生成的PDF文件。生成PDF的对话框内容都是可选的，也可采用默认设置。3.1.6.常用的快捷方式以下的快捷方式必须要记住，能够大大提供我们的工作效率。Shift

提高滚动速度Y

放置对象的时候沿着Y轴转X

放置对象的时候沿着X轴翻转Esc

从当前处理中退出End

刷新屏幕Ctrl+鼠标滚轮下(或PageDown)

缩小Ctrl+鼠标滚轮上(或PageUp)

在光标处放大(先定位到光标处,再放大)鼠标滚轮

上下滚动Shift+鼠标滚轮

左右滚动Ctrl+Z

撤销Ctrl+Y

重新执行Ctrl+A

全选单击

选中/取消选中光标上的对象右击

弹出浮动菜单或退出当前操作按住左键并拖动鼠标

在区域内选中按住左键

移动光标下选中的对象双击

编辑对象Shift+单击

从选中集合中添加或移除对象Tab

放置的时候编辑属性Ctrl+PageDown

调整视图以适合所有对象Space

移动对象时逆时针90°旋转/放置导线、总线、直线时切换转角模式Shift+Space

移动对象时逆时针90°旋转/放置导线、总线、直线时在放置模式间循环切换Ctrl+Space

拖动对象时顺时针90°旋转Shift+Ctrl+Space

拖动对象时逆时针90°旋转单击，长按Delete键

移除选中导线的一个顶点单击，长按Insert

为选中的导线添加一个顶点（其余的快捷方式请参考附录二）3.1.7元件自动编号当原理图元件较少的时候，我们对每一个元件进行单独修改编号是没有问题的，但是如果电路图元件较多，逐一编号就容易出错而且麻烦，这个时候就需要一次性自动对元件进行编号。我们需要对这些未编号的元件一次性性自动编号。点击主菜单【工具（T）】>【AnnotateSchematics...】，找到自动标识元件的命令。首先，在元件自动标识的对话框中，可以按照四种方式来标识元件的标号。注意【处理顺序】的四个选项，任选一个就好。其次，先点击按钮【更新更改列表】，进入到对器件进行修改标识对话框。点击按钮【接受更改(创建ECO)】，会打开EOC(EngineeringChangeOrder工程更改顺序)对话框。点击其中的【执行更改】按钮进入检测状态。最后，点击按钮【关闭】返回到原理图界面，可以看见所有的元件已经自动编号了。3.1.8元件的属性在从原理图到PCB的设计中，元件的属性的设置是非常重要的。我们任意双击其中一个三极管元件，可以打开元件的属性。其中：在Properties中1）Designator:元件的编号，原理图中不能有相同编号的元件。如Q1、U2等，可以通过手动或自动自动设置。数字前面大写字符代表器件类型。2）Comment:元件的注释。也可以设置显示与不显示。3）Description:描述。它与元件库中的元件描述是一样的。因此，对于元件，一定要注意修改元件的Designator编号和提供元件的封装。3.1.9层次电路的设计现在的设计都是模块化设计，自上而下。当一个电路过大时，我们需要对它进行电路拆分，即将一张大图分解成多个模块。层次原理图主要包括两大部分：顶层电路图和底层电路图。现在我们来举一个简单的例子。1）点击（放置图表符）工具，当鼠标上有个浮动的图标时，点击TAB键，打开它的属性。将其中的【标识】中的“Designator”更改为“电源”，【文件名】中的“FileName”更改为“电源.SchDoc”；点击按钮【确定】退出属性设置对话框，回到原理图编辑状态，画一个矩形框。2）点击（放置图纸入口）工具，当鼠标上有个浮动的图标时，点击鼠标左键将它放置到“电源”图符中；再双击该图符，打开它的属性。修改【名称】为“+12V”；当然还可以设置模块端口的类型、种类、I/O类型（包括不指定、输出、输入、双向）、锁定、字体、颜色等等。在模块放置“+12V”模块端口。同理，我们还可以设置“GND”模块端口。