Altium_Designer09实验实训指导书

实验指导

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目 录

实验一 原理图设计基础 .................................................................................................................... 1 实验二 电路原理图设计进阶 ............................................................................................................ 6 实验三 绘制原理图元件库 ................................................................................................................ 9 实验四 印刷电路板设计 .................................................................................................................. 14

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一．实验目的

1.认识Altium Designer 09窗口界面 2.熟悉原理图设计环境

3.熟悉原理图设计步骤和方法 4.掌握原理图元件库的使用 二．实验内容

绘制单片机基本应用电路原理图

实验一 原理图设计基础

三．实验步骤 1．新建项目文件

1）执行菜单命令【文件】→【新建】→【项目】→【PCB 工程】，执行完后在Project工作面板中将出现如图1-1所示项目文件。

2）执行菜单命令【文件】→【保存工程】 ，弹出保存路径菜单，确定保存路径和输入项目文件名为“单片机基本应用电路” 保存。如图1-2所示。

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图1-1 新建项目文件 图1-2 保存项目文件

2．新建原理图文件

执行菜单【文件】→【新建】→【原理图】，在Project工作面板的项目文件下新建一个原理图文件Sheet1.Schdoc，保存为“单管放大电路.Schdoc”保存后效果如图1-3所示。

图1-3 新建并命名原理图文件 图1-4 原理图图纸设置对话框 3．原理图图纸设置

执行菜单【设计】→【文档选项】，弹出【文档选项】对话框。如图1-4所示，图纸类型设置为A4，显示标准标题栏，可视栅格、捕捉栅格均设置为10，电气栅格设置为4。 4．装载原理图元件库

电路中所包含的元件类型有：电阻、电容、三极管。这些常用的元件在集成库Miscellaneous Devices.IntLib中都可以找到。默认情况下，创建原理图文件时，该库会自动加载，若在库列表中无此元件库，可通过下面方法加载。

在Libraries工作面板上单击【库…】 ,弹出如图1-5所示对话框。

单击选项下方【添加库】按钮，选择添加Miscellaneous Devices.IntLib，单击打开添加库完成，如图6所示。

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图5 添加元件库 图6 添加Miscellaneous Devices.IntLib

5．放置调整元件

1）在Miscellaneous Devices.IntLib中，在元件库中查找电阻如图1-7所示。放置电阻R1，光标变为十字

2）此时按下Tab键，设置元件属性，主要是：标号（Designator）、Value等，“注释”一般设置不可见。如图1-8所示。 3）然后依次查找并放置无极性电容（Cap）、电解电容（Cap Pol2）、开关（SW-PB）、晶振（XTAL）等。

图 1-7放置电阻 图1-8 电阻属性设置

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6．查找元件

如果所用器件不在标准库中，可以到Altium Designer 09自带库中查找。 在如图1-7的【库面板】点【搜索】出现如图1-9搜索库对话框。

图 1-9 搜索库界面 图 1-10 搜索到库元件后界面

域：name 器件名称；library库；description 描述。

运算符：equals等于，contains 包含。模糊搜索元器件时，选contains 值：在此填入元器件的型号，如PC51RC 范围：“可用库”是已经导入的库；“库文件路径”表示搜索左侧路径中指定位置处的库。 路径：设置搜索的元器件所在库的路径，注意该处“包含子目录”要对勾。

设置完毕后，在图1-9上点击【搜索】开始搜索库元件，搜到后图1-10所示。然后放置即可。 7.绘制电路

1）绘制导线、网络、总线等，完成电路的绘制。 2）给原理图器件编号，【工具】→【注解】。（可以采用【工具】→【静态注释】 8.编译

【工程】→【compile document **.SchDoc 】，如果编译有错，会跳出【Message】窗口，如图1-11所示，根据提示信息改错。直到编译通过。

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图1-11 Message窗口

9.保存。 四．思考题

总结常用的快捷键 Ctrl+Pagedown Ctrl+鼠标滚轮 P+P P+N Ctrl+拖拽 Shift+拖拽 C+C 图纸充满屏幕 放大缩小 导入元器件 添加net SCH下连线跟着器件走 SCH下复制元器件 项目编译 5

实验二 电路原理图设计进阶

一．实验目的

1.掌握查找相似对象、SCH Inspector（检查器）面板、SCH Filter（过滤器）面板、SCH List列表面板等功能的使用方法。 2.掌握多图纸设计方法

3.掌握联合、片段和设备片的区别。 4.掌握原理图设计的特色功能 二．实验内容

绘制双声道极高保真音频功放系统电路 三．实验步骤

1．采用自上而下的层次设计方法，绘制“双声道极高保真音频功放系统电路”原理图。 1）底层模块设计——绘制子原理图 （1）新建工程AudioAMP.Prjpcb，在该工程中新建子原理图，分别是AMP_L.SchDoc、AMP_R. SchDoc、POWER. SchDoc。

