PCB课程设计报告

利用Altium Designer设计单片机最小系统

一、 设计目的：

1. 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. 提高读图、分析线路和正确绘制设计线路、系统的能力。

二、基本要求：

1. 了解原理图设计基础、了解设计环境设置、学习 Altium Designer 软件的功能及其使用方法。

2. 掌握绘制原理图的各种工具、利用软件绘制原理图。

3. 掌握编辑元器件的方法并构造原理图元件库。

4. 熟练掌握手动布局以及手动布线的方法。

5. 掌握绘制编辑元器件封装图的方法，构造印制板元件库。

6. 了解电路板设计的一般规则、利用软件绘制原理图并自动生成印制板图。

三、设计内容和要求：

1．根据题目要求的指标，通过查阅有关资料，确定系统设计方案，并设计其硬件电路图。

2．绘制电路原理图，并绘制PCB板。

四、设计成果形式及要求：

1. 电路原理图及PCB板图

2. 编写课程设计报告。

五：设计的详细过程及心得体会

Altium Designer软件是由Altium公司推出的一款功能强大的电路CAD软件，广泛应用于电子电路设计。除了全面继承包括Protel 99se和Protel2004在内的先前一系列版本的功能和优点外，Altium Designer还增加了许多改进和高端功能。该软件全面集成了FPGA设计和SOPC设计功能，从而允许工程师能够将系统设计中的FPGA与PCB设计集成在一起。

利用Altium Designer软件设计系统的详细步骤如下：

1. 绘制流程图

2. 绘制过程

（1） 电路原理图设计和绘制。

电路原理设计是整个系统设计的基础，一般有以下五个步骤：

1 设置原理图设计环境。

根据电路图的规模设定图纸的大小，另外通过原理图设置选项选择合适的格点、线形以及线宽等。

2 元器件布局。

根据系统的需要从元器件库中选择相应的元件并放置在图纸上合适的地方，另外需对放置元件的标号和封装进行设定。虽然Altium Designer软件一直以来都自带丰富的元件，但是电子技术及相关器件的迅速发展，这就需要对元器件库中没有的元件创建新的集成库。添加原理图库需要根据元件信息进行器件外形绘制和引脚定义等步骤。这一过程可以通过对空的元件进行编辑，也可对现有的元件库中的元件进行必要的修改。（下图所示为原理图元件库添加元件）。

3 原理图布线。

利用Altium Designer软件的布线工具将图纸上元件用具有电气意义的线（包括导线和总线）和符号（包括网络标号和端口号等）连接起来，另外根据需要放置电缘端子，这样就构成了完整的原理图。原理图布线讲求线路清晰并且美观匀称。

4 原理图调整和检查。

在保证原理图正确性的前提下对原理图进行调整以达到美观和整洁。同时对元件的编号、封装进行设定。这其中对元器件的封装设置尤为重要，我们需要根据最终选定的封装形式在封装编辑器中对其进行编辑。在完成前述的步骤后，利用Altium Designer 的电气规则对画好的电路原理图进行电气规则检查。若有错误，需要对其进行改正。

5 生成网络表。

网络表是电路原理图设计和印刷电路板设计之间的桥梁，执行生成网络表命令可以生成具有元件名、元件封装、参数及元件之间连接关系的网络表。

（2） 印刷电路板的设计。

通过印刷电路板得到电子产品的实际结构，是电路原理图变成一个具体产品的必经之路，印刷电路板的设计主要有以下六个步骤：

1 线路板规划。

根据要设计的电路确定电路板的尺寸板层数（可以通过PCB向导工具完成），接着在Keep-Out 层绘制电路板的边框，这样就设计出电路板的基本框架。

2 导入文件和网络。

导入文件和网络就是从原理图更新PCB操作，即将原理图中的元件符号和导线转换成PCB中的元件封装和网络。因此这步操作至关重要，需要认真对待出现的任何问题。在确保没有错误完成执行操作后，由飞线连接的所有PCB就会出现在编辑区中。

3 设置设计规则。

设置规则包括电气规则、布线规则、布局规则、层规则等，每项还可进行细分。这些规则将直接影响到电路板的布线、性能和尺寸等一系列问题。通常我们需要对布线线宽、安全间隔规则和层设计规则进行调整。