3）在当前编辑状态，点击主菜单【设计(D)】>【产生图纸(R)】。鼠标这时会变成一个十字形，在“电源”模块点击一下鼠标左键，立刻出现一个新的文原理图件“电源.SchDoc”，并且这个文件上有两个端口，一个是“+12V”和“GND”。接下来，我们就可以对电源.SchDoc”进行编辑了编译一下，可以看出这里的顶层电路图是“li1.SchDoc”和底层电路图是“电源.SchDoc”。3.2简单电路原理图的制作现在我们将通过一个简单的实例告诉大家如何设计一个原理图。3.2.1元件库的添加在原理图文件“li1.SchDoc”中编辑。由于这个电路图需要使用philips公司的8051器件，首先添加philips公司的元件库。点击编辑界面右边的菜单【库...】，进入对话框。点击对话框中的【Installed】下的【安装】按钮选项，选择下拉选项“InstalledFromFile…”；进入打开文件状态，找到在第二章下载下来的压缩库中的“PhilipsMicrocontroller8-Bit.IntLib”库进行添加。点击按钮【打开】就可以添加了，返回库操作对话框，选择【关闭】按钮就可以了。3.2.2原理图的制作1.元件的选取1）选择“库”操作面板下的“PhilipsMicrocontroller8-Bit.IntLib”库中的“P80C51FA-5N”元件，双击鼠标左键，鼠标上便有一个浮置的元件，可以在原理图编辑区放置一个该元件，点击鼠标右键，取消放置状态。双击P80C51FA-5N元件，进入元件属性编辑对话框，将Designator的属性修改为“U1”。2）发光二极管的选择在库中找到MiscellaneousDevices.IntLib，选择库中的LED3元件。双击鼠标左键后，点击键盘的“TAB”键，打开LED3的属性，修改Designator的属性修改为“D1”，关闭属性设置。在原理图编辑界面依次点击放置八个LED。3）电阻的选择在库中找到MiscellaneousDevices.IntLib，选择库中的Res2元件。双击鼠标左键后，点击键盘的“TAB”键，打开Res2的属性，修改Designator的属性修改为“R1”，Comment的属性修改为“4.7K”关闭属性。在原理图编辑界面依次点击放置9个Res2。4)电容的选择在库中找到MiscellaneousDevices.IntLib，选择库中的CapSemi元件。双击鼠标左键后，点击键盘的“TAB”键，打开CapSemi的属性，修改Designator的属性修改为“C1”，Comment的属性修改为“10U”关闭属性。在原理图编辑界面依次点击放置3个CapSemi。修改后面两个电容的容值为20p（双击C2或C3元件，修改属性对话框中的Comment的属性为“20p”，点击“OK”按钮关闭对话框即可）5）晶振的选择在库中找到MiscellaneousDevices.IntLib，选择库中的XTAL元件。双击鼠标左键后，点击键盘的“TAB”键，打开XTAL的属性，修改Designator的属性修改为“Y1”，点击“OK”按钮，关闭属性设置对话框。在原理图编辑界面点击放置1个XTAL。6）按钮的选择在库中找到MiscellaneousDevices.IntLib，选择库中的SW-PB元件。双击鼠标左键后，点击键盘的“TAB”键，打开SW-PB的属性，修改Designator的属性修改为“S1”，点击“OK”按钮，关闭属性。在原理图编辑界面点击放置1个按钮。7)16脚接口的选择在库中找到li1.IntLib（该库为自己设计，在元件的设计一章中建立），选择库中的”connector16”元件。双击鼠标左键后，点击键盘的“TAB”键，打开connector16的属性，修改Designator的属性修改为“U2”，点击“OK”按钮，关闭属性。