图2-1 新建工程及原理图文件

（2）在子原理图的设计中，为了保证子原理图与上层原理图之间的电气连接，需要根据具体的设计要求放置相应的输入/输出端口。例如AMP_L.SchDoc中使用的端口是DC+40V_L、 DC-40V_L 和GND_L。 （3）放置端口，完成子原理图AMP_L.SchDoc的绘制，如图2-2所示。同样方法，完成AMP_R. SchDoc和POWER. SchDoc的绘制。其他原理图见课本P109页图3-50和图3-51。

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2-3 新建顶层原理图

（2）选中在图2-3面板中选中audioAMP.SchDoc文件，执行【设计】→【HDL文件或图纸生成图标符】命令，弹出图2-4 Choose Document To Place 对话框

图2-2 子原理图之一

2）生成图标符号并完成顶层原理图

（1）在当前工程中添加一个新的原理图文件audioAMP.SchDoc，如果所示该文件将会成为顶层原理图。如图2-3所示。

图2-4 Choose Document To Place 对话框

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选择原理图文件“AMP_L.SchDoc”，单击确定。光标上会生成一个图标符符号，选择适当位置，单击鼠标左键，即可放置一个图表符。

生成的图表符中，其标识以及所代表的子原理图文件都已经自动设置好，图纸的入口也自动生成，其名称以及IO类型与子原理图中设置的IO端口对应。

通过以上方法，依次生成各子原理图对应的图表符号，如图2-5所示。

图2-5生成3个图标符 图2-6更改图纸入口后

（3）根据情况可以改变图表符的形状大小。单击图纸入口，拖动到合适的位置，如图2-6所示。

（4）图纸入口与对应子原理图的端口应该是匹配的。不匹配时，可以通过【设计】→【同步图纸入口和端口】命令来进行同步匹配。若已完全匹配，执行该命令后，如图2-7所示。

图2-7 同步匹配

（5）布线，将对应的图纸入口进行连接完成顶层原理图。

2．采用查找相似对象、SCH Inspector（检查器）面板、SCH Filter（过滤器）面板、SCH List列表面板等对原理图中的属性进行修改。。

3.把“双声道极高保真音频功放系统电路”中的相关电路保存为联合、片段、设备片。 四．思考题

1．联合、片段、设备片有什么区别

2．找相似对象、SCH Inspector（检查器）面板、SCH Filter（过滤器）面板、SCH List列表面板等如何实现元件属性批量修改。

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实验三 绘制原理图元件库

一．实验目的

1．掌握原理图元件库的制作过程。 2．熟悉菜单和工具栏的基本使用。 二．实验内容

1.创建一个库元件——STC11F02 2.为库元件添加封装

3.绘制STC11F02单片机最小系统电路 三．实验步骤 1.创建一个库元件

（1）执行【文件】-【新建】-【库】-【原理图库】命令，保存，命名为:myschlib.SCHlib。如图3-1所示。

图3-1 新建库元件界面

单击右下角【SCH】→【SCH library】调出SCH library面板，如图3-2所示。该库中已经默认添加了一个元件component_1 。

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图3-2SCH library面板 图3-3 【PIN特性】对话框

（2）执行【工具】→【文档选项】命令，设置相关参数 （3）执行【放置】→【矩形】命令，放置一个矩形

（4）执行【放置】→【放置引脚】命令，放置引脚，注意带“×”的一段朝外，按下TAB键，弹出3-3所示的【PIN特性】对话框。  电气类型

 Passive:不关心  I/O：双向  Input：输入  Output：输出  power：电源

 Open emitter ：发射极开路  Open collector：集电极开路  HIZ：高阻

 隐藏：设置该引脚是否隐藏  低电平使能引脚：

图3-4整个名称取反 图3-5 一个字符取反

 【工具】-【设置原理图参数】，在【否定信号’\\’】前打钩。  当反斜杠\\在整个显示名称最前面时：整个名称带横杠，如

 当反斜杠\\在显示名称字符后面面时：反斜杠前面的一个字符带横杠，如图3-5所示。

图3-6 放置所有引脚图 3-7 调整后放置所有引脚

（5）设置完毕，单击“确定”按钮，关闭对话框。放置引脚，同样的方法放置其他引脚，如图3-6所示。

（6）为了便于绘图对原理图符号进行适当调整，如图3-7所示。

（7）设置器件属性：单击SCH library面板的【元件名】栏中的【编辑】，或者原理图符号上【单击鼠标右键】-【工具】-【器件属性】，弹出Library Component Properties对话框，如图

