2023年pcb实验报告范文

课程设计报告

运用AltiumDesigner设计

单片机实验系统PCB板

学院城市轨道交通学院

专，业电气工程与自动化

班，级10控制工程

学，号__________

姓,名方玮

指导老师刘文杰___________

完毕时间2023-05-21

目录

一、设计目的

2

二、设计方案

2.1、设计流程图

2

2.2、板层选择2

2.3、元件封装

3

2.4、布线方案4

三、原理图的绘制

3.1创建新的PCB工程4

3.2创建新的电气原理图5

3.3添加电路原理图到工程当中5

3.4设立原理图选项5

3.5电路原理图绘制6

3.5.1加载库和元件6

3.5♦2'置：）G彳牛••••••••••♦♦♦♦♦

7

3.5.3绘制电路

9

3.5.4注意事项1

1

3.6编译工程

14

四、PCB板的绘制

4.1创建新的PCB文献15

4.2在工程中添加新的PCB16

4.3将原理图的信息导入PCB

17

4.4PCB的绘制

17

4.4.1元件放置17

4.4.2规则设立18

4.4.3手动布线

19

4.4.4规则检查2

1

五、实验心得体会2

3

六、附录1原理图24

七、附录2PCB图25

运用A1tiumDesigner设计单片

机实验系统PCB板

一、设计目的

1.培养学生掌握、使用实用电子线路、计算机系统设计、仿真软件的能力。

2.提高学生读图、分析线路和对的绘制设计线路、系统的能力。

3.了解原理图设计基础、了解设计环境设立、学习AltiumDesigner软件

的功能及使用方法。

4.掌握绘制原理图的各种工具、运用软件绘制原理图。

5.掌握编辑元器件的方法构造原理图元件库。

6.纯熟掌握手工绘制电路版的方法。

7.掌握绘制编辑元件封装图的方法，自己构造印制板元件库。

8.了解电路板设计的一般规则、运用软件绘制原理图并自动生成印制板图。

二、设计方案

2.1设计流程图___________________

相捉文物杨制住守住

।口

给制由由盛I百理医1

根据文物桁制作时聒

T

导入P丁CR外带II印入桁

npIrI椅洲I

2.2板层选择

根据层数分类，印制电路板可分为单面板、双面板和多层板。

（1）单面板

单面印制电路板只有一面有导电铜箔，另一面没有。在使用单面板时,通常在

没有导电铜箔的一面安装元件，将元件引脚通过插孔穿到有导山铜箔的一面，导

电铜箔将元件引脚连接起来就可以构成电路或电子设备。单面板成本低，但由于

只有一面有导电铜箔,不合用于复杂的电子设备。

(2)双面板

双面板涉及两层:顶层(TopLayer)和底层(BottomLayer)。与

单面板不同，双面板的两层都有导电铜箔，其结构示意图如图2T所示。双面板

的每层都

可以直接焊接元件，两层之间可以通过穿过的元件引脚连接，也可以通过过孔实

现连接。过孔是一种穿透印制电路板并将两层的铜箔连接起来的金属化导电圆

孔。

图2-1

(3)多层板

多层板是具有多个导电层的电路板。多层板的结构示意图如图2—2所示。

它除了具有双面板同样的顶层和底层外，在内部尚有导电层，内部层一般为电源

或接地层，顶层和底层通过过孔与内部的导电层相连接。多层板一般是将多个双

面板采用压合工艺制作而成的，合用于复杂的电路系统。

TotalHeight(4

Core(12.6mil)

Prepreg(12.6mil)