在原理图编辑界面点击放置1个6脚接口器件。这样就完成了此电路图所需要的元件。2.元件布置及连接线现将元件按照功能模块排列好，然后使用连线工具，将需要连线的管脚连接起来。时使用电源和地的工具给出相应的电源和地在图中的连接。3.连接网络标号对于不方便连线的地方可以使用网络标号来连接，通过修改网络标号属性中的“网络”表达式即可，注意相同的网络使用同一个网络表达式。画好电路图。4.编译选中文件li1.SchDoc点击鼠标右键，在出现的菜单中选择【CompileDocumentli1.SchDoc】。编译后，如果没有报错的Messages出现，就恭喜你通过了，否则根据提示修改错误。5.提供器件清单电路画好后，我们很多时候需要提供设计器件清单。使用AD14的BOM（billofmaterials）表格输出可以方便的生成既标准又漂亮的元件清单。方法很简单，首先来到原理图编辑状态，点击主菜单【报告(R)】〉【BillofMaterials】。在对话框的中间可以看见所有元件的相关信息：描述、封装、编号、库中参考名等等，非常详细。点击左下角的【菜单】选项，在出现的菜单中选择【导出】进入保存对话框，可以采用默认设置。3.3多层电路的设计通过本节的学习，我们将掌握多层电路的设计。为什么要进行多层电路的设计是因为当电路图比较大，我们如果将它设计成一张图会显得比较凌乱，那么我们可以将整个电路系统设计成几个小的电路模块进行绘图。例如本节涉及的EP2C5T144C8开发板的设计。我们将整个系统电路图EP2C5T144C8.SchDoc分成4个部分功能模块：A.config对应电路图config.SchDoc，负责程序下载；B.core对应电路图core.SchDoc，负责普通功能端口；C.power对应电路图power.SchDoc，负责电源供电需要；D.U_MODULES对应电路图U_MODULES.SchDoc负责电路的声光报警；对于这种设计通常有两种方法，一种是自下而上的方法，另一种是自上而下的方法。前者是先完成底层电路的设计，再完成顶层电路的设计；后者是先完成顶层电路的设计，再完成底层电路的设计。我们一般会采用后者。3.3.1顶层电路的设计设计按照以下步骤完成。1.新建一个项目工程EP2C5T144C8.PrjPcb；再新建一个原理图文件P2C5T144C8.SchDoc。2.底层模块的设计在EP2C5T144C8.SchDoc文件画图界面的上方点击绘图工具（放置图表符），共放置四个。将其中一个模块双击，获得属性对话框。将属性中“文件”内容改为“config.SchDoc”；将“标识”改为“config”，即这个模块的名字是config，由它生成电路原理图文件名是“config.SchDoc”。以此类推，给出另外三个模块的修改。3.3.2底层电路的绘制1．生成底层电路图文件点击主菜单【设计（D）】>【产生图纸(R)】，鼠标变成十字形，移动鼠标点击config模，可以看见软件自动生成了一个文件“config.SchDoc”。接下来，可以按照此法生成另外三个模块的电路文件。大家可从工程面板上看出为什么EP2C5T144C8.SchDoc是顶层文件，而新建的四个config.SchDoc等文件却是底层文件。2、绘制底层文件电路图在Altera公司的集成库包中找到AlteraCycloneII.IntLib库进行添加。元件库添加完毕，在原理图界面的“库”面板中寻找EP2C5T144C8元件。可以看出，该元件被分成了9各部分，即partA-partI。从图config.SchDoc电路图可见，该图使用了其中的4个模块（partA-partD）。注意，在调用的时候每个模块属性设置“Designator”均设置成U1，它代表的是它们使用的是同一个器件的子模块。在图config.SchDoc中，还有另一个元件是MiscellaneousConnectors.IntLib库中的Header10X2元件。