4 元件布局。

元件布局是否合理将直接影响到布线的速度和质量，对后续操作至关重要。在布局时一般先放置与机械尺寸有关的固定位置的元器件，再放置特殊的和较大的元器件，最后放置小的元器件。同时要兼顾布线方面的要求，例如高频元器件的放置要尽量紧凑，信号线的布线才可能尽可能的短，从而降低信号线的交叉干扰。

5 自动布线。

布线操作是PCB设计的重点，Altium Designer特有的智能交互式布线能力，只需拖拉即可完成布线。在自动布线的方式下，可以选择对全部对象布线，或者是对指定网络布线。

6 设计规则检查。

显示没有错误。

7 手工调整。

对自动布线不完善或不尽如人意的部分进行手工布线操作，另外手工调整阶段还要完成铺地、调整元件编号、添加字符（如需要）等操作。这样就完成了印制电路板的设计。

3. 心得体会

首先，Altium Designer是一款功能十分强大的软件，我们所接触到和使用的它的功能仅仅是皮毛，所以课程设计结束之后，如果想进一步更深地理解PCB设计，还有很多的经验和技巧要学。为期两周的PCB课程设计让我对利用Altium Designer软件设计原理图和电路板的基本步骤有了初步的了解。

这次的课程设计与以往的有很大的区别，主要是自学教学视频和参考书，老师则给我们提供了学习的平台并随时进行答疑。这是一种新的学习方法，通过自学、同学之间相互交流以及老师的指导，提高了自身的自学能力。

在学习的过程中，我熟悉了利用软件设计系统的详细步骤，对原理图设计中的网络标号、端口号、电气规则检查和网络表等概念有了一定的了解，懂得了绘制印刷电路板的具体流程。除此以外，这次课程设计还加深了元器件封装的相关知识，并让我对于芯片的引脚、常用连接方式和功能有了深入的认识，受益匪浅。以下是我在绘制过程中的具体心得：

(1)画原理图的时候就要注意元器件的封装，这将比最后生成pcb图时再去检查要节省很多时间，原理图要严格按照所设计的电气关系连接。画图时要注意原理图的元器件编号和网络标号。原理图中NetLable摆放位置要注意，一定要把它放在有电气连接点的位置，如果把NetLable放在了管脚的中间，并没有构成电气连接，这样生成网表时根本就连不上。

(2)在原理图画好后要注意compile时message框中显示的错误和警告，要耐心的一个一个读懂他们并且改正，这是一个整个原理图绘制过程中最能发现自己错误、总结经验的时刻，也是pcb设计中自我技能提升的时候，所以别怕错误多，错的越多，学的越多。

(3)一块好的PCB取决于好的布局。有经验的设计者在布局时一般都按电路功能分块布局。布局时尽量考虑布线方向和各种电源的相对集中性.如CPU跟其他元件的连接时IO口最好选择一定方向顺序选取,如顺时针,而不要将几个排在一起的如输入输出等在CPU上不按顺序选取而中间隔着其他信号,会增加布线的复杂程度。

除了学习上的收获，我还得到了许多经验与教训。初期，由于对器件知识的欠缺，我曾按照原理图所示将所有的去耦电容连接在一起，而不知道将它们并联到芯片周围。另外，在前期准备阶段不够仔细，导致许多元件的封装出现了问题，这也给后来印制电路板的设计带来了极大的不便。但“实践出真知”，这些教训也是本次课程设计极宝贵的经验。

六、主要参考文献：

[1] 史久贵. 基于Altium Designer的原理图与PCB设计.机械工业出版社, 2009

[2]. 李珩. Altium Designer 6 电路设计实例与技巧.国防工业出版社, 2008

[3] 邹丽新 翁桂荣. 单片微型计算机原理（第二版）.苏州大学出版社, 2009

七、附录

 

第二篇：PCB课程设计报告

PCB课程设计报告

摘 要

Protel99 SE 是澳大年夜利亚Protel Technology公司推出的一个全32位的电路板设计软件。该软件功能强大年夜，人机界面友爱，易学易用，应用该软件的设计者能够轻易地设计出电路道理图和画出元件设计电路板图。同时因为其高度的集成性与扩大性，一经推出，急速为宽敞年夜用户所接收，专门快就成为世界PC平台上最风行的电子设计主动化软件，并成为新一代电气道理图工业标准。