Core(12.6m町

BottomLayer->

图2-2

根据实物图的规定，我们选用的是双面板。

2.3元件封装

印制电路板是用来安装元件的，而同类型的元件，如电阻，即使阻值同样，也

有大小之分。因而在设计印制电路板时，就规定印制电路板上大体积元件焊接孔

的孔径要大、距离要远。为了使印制电路板生产厂家生产出来的印制电路板可以

安装大小和形状符合规定的各种元件,规定在设计印制电路板时，用铜箔表达导

线，而用与实际元件形状和大小相关的符号表达元件。这里的形状与大小是指实

际元件在印制电路板上的投影。这种与实际元件形状和大小相同的投影符号称为

元件封装。例如，电解电容的投影是一个圆形，那么其元件封装就是一个圆形符

号。根据这次实验的规定，我们选择的穿孔式的封装。

实物图元件封装图

图2—3左为实物图，右为元件封装图

2.4布线方案

(1)采用手动布线法。此方法的每一个环节都需要人为操作，要想布出一个既美

观又实用的PCB图，那是需要花费大量的时间和精力的。但就目前的技术而言,

以质量为前提条件,手动布线是最常用的一种方法。

(2)采用自动布线法。将元件的位置摆放好后，便可使用系统内部的自动布线

功能，几秒内就可将一个庞大的复杂的电路布线成功,但可惜的是，布出来的P

CB图效果极差，导线的走线极不平滑，会有尖角产生，两个相距很近的连接在

一块儿的焊盘,也也许会被绕了一大圈后才干连上，这也是用机器布线的一大弊

端。

在两种方法的比较之下，我决定选择手动布线，第一，自己第一次学习使用这

个软件只有实际操作了才干学得更好,第二，自动布线存在诸多弊端，既不美观

又不实用。

一、原理图的绘制

3.1创建新的PCB工程

在AltiumDesigner里，一个工程涉及所有文献之间的关联和设计的

相关设立。一个工程文献，例如xxx.PrjPCB,是一个ASCII文本文献，它

涉及工程里的文献和输出的相关设立，例如，打印设立和CAM设立。与工程无关

的文献被称为“自由文献与原理图和目的输出相关联的文献都被加入到工程

中，例如PCB,FPGA,嵌入式(VHDL)和库。当工程被编译的时候，设计校验、

仿真同步和比对都将一起进行。任何原始原理图或者PCB的改变都将在编译的时

候更新。所有类型的工程的创建过程都是同样的。本章以PCB工程的创建过程为

例进行介绍,先创建工程文献，然后创建一个新的原理图并加入到新创建的工程

中，最后创建一个新的PCB,和原理图同样加入到工程中。作为本章的开始，先

来创建一个PCB

工程，如图3-1所示：

〔Projects

Workspacel.DsnWrk▼Workspace

PCB_Proiect1.PriPCBProject

⑥FileViewOStructureEditor

!PCB_PH)iecHRiPCB

・NoDocumentsAdded

图3-1PCB工程的创建

1.选择File>>New>>Project»PCBProject,或在Files面板的内Ne

w选项中单击BlankProject(PCB)(,假如这个选项没有显示在界面上则从Sys

tem中选择Files。也可以在AltiumDesigner软件的HomePage的P

ickciTask部

分选择PrintedCircuitBoardDesign,并单击NewBlankPCBP

rojecto

2.显示Projects面板框显示在屏幕上。新的工程文献PCB_Project

1.PrjPCB

已经列于框中，并且不带任何文献,如图3-1所示。

3.重新命名工程文献（用扩展名.PrjPCB）,选择File>>SaveProje

ctAso

保存于在想存储的地方，在FileName中输入工程名并单击Save保存。

3.2创建新的电气原理图

通过下面的环节来新建电路原理图：

1.选择File>>New>>Schematic,或者在Files面板内里的New

选项中单击SchematicSheet0在设计窗口中将出现了一个命名为Sheet

l.SchDoc的空白电路原理图并且该电路原理图将自动被添加到工程当中。该

电路原理图会在工程的SourceDocuments目录下。

2.通过文献File>>SaveAs可以对新建的电路原理图进行重命名，可

以将通过文献保存导航保存到用户所需要的硬盘位置，如输入文献名字Multi

vibrator.SchDoc并且点击保存。

当用户打开该空白电路原理图时，用户会发现工程目录改变了。主工具条涉

及一系列的新建按钮，其中有新建工具条，涉及新建条目的菜单工具条，和图表

层面板。用户现在就可以编辑电路原理图了。

用户可以自定义许多工程的外观。例如,用户可以重新设立面板的位置或者

自定义菜单选项和工具条的命令。

现在我们可以在继续进行设计输入之前将这个空白原理图添加到工程中，如

图3—2所示:

(XAiHu*nDwitner5Hs<WocMulttv»bt«tar.PrFC9-1IMMHfaAlllamIUnitedO©陶

图3—2新建电路原理图

3.3添加电路原理图到工程当中

假如添加到工程中的电路原理图以空文档的形式被打开，可以通过在工程文

献名上点击右键并且在工程面板中选择AddExistingtoProject选项，选

择空文档并点击Open。更简朴的方法是，还可以在Projects面板中简朴地

用鼠标拖拽拉空白文档到工程文档列表中的面板中。该电路原理图在Source

Documents工程目录下，并且已经连接到该工程。

3.4设立原理图选项

在绘制电路原理图之前要做的第一件事情就是设立合适的文档选项。完毕下

面环节：

1.从menus菜单中选择Design>>DocumentOptions,文档选项

设立对话框就会出现。通过向导设立，现在只需要将图表的尺寸设立唯一改变的

设立只有将图层的大小设立为A3。在SheetOptions选项中，找到Sta

ndardStyles选项。点击到下一步将会列出许多图表层格式。

2.选择A3格式，并且点击OK,关闭对话框并且更新图表层大小尺寸。

3.重新让文档适合显示的大小,可以通过在中选择View>>FitDocumen

to在Altium中，可以通过设立热键的方法让菜单处在激活状态。任何子菜单

都有自己的热键用来激活。

例如，前面提到的View»FitDocument,可以通过按下V键跟D键来

实现。许多子菜单，比如Eidt>>DeSelect能直接用一个热键来实现。激

活Eid>>DeSelect>>A11onCurrentDocument,只需按下X热键，并

且按下S热键即可。

下面将介绍电路原理图的总体设立。

1.选择Tools〉〉SchematicPreferences,来打开电路原理图偏

好优先设立对话框。这个对话框允许用户设立合用于所有原理图定的为全球局配

置参数的偏好设立,合用于所有原理图。

2.在对话框左边的树形选项中单击Schematic-DefauItPrimitive

s,激活并使能Permanent选项。单击OK以关闭该对话框。

3.在您开始设计原理图前,保存此原理图，选择File»Save[快捷键：F,

S]o

3.5电路原理图绘制

3.5.1加载库和元件

AltiumDesigner为了管理数量巨大的电路标记，电路原理图编辑器提供

了强大的库搜索功能。虽然元件都在默认的安装库中，但是还是很有必要知道如

何通过从库中去搜索元件。按照下面的环节来加载和添加图6-3电路所需的库。

一方面我们来查找型号为2N3904的三极管。

1.点击Libraries标签显示Library面板，如图3—3。

2.在Library面板中点击Searchin按钮,或者通过选择Tools>>Fin

dComponent,来打开LibrariesSearch对话框，如图3-4所示。

3.对于这个例子必须拟定在0ptions设立中，Searchin设立为

Componentso对于库搜索存在不同的情况，使用不同的选项。

4.必须保证Scope设立为LibrariesonPath并且Path包含了

对的的连接到库的途径。假如在安装软件的时候使用了默认的途径，途径将会是

Libraryo可以通过点击文献浏览按钮来改变库文献夹的途径。对于这个例

子还需得保证IncludeSubdirectories复选项框已经勾选。

5.为了搜索所有3904的所有索弓|,在库搜索对话框的搜索栏输入'*39

04*'。使用*标记来代替不同的生厂商所使用的不同前缀和后缀。

6.点击Search按钮开始搜索。搜索启动后，搜索结果将在库面板中显示。

图3—3库面板图3-4搜索框

7.点击Misce11aneousDevices.IntLib库中的名为2N3904的

元件并来添加它。这个库拥有所有的可以运用于仿真的BJT三极管元件标记。

8.假如选择了一个没有在库里面安装的元件，在使用该元件绘制电路图前,

会出现安装库的提醒。由于MiscellaneousDevices已经默认安装了，所以

该元件可以使用。在库面板的最上面的下拉列表中有添加库这个选项。当点击在

列表中一个库的名字，在库里面的所有元件将在下面显示。可以通过元器件过滤

器快速加载元件。

3.5.2放置元件

在库面板中，选中待添加的元件，单击“PLACEXXX”放置元件,如图3-5o

Libraries▼卡

Ubranes...|Search...|PlacePWR2.5|在放置元件中可以进行一下：

MiscelaneousComedors.InlLib[ComponentVie]▼|…

“EA、Space^ShiftSpace旋转元件

ComponentName1-

(JSocket

:OSMBB、X、Y翻转元件

•ORCA

；OPWR2.5

JPS2-6P1NC、Tab修改元件属性

：UPlijnArMafe-

D、G切换捕获栅格(10、5、1)

E、鼠标左键单击放置元件

F、鼠标右键单击停止放置

图3-5

a.元件属性：

1、可以在放置元件时按“Tab”键修改

2、也可以在放置好的元件双击修改

ComponentProperties

Ptopetbes

ParamefcrUoiUIMC74HC39M>

Deagriator[■।liViaUe[3locked

NameValk*9Type

CccnmcntMC74HC393AD@leviable□CodeJPCSOIC127P600USTRING

□Codc_JEDECMS012-A8STRING

>>JPart1/2HLocked□ConponenU-rklDescnpbonMenutaclireiLinkSTRING

Co»rpOf»nlL<ik1URLhtlpZ/www.oreemiccm/STRIHG

DeeciiplnnDM4-SlageBndtyRippleCourtet□

□CwponeNLrk2D&ai而cnDatasheetSTRING

UniqueId匝而Q而□3ponen*br*2URlhttpZ/MWAfon$e(nicc<iVpub/ColatcralSTRING

DatosheetVenionM«-2000STRING

即$S&rdVI□

□LAlMlReveionDate1^pi-200eSTRING

Lb<aryLrk□LatestReveioiNoteIPC-7351FootptiMAd<fedSTRING

DesgnItemIDMC74HC333ikD屏华e:□PdckageDtMcnpiMjn14^nSmalOutlncIrtegraledCrcuit1,STRING