调用四次，它们的模块属性设置“Designator”分别设置成P1、P2、P3、P4。器件调用完成后，端口添加好连接用的网络标号，这样第一张原理图就完成了。接下来，按照上面的方法，我们可以完成config.SchDoc文件；可以完成power.SchDoc文件；可以完成_MODULES.SchDoc文件。以上的电路图中器件大家可能会比较好奇都是些哪些器件，我们只要点击主菜单【报告】下的【BillofMaterials】，可以看见的元件清单及所有元器件的相关信息。如果想获得这些器件，首先需要添加以下三个库，其次通过“查找”的方式查找各个元件。Libraries\Altera\AlteraEPCSConfigurationDevice.IntLib；Libraries\Altera\AlteraCycloneII.IntLib；Libraries\TexasInstruments\TIPowerMgtVoltageRegulator.IntLib单元教学日期第2次2017.5.9单元教学目标学习使用ALtiumDesigner软件设计PCB板单元教学内容（含重点、难点）手动制板的方法自动制板的方法单元教学方法课堂讲授+课堂讨论。课堂讲授:从实际应用出发，让学生使用专业软件绘图的意义。互动：请学生提出制板的步骤有哪些？课堂讨论：制板时会遇到什么问题？怎样解决？单元作业安排绘制一张PCB课后反思对于复杂电路图如何绘制PCB板教学单元的参考资料周波.电路CAD.重庆：重大出版社.2016.12课前准备情况及其他相关特殊要求了解电路板、元件等等知识教学过程：第4章PCB印制电路板的设计4.1 PCB的编辑界面4.1.1新建PCB文件我们需要在上一章用到的工程“li1.PrjPcb”下添加PCB文件。点击主菜单【文件（F）】>【New】>【PCB】，产生的PCB文件，我们可以鼠标左键选中“PCB1.PcbDoc”这个文件名，再点击鼠标右键，在出现的菜单中选择【Save】。在对话框给出文件保存的地址和文件名“li1.PcbDoc”,选择【保存】按钮。4.1.2 PCB文件的编辑工具1. PCB的界面在整个PCB界面上，左边是工程的面板；右边有三个菜单，其中一个是非常有用的【库...】的菜单；上边是常用的工具及主菜单；下边是也有一些菜单，对初学者来说大部分不常用。在下边菜单的上面有一些板层的显示：这些板层包括：Toplayer顶层Bottomlayer底层Mechanical机械层Keepoutlayer禁止布线层Topoverlay顶层丝印层Bottomoverlay底层丝印层Toppaste顶层焊盘层bottompaste底层焊盘层topsolder顶层阻焊层bottomsolder底层阻焊层drillguide过孔引导层drilldrawing过孔钻孔层multilayer多层但是对于大多数的初学者来说，我们必须掌握的有Toplayer、Bottomlayer、Topoverlay、Bottomoverlay、Keepoutlayer这几个板层，其余板层的作用见附录三所示。Toplayer主要用于顶层走线层，在双面板中大面积覆铜做成“地”层。Bottomlayer主要用于底层走线层，在双面板中大面积覆铜做成“电源”或“地”层。Topoverlay主要放置顶层的说明文字，不带电气性质。Bottomoverlay主要放置底层的说明文字，不带电气性质。Keepoutlayer禁止布线设置，很多时候是做板框设置用。在PCB中，不同的板层系统设置用不同的颜色显示，希望初学者不要随意改动颜色的设置。2.常用放置工具主菜单上的【放置（P）】菜单下的一系列工具是最重要的绘图工具。为了方便用户，设计者为这些工具的使用提供了快捷图标，即在桌面布局上默认放置了这些工具。