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3-8所示。

 Default designator:默认的库元件标示符，例如IC?  注释：库元件型号说明，这里设定为STC11F02

 描述：库元件的性能描述，这里为”8-bit microcontroller,2kB flash”  类型：默认即可

 Symbol reference：为所绘制的库元件重新命名。这里为STC11F02

 锁定PIN：选中该复选框后，所有的引脚将和库元件成为一个整体，这样不能在原理图上单独移动引脚。务必选中，否则绘图时容易出麻烦。  在图纸中显示全部PIN（包括隐藏的）：选中后，原理图上会显示该元件的全部引脚。  本地化：设置引脚、边框、填充的颜色。  编辑PIN：打开【元件管脚编辑器】，编辑引脚。

图3-8 Library Component Properties对话框

2.为库元件添加封装

（1） 执行【工具】-【模式管理器】命令，打开【模型管理器】，如图3-9

图3-9【模型管理器】对话框 图3-10 【PCB模型】对话框

（2） 单击【add footprint】，打开【PCB模型】对话框，如图3-10所示。 （3） 单击【浏览】，打开【浏览库】对话框，如图3-11所示，【浏览库】对话框中显示了当前可用的封装库信息。单击【发现】按钮，进入【搜索库】对话框，如图3-12所示。

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图3-11 【浏览库】对话框 图3-12 【搜索库】对话框

 域：输入name  运算符：contains

 值：DIP20（SOP是贴片，数字是引脚数；DIP是双列直插）

在图3-12界面中设置完成后，点【搜索】开始搜索库，进入【浏览库】对话框，如图3-13所示。

图3-13 【浏览库】对话框 图3-14加载封装提示框 在图3-13中，选择合适的封装，点【确定】，关闭【浏览库】对话框，弹出加载封装提示框，如图3-14所示。单击【是】，加载相应的库，【PCB模型】对话框中已经加载选中的封装，如图3-15所示。单击【确定】，关闭【PCB模型】对话框。封装显示在【模型管理器】对话框中，如图3-16所示。

图3-15 加载封装 图3-16封装已经添加

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四．思考题

1．简述制作原理图元件库的基本过程？ 2．创建原理图元器件有那几种方法？

3.同样的方法绘制MAX813L看门狗芯片的SCH库元件。 4.绘制STC11F02单片机最小系统电路

图3-17 STC11F02单片机最小系统电路

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实验四 印刷电路板设计

一．实验目的

1．掌握PCB设计流程，手动布局以及自动布线的方法； 2．理解导向生成PCB的方法以及布线规则的设置； 3．了解PCB布局的方法。 二．实验内容

设计图3-17 “STC11F02单片机最小系统电路”的PCB板。 三．实验步骤

1． 新建和设置PCB文件 执行菜单命令：【文件】-【新建】-【PCB】，新建一个PCB文件，保存为STC11F02.PcbDoc，如图4-1所示

图4-1 新建PCB文件 图4-2 PCB filter面板

2．绘制改变板子形状

第1步：首先是在 Keep Out Layer层。使用绘图工具绘制板子形状。

第2步：选中绘制的板子外形边框线；绘制完后，采用查找相似对象的方法，选中绘制的线条；或采用“PCB filter面板”如图4-2所示， 输入“iskeepout”过滤词，可选中在Keep Out Layer层绘制的线条。

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图4-3 生成的板框 图4-4 焊盘属性

第4步，执行【设计】-【板子形状】-【按照选择对象定义】，生成PCB外形，如图4-3所示。 2．加螺丝孔：

切换到机械层，即点击Mechanical 1

方法一：在合适的位置画个圆圈即可。不在赘述

方法二：在PCB上放置焊盘，设置好直径，将孔属性中进行如下设置即可。“镀金的”的对钩去掉。因为是螺丝孔，无需镀金。如图4-4所示

方法三：放置过孔，螺丝孔，经常把“网络”连接到GND，如图4-5所示

图4-5过孔属性 图4-6 加螺丝孔后线路板 在此采用过孔的方法放置4个螺丝孔，如图4-6所示。 3．装载元件和手动布局

（1）原理图中，使用【设计】/update PCB document命令，或者在在PCB编辑器中【设计】/Import Changes From 命令，系统打开如图4-7的【工程更改顺序】窗口

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图4-7 【工程更改顺序】窗口 图4-8验证后的【工程更改顺序】窗口 （2）单击【工程更改顺序】窗口中的“生效更改”按钮，对进行更改验证，并显示出手影响元素检查后的结果，如图4-8所示。检查无误的信息以绿色的“√”表示，检查出错的信息以红色的“×”表示，显示检测不通过的原因。 （3）根据检查验证结果重新更改原理图中存在的缺陷，直到通过为止。单击“执行更改”按钮，将元器件、网络表装载到PCB文件中，如图4-9所示。所有元件的封装导入到PCB环境中，如图4-10所示。