Protel99 SE重要有两大年夜部分构成，每一部分个有几个模块，第一部分是电路设计部分，重要有：道理设计体系，包含用于设计道理图的道理图编辑器Sch,用于修改和生成道理图元件的原件编辑器，以及各类报表的生成器Schlib。印刷电路板设计体系，包含用于设计电路板的电路板编辑器PCB以及用于修改，生成元件封装的元件封装编辑器PCBLib。第二部分是电路仿真与可编程逻辑器件设计。

关键词：Protel99 SE,Sch,PCB,封装，布线

1.课程设计的目标

(1)明白得Protel 99 SE画图情形、各个功能模块、界面情形设置方法以及文件治理方法;

(2)明白得用Protel 99 SE设计电子电路的全然思惟;

(3)操纵用Protel 99 SE绘制电子电路道理图的全然方法;

(4)操纵用Protel 99 SE绘制电子电路PCB板的全然方。

2.课程设计的重要内容

用Protel 99 SE软件绘制一个电路图，图有本身决定。先绘制出电路道理图，然落后行电气规矩考查，没出缺点后，生成收集表，然后依照收集表生成印制电路板图，最后主动构造，手工调剂，主动布线，手工调剂布线，储存打印。

3.课程设计步调

3.1道理图设计

道理图设计最全然的要求是精确性，其次是构造合理，最后是在精确性和构造合理的前提下力争完美。

(1)启动道理图设计界面，进入Protel99 SE,创建一个数据库，履行菜单File/New敕令，从框中选择道理图办事器（Schematic Document）图标，双击该图标，建立道理设计文档。双击文档图标，进入道理设计办事器界面;

(2)设置道理图设计情形，履行菜单Design/Option和Tool/Preferences，设置图纸大年夜小，捕捉栅格，电器栅格等;

(3)创建本身的元件库，先辈入Protel 99 SE的道理图编辑器，新建一个元件，绘制SCH元件以及放入元件的管脚，给新建的元件改名，绘制制元件的外形以及放入说明文字并储存好，画道理图的时刻,就能够调用这些元件了;

(4)装入所需的元件库，在设计治理器中选择Browse区域中的下拉框中选择Library,然后单击ADD/Remove按钮，在弹出的窗口中查找Protel99 SE子目次，在该目次中选择Library\SCH路径，在元件库列表中选择所需的元件库，单击ADD按钮，即可把元件库增长到元件库治理器中;

(5)放置元件，依照实际电路的须要，到元件库中找出所需的元件，然后用元件治理器的Place按钮将原件放置在工作平面上，再依照与按键之间的走线把元件调剂好;

(6)道理图布线，应用Protel99 SE所供给的各类对象，指令进行布线，将工作平面上的器件器具有点其意义的导线，符号连接起来，构成一个完全的电路道理图;

(7)编辑和调剂，应用Protel99 SE所供给的各类强大年夜的功能对道理图进一步调剂和修改，以包管道理图的美不雅和精确。同时对元件的编号，封装进行定义和设定等;

(8)检查道理图，应用Protel99 SE的电器规矩，及履行菜单敕令Tool/ERC对画好的电路道理图进行电气规矩检查，如出缺点，依照缺点情形进行改正。

(9)生成收集表，收集表是电路道理图设计和印刷电路板设计之间的桥梁，履行菜单敕令Design/Create Netlist 能够生成具有元件名，元件封装，参数及元件之间连接关系的收集表;

3.2 PCB设计

电路设计的最终目标是为了设计出电子产品，而电子产品的物理构造是经由过程印刷电路板来实现的。Protel99 SE位设计者供给了一个完全电路板设计情形，是电路设计加倍便利有效。应用Protel99 SE设计印刷电路板过程如下：

(1)启动印刷电路板设计办事器,履行菜单File/New敕令，从框中选择PCB设计办事器（PCB Document）图标，双击该图标，建立PCB设计文档。双击文档图标，进入设计办事器界面；

(2)筹划电路板,依照要设计的电路确信电路板的尺寸。拔取Keep Out Layer