值得注意的是【放置】菜单下有：（交互式布线连接）与（走线）的区别是：前者用于连接两个管脚之间有预拉线的走线，后者可用于除开上一种情况以外的画线（特别提醒：如果画板框，请使用“走线”的工具）。在图4-7的图中，可以清楚地看见，上一根连线使用“走线”工具，很容易将两个管脚（没有预拉线）连在一起；而后一根线使用“交互式布线连接”工具却不能将将两个管脚（没有预拉线）连在一起。另外，在有预拉线的管脚连线一定要使用“交互式布线连接”工具。双击这两个工具，打开的属性对话框都是一样的。可以设置线的宽度、板层和网络。如果属性中设置的板层是顶层、底层、中间布线层等走线层，那么线就有电气性质，否则没有电气性质。（放置焊盘）和（放置过孔）：前者用于直插式器件管脚的连接，后者用于两个走线层之间走线穿越用的。使用时点鼠标左键击该图标，鼠标上便有一个浮动图标，点击“Tab”键，打开它的属性对话框。可以看出，焊盘和过孔的两个明显区别：前者有网络标识，后者没有；前者默认的尺寸是大于后者的。将焊盘和过孔放置到PCB板看见显示，左边焊盘，右边过孔。(多边形敷铜)：这是很重要的工具。它是对整个设定区域除开有焊盘、过孔或有布线网络的部分敷一层铜。具体的应用在后面的例题中讲解。（放置填充）：这个工具用得不多，它是对整个设置区域除开有焊盘或过孔的部分直接敷一层铜。（放置字符串）：双击这个工具，打开的属性对话框，例如可以设置【文本】为“sichuanligong”在【层】为“TopOverlay”。点击【确定】按钮。（元件放置）：一般不选用这个工具，而是直接通过【库...】菜单来查找放置。使用方法与原理图中的元件放置工具类似。使用时，鼠标左键点击该工具，会打开元件放置对话框，在框中我们直接选择放置封装，也可以选择放置元件。选择放置元件时，点击【元件详情】下的库查找按钮，进入浏览库对话框。我们可以通过查找各个集成库找到我们要的元件，进行放置，例如在MiscellaneousDevices.IntLib集成库中选择Bridge2器件，点击【确定】按钮关闭当前的对话框，返回，继续点击【确定】按钮关闭对话框，就可以在PCB板上直接放置它的封装。选择放置封装时点击【封装（F）（F）】旁边的库查找按钮，打开浏览库，直接在库中选择各种封装进行添加即可。总结：使用这个工具进行添加元件可以不用画原理图而直接进行制板的工作。（坐标）：显示当前鼠标坐标点位置。尺寸工具：这时可以进行各种尺寸的测量和设计。其中，“基线”、“中心”、“角度”、“半径”都挺有用的。大家试试就知道了，这里不再多论述了。禁止布线：各种禁止布线的区域设置，对于自动布线中某些区域不布线的设置是有用的。3．其它工具在PCB中还有很多非常重要的工具，如板框设置、元件上板、布线规则等等，我们将在后面的例题讲解中学习。4.2PCB的制作在这一节我们使用第三章的“li1.SchDoc”文件中的原理图进行制板。步骤包括：4.2.1 更改PCB板(图纸)大小PCB文件一旦建立，系统图会默认一个板框，但是这个板框往往大小不符合我们的需要，这个时候就需要修改板框的大小。下面介绍两种改变板框大小的方法。方法一：直接修改法。双击项目操作面板里的li1.PcbDoc文件名，打开该文档。这样生成的板框是双层布线板，简称双层板。需要多层板的时候需要使用板框向导完成。在出现的PCB界面，有一个默认的板框，如果这个大小不符合你的设计需要就必须重新定义板框的大小。以前的版本都是直接在菜单栏里的，点击菜单【设计（D）】，就可以看到【重新定义板框大小】的选项，然后再画就可以了，但是AD14里，不可以这样！正确做法是：点击数字键“1”，就会看到板框界面变绿了。这时候你再去点击菜单栏里的【设计（D）】，就可以看到（RedefineBoardShape）【重新定义板框形状（R）】选项。