图4-9接受后的【工程更改顺序】窗口 图4-10导入封装后

（4）根据信号流动方向，以及将接口类元器件放置在PCB板边缘的原则对元器件进行手动布局。交互选择：当在SCH原理图中选中元器件时，PCB环境下对应的元器件，也被选中。 （5）手动布局过程中常用快捷键表4-1；完成布局，如图4-11所示。

表4-1 手动布局常用快捷键 快捷键 说明 A 调出“排列”菜单 I+L 在矩形区域内排列 L 调出【视图配置】对话框 空格 旋转元件 G 点出标尺;例如G+G是设置跳转栅格 R+P 测量两个部件之间的距离 R+M Q 测量两个点之间的距离 公尺和英尺切换 16

图4-11 完成布局 图4-12 规则对话框

4．布线规则设置：尤其是一些线的宽度和距离。例如地线和电源线。 【设计】→【规则】→【Routing】→【Width】，在此单击鼠标右键→【新规则】，可以添加规则，如图4-12所示，其中“优先权”设置优先权，前面的优先权高。 5．手动布线：手动布线完成，如图4-13所示。

表4-2 手动布线常用快捷键

快捷键 P+P P+T 说明 放置焊盘 放置导线： 按~键，跳出快捷菜单提示 按Ctrl，单击Net，可在两个焊盘之间自动布线。 按大键盘的1键切换预布线 按大键盘的2键可以添加一个过孔（在拐角处） 按小键盘/放置过孔（过孔出现在导线末尾） 按l键切换布线层 按小键盘*放置过孔（在拐角处）并在布线层切换。 按“空格键”改变布线起始角度 按Shift+空格，改变布线拐角类型弧形的拐角的弧度可以通过快捷键“，”（逗号）或“。”（句号）进行减小或增加弧的半径。使用shift+“<”快捷键或Shift＋“>”快捷键则以10倍速度增加或减小控制。 按Shift+A，调出蛇形布线，再按1和2改变转角，3和4改变间距，<和>改变宽度。 按Shift+R，改变穿越方式。 按Shift+W，选择布线宽度（只能在min和max之间选择 ）。 放置尺寸标注 只显示当前层的对象 选中NET上的布线，变亮，其他变暗。 图纸充满屏幕 上下移动 左右移动 放大缩小 通过设定定点，而改变PCB板边界形状 直接画出板子形状 删除布线 标出量的尺寸 测量两点之间距离 定位到指定的坐标的位置。定位坐标应该为吸附尺寸的整数倍 定位到指定的元件处。在弹出的对话框内输入该元件的编号。 17

P+D+L Shift+S Ctrl+点某线 Ctrl+Pagedown 鼠标滚轮 Shift+鼠标滚轮 Ctrl+鼠标滚轮 D+S+V D+S+R U P+D+L R+M(CTRL+M) J+L J+C

图4-13 布线完成

6．添加泪滴

第1步：打开需要放置泪滴的PCB板，执行【工具】→【滴泪】命令，弹出泪滴设置对话框，如图4-14所示。

图4-14 泪滴设置对话框 图4-15加泪滴后

第2步：在“通常”设置栏中，如果选择“全部焊盘”，将对所有的焊盘放置泪滴；如果选择“全部过孔”，将对所有的过孔放置泪滴；如果选择“仅选择的对象”，将只对所选择的元素所连接的焊盘和过孔放置泪滴。

在“行为”设置栏，“添加”单选按钮表示此操作将添加泪滴；“删除”单选按钮表示此操作将删除泪滴。

在“泪滴类型”设置栏，设置泪滴的形状，其中“Arc”和“Track”选择泪滴的形状。

第3步：单击OK按钮，系统将自动按所设置的方式放置泪滴，效果如图4-15所示。 7．覆铜：可以增强抗干扰能力或散热能力。

单击工具栏“放置多边形平面”图标或单击【放置】→【多边形覆铜】，如图4-16所示，可进行覆铜设置。具体方法是：

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图4-16 【多边形覆铜】对话框

第1步：设置好覆铜属性：

层:选择要覆铜的层，Top Layer或者Bouttom Layer。 连接到网络 ：选择覆铜连接的NET。多数选择GND。

Pour Over Net Polygons Only:覆铜不跟要连接的NET成为一体。即覆铜不覆盖连接的NET。 pour over all same net objects: 即覆铜覆盖拟连接的NET。 死铜移除：打钩，可以出去死铜

第2步：在要覆铜的层上画出铺皮外形即可完成覆铜。如图4-17所示。

图4-17 覆铜效果图 8．生成元器件表：

生成XLS格式的元器件列表，便于元件采购等。 报告→Bill Of Materials 四．思考题

1．如何设置布线规则？

2．简述PCB板设计的流程。

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