□PackageRefeience751A-O3STRING

•/LbiaiyNaiYeONSemiLogicCotr*e«lnitib

□|Rjbhhed|lSAp).2O0e|$[RING

PubJshaAlbumLiffttedSTRING

|岫“||R«w^.||E%|[柚atRUft.1

StbDeaoiLinks

Si4>PtciectHone

CcnfgjiaboiHorn

Qiacheal

LocabonX1250Y1010

Orientatnn180De^ee!m日LocAed

M心I-meJ-IK)LockPmtJMnaed

EShowAlPk»»OnSheet(EventHidden)

ELocalCOIOK

LEa2J[OKIL_Canal」

图3—6元件属性的修改

b.电阻电容等无源元件的属性：

1、无源元件的参数列表中，一般具有“Value”参数,它同时是元件的仿真

参数，一般应将元件数值写在“Value”参数中，并设立为“Visible”

2、“Comment”用于填写元件型号，对于一般阻容元件无具体型号的,

可将其设立为参数引用“Value”并隐藏

3、电阻的功率、电容的耐压等参数，可在参数列表中添加新的自定义参数

Parameter:fatRI4•Res2

(

Deana«xRMjOVohte-LockedVistieNameVirfueType

B

Commeri：三£JV«tUeLatesIRex-isnnDale17JU-2002STRING

□LateslRevtsnnNoieR^eledsedl«D>4PPlrttamSTRING

Part1/1■Locked

□

DextptionReaaot□

UnqueMR8J0YKEA[

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出ayLrk

DeagnItemIDRet2|[j3wo；e]

0Lt»«yNameMiicelarecujDevicejInlLb

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Mode"oimal|•|幽LockRm□Minwed

__ShowAlPrwOnShoe)(EveniHidden)

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ElocdCoicctAJd，[Hcfflwt..,J|知，|

；Edi"I盛IIWI

幺g>VMari

图3-7电阻电容等无源元件的属性的修改

C.元件的封装选择

1、对于集成库里的元件，一般封装已经选定，不用关心

2、对于自己绘制的元件,若绘制库时未指定封装,可在绘制原理图时指定

3、可在元件属性对话框右下方的“Add"-"Footprint"添加封装或选

定已有封装单击“Edit”编辑已有封装，如图3—8所示:

ComponentPropertiesTvs

Propwties

ParametersfaS?•SWDPDT

Designate*S'VVisible□LockedVisibleNameValueType

^deJPCSOT26A-6STRING

PCBModel

deJEITASC-74STRING

estRevrsionDale29-Maj>-2O(J9STRING

FootprintModel

estRevisionNoteIPC-7351FootprrlAddedSTRING

NameSOT2GA-6L|Browse..|PiiMap...ckageDescription6-PinSOT-23Package0.95mmPitch.；STRING

ckageRelerenceSOT23-6STRING

Desciipbon,Body2.9x1.6mm,Pilch0.95mmzLeadSpan2：7inm,IPCHighDensily.

BrowseLibraries

PCBLibrary

aAny

Libraryname

Librarypath

Usefootp(irtfromcomponentlibraryMiscellaneousDevices.Inti

SelectedFootprint

Foundin:DAALTIMETERDESIGNER\Lib<ary\MiScellaneousD

图3-8元件封装的编辑

3.5.3绘制电路

a.放置一些元件之后,开始绘制电路。

1.鼠标变成十字光标，移动光标，根据电气栅格，当光标捕获到一个具有

电气意义的连接点时,灰色小斜十字会变大变红,然后单击开始绘制；也可在任意

空白区域开始绘制

2.移动光标，绘制出导线，默认情况下导线只会90度拐弯，这时：“Sp

ace”：更改出线方向（先水平或先垂直）「'ShiftSpace"：更改拐弯角度

（90度、45度、任意角度）；“Tab”：更改导线属性（粗细、颜色等），不建议

更改!

3.绘制导线时,捕获到电气连接点时,单击完毕绘制，未捕获到电气连接点时,

单击拟定一段导线，继续移动光标可继续绘制。

b.检视器面板：

1.通过检视器面板可以查看和修改选定的单个（或多个）对象的属性（共有属

性）

2.通过检视器面板修改元件属性和在元件属性对话框里修改效果是同样的

c.查找相似对象对话框

1.查找相似对象对话框可以通过右键菜单调出，如图3—9所示。

2.可以通过指定用于匹配的属性项和属性值来查找具有相同属性值的相似

对象。

FindStfnihrOfa^ect1

f

Q*C4SfMCrfK