当然按下数字键“1”后，也可使用快捷键“D”+“R”，就会看到鼠标的光标变成了十字形。这时候拖动十字光标，即可拖出你需要的板形了，我画的边框是矩形的，要是想画圆弧，就按shift+Space键即可在要不要角度（0度、45度、90度）走线间变换。定义好板形后，在按数字键“2”即可回到2D的布线页面。方法二：直接生成法。这个方法可以直接生成一个你想要大小的板框。这里要使用板框向导。1.首先在工程面板左下角的【Files】面板上找到【从模板新建文件】中的最后一项【PCBBoardWizard...】，鼠标左键点击后会点开一个【PCB板向导】。在话框点击底部的【下一步（N）>>（N）】按钮，进入新对话框进行板二框单位的选择。单位设置为公制的。在对话框二中点击底部的【下一步（N）>>（N）】按钮，进入对话框三进行各种标准的板型板框选择；如果你想自己定义一个板框，可以选择左边框中的第一个选项“custom”(用户自定义)。在对话框三中点击底部的【下一步（N）>>（N）】按钮，进入的对话框四进行板框的形状，板框的尺寸（这里选择为矩形，宽度和高度均设置为100mm）的设置。如果板框不需要打孔、切掉角、尺寸线、比例等等可以把右边框图中的选项勾掉。在对话框四中点击底部的【下一步（N）>>（N）】按钮，进入对话框五设置电路板的板层数。默认为4层，两层为信号层，两层为电源层。在我们的学习过程中，很多时候用到的是单面板和双面板。如图我们设置成两层板。在对话框五中点击底部的【下一步（N）>>（N）】按钮，进入对话框六设置的是过孔，由于前面选择的双面板，因此在这里设置的应该是“仅通过的过孔”；如果前面设置的是4层板，这里需要选择的是第二个选项。在对话框六中点击底部的【下一步（N）>>（N）】按钮，进入对话框七设置的是电路板元件的类型和布线类型。如果是贴片器件多，则选择“表面装配元件”；如果是过孔式器件，则选择后面的“通孔元件”。器件不是很多就放到一个板层上，否则放到两个板层。在对话框七中点击底部的【下一步（N）>>（N）】按钮，进入对话框八设置的是线和过孔的尺寸，没有特殊要求，可以使用默认设置。在对话框八中点击底部的【下一步（N）>>（N）】按钮，进入图对话框九。向导完成，点击【完成（F）(F)】就可以自动生成一块你需要的电路板的板框了。4.2.2元件上板在第三章的最后，我们已经完成了电路图和项目的编译，现在在PCB的主菜单中点击菜单【设计(D)】>【ImportChangesFromli1.PrjPcb】。出现的【工程更改顺序】对话框，显示的是添加的元件和添加的网络。点击【执行更改】按钮，进行检测。如果没有错误时，点击【关闭】按钮，就可以看到所有元件出现了，但是元件都出现在板外的一张红色的“Room”上，等到将原件全部移入板上就可以删除这个“Room”。一张图会有一张“Room”。而且原理图中有连线的地方在这里都有预拉线连接，注意预拉线不是真正的布线。接下来，我们将元件移到板框中，移动元件时，如果元件少，咱们可以一个一个地移动，但是当电路很复杂时，这样移动元件将是一件很痛苦的事情。这里有一种简便的方法介绍给大家。首先先选中原理图li1.SchDoc中的电阻R1~R8和发光二极管D1~D8。然后回到li1.PcbDoc，可以发现其中的电阻R1~R8和发光二极管D1~D8元件被选中了，这时鼠标左键点中选中的元件将它们拖至板框的相应区域。将电阻R1~R8和发光二极管D1~D8摆放成想要放置的最终状态。依次在原理图中选择相应的模块，在PCB中将元件拖动至板框中排布好，删去红色的膜部分。我们可以发现板框设置大了些，这时如果你愿意，可以重新设置板框的大小（重新修改板框尺寸不会影响元件上板的状况）。4.2.3布线规则设置元件上板后，我们接下来完成布线的设置。布线可以使用自动布线，也可以使用手动布线。自动布线是在布线规则设置中设置好你想要布线的一些约定，然后软件帮你自动分析和连线；手动布线指的是上板元件之间的连线需要你自己分析和连线。下面我们学习布线规则的设置。点击主菜单【设计（D）】>【规则(R)…】，打开【PCB规则及约束编辑器】设置对话框，。该对话框左侧显示的是设计规则的类型，共分10类。DesignRules(设计规则)是AD软件根据设计人员的各种参数设置自动完成制板用的设计规则。DesingRules包括Electrical（电气类型）、Routing（布线类型）、SMT（表面粘着元件类型）规则等等，右边则显示对应各项设计规则的具体设置参数。对于具体的电路可以采用不同的设计规则，如果是设计双面板，很多规则可以采用系统默认值。在每一个规则上点击鼠标右键，出来一组菜单，实现对这个设计规则的基本操作有：新规则、删除规则、重复的规则、导出和导入规则等。我们很多时候要用到的是【新规则】。通过【新规则】的添加相当于在添加制板过程中的特殊处理要求。下面，将分别介绍各类设计规则的设置和使用方法（略）。4.2.4PCB布线设置好布线规则后，我们就可以进行布线操作了。布线分为自动布线和手动布线。我们仍然以li1.PrjPcb为例。1. 自动布线1）点击文件“li1.PcbDoc”文档主菜单【自动布线(A)】>【全部（A）…】，会出现下布线设置报告对话框。在对话框中，可以看见布线设置检测结果和布线设置内容（无错误无警告但是有提示，在这里暂且忽视这个问题），选择【RouteAll】按钮，很快我们就可以看见布线器自动布线开始并很快结束了，同时进行的还有一个“消息管理器”。自动布线结果。可以注意到右上角有一个绿色部分，这个问题暂时不用管它。2）修改部分走线。如果我们认为自动布线不符合自己的想法，我们可以修改其中的部分走线。我们需要点击工具栏上的（交互式布线连接）工具，点击需要修改的连线进行重画；画好后，点击鼠标右键退出画线状态，同时可以消除原来的连线。2. 手动布线手动布线虽然麻烦些，但是有些电路板设计要注意的内容却是布线规则没有给出的，因此自动布线的电路板就不会按照你的愿望来实现。通常的模拟电路和数字电路中，信号走线的长度越短越好，比如电路中的差分信号线，要求不仅越短越好，并且平行走线，可以防止外界的干扰和信号同步。另一些场合，例如数字电路中并行数据的传输，考虑通信协议的时序问题，建议并行线要等长。还有些场合，比如遥控器或者收音机中，我们需要画一根长线代表小电阻或接收天线，这样可以节约成本。因此，对待特殊情况我们要特殊处理，这个时候手动布线是不错的选择。1）.在元件刚上板的状态，我们点击工具栏上的（交互式布线连接）工具。我们可以选择其中的某些网络先进行手工布线。2)对剩余网络自动布线。点击文件“li1.PcbDoc”文档主菜单【自动布线】>【全部】菜单。注意对话框中要选中右下方的【锁定已有布线】选项，点击【RouteAll】按钮，布线结果。这样完成的PCB会保留用户自己手动绘制的网络部分。当然电路中的所有预拉线都可以由用户自己手动布线完成。4.2.5电路板敷铜步骤：1）.当电路布好线后，点击工具栏上的“”（放置多边形平面）工具进入【多边形敷铜】对话框。【填充模式】选择“solid”；【属性】区块敷铜选在“TopLayer”，注意一定要将【IsPoured】选项选中；【网络选项】区块中【连接到网络】选择为“GND”；【移除死铜】选项选中。设置好后，点击【确定】按钮。2）.关闭图4-83，鼠标上会带有一个十字型图标，在PCB上找到一个起点，绘出一个需要敷铜的闭合区域后，点击鼠标右键结束敷铜区域的设置。再点击鼠标左键，得到一个大面积接地敷铜的PCB板。3）.如果你想把覆铜设计成网格状的，我们需要修改“多边形敷铜”对话框中的选项。【填充模式】选择“Hatched”；轨迹宽度、栅格尺寸、包围焊盘宽度、孵化模式可以选择默认设置；【属性】区块将敷铜选在“TopLayer”，注意一定要将【IsPoured】选项选中；【网络选项】区块中【连接到网络】选择为“GND”，【移除死铜】选项选中。设置好后，点击【确定】按钮。有的同学在设计过程中发现，敷铜后的板子少数区域可能是绿色的，在这个例题中可以择主菜单【工具（T）】>【复位错误标志(M)】，可以看见绿色不见了。其实问题是没有解决的，只是隐藏了。在下一节的例题中，我们会仔细讲解这个问题。4.2.63D显示PCB设计好以后，我们会希望看看板子的3D视图。方法一：按快捷键“3”，可以显示3D界面。方法二：点击主菜单【察看(V)】>【切换到3维显示】，可以显示3D界面。注意：如果一手按住shift键，一手按住鼠标右键拉动鼠标即可旋转视图；如果一手按Ctrl键，一手按住鼠标右键拉动鼠标即可放大或者缩小视图。9．课程要求9.1学生自学的要求学生课后查阅相关的画图软件设计方法，包括画图、PCB制板、调试方法。9.2课外阅读的要求学生课后不仅要翻阅应该学习的课本参考书，还需要参考相关学科的书籍，做到学有所用。9.3课堂讨论的要求在设计时候，经常发挥学生的主观能动性，自己根据理论判断结果的正确性，这需要学生经常在设计的时候展开讨论。9.4课程实践的要求数字电路一门实践性很强的课程，加强工程训练，特别是技能的培养，对于培养工程人员的素质和能力具有十分重要的作用。在电子信息类本科教学中，数字电路课程设计是一个重要的实践环节，它包括选择课题、电子电路设计、组装、调试和编写总结报告等实践内容。通过课程设计要实现以下两个目标：第一，让学生初步掌握电路系统的试验、设计方法。即学生根据设计要求和性能参数，查阅文献资料，收集、分析类似电路的性能，并通过组装调试等实践活动，使电路达到性能指标；第二，课程设计为后续的毕业设计打好基础。10.课程考核方式及评分办法10.1出勤（迟到、早退等）、作业、报告等的要求上课不迟到不早退；实物装置独立完成；报告数据真实，结论分析得当。10.2成绩的构成与评分规则说明总成绩评定：五分制记分标准：平时成绩占30%，制作成绩占30%，报告占40%平时成绩组成：由考勤组成，缺一次扣10分制作部分：完成好的90分以上，根据制板质量加分；完成部分功能的75以上，根据功能完成情况加分；未完成的75以下，根据具体情况扣分。报告部分，内容清晰，功能完整的90-95分；缺少实验结果分析的扣10分；缺少功能描述扣10分；缺少标准电路图（原理图及PCB）的扣5分。11.学术诚信以下行为均视为违反学术诚信，包括考试作弊、杜撰数据信息、引用、抄袭论文，协助他人作弊。作弊是指任何利用或企图利用不诚实，欺诈或未经认可的手段，获取学分的行为。学生违反任何学术诚信行为将按照教务处有关规定给予相应的处罚。12．课堂规范12.1课堂纪律(1)上课期间关闭手机，或调至振动模式。(2)不准将食物和饮料带进教室。(2)考试严禁使用手机、掌上电脑，及其他电子设备。12.2课堂礼仪1、教师应在备好课的基础上，遵循教学原则和规律，运用有效的教学方法和手段，讲好每一次课。2、教师上课应做到：教态端庄、举止大方、着装整洁、爱护学生、严格课堂纪律，注意学习动态，检查学生出勤，做到为人师表、教书育人。3、提倡教法改革，充分发挥学生的主体作用，师生互动的作用，着重培养学生的自学能力、分析问题能力和解决实际工作问题的能力。4、课堂教学具体要求为：（1）时间分配：通常每学时45分钟，每次课两学时。①组织教学、复习提问5～10分钟。②讲授新课70～75分钟。③归纳小结，布置作业5～10分钟。（2）教师讲授理论知识时要概念准确，条理清晰，重点突出，富有启发性。（3）教师传授专业技能时应严格遵守有关标准和规则，进行集中示范，巡回指导，不断探索和总结先进的技能教学法。（4）教师授课应合理利用电教手段和设备，以及计算机多媒体技术，声像合一、图文并茂，把传授的知识和技能形象化、实物化，增强教学效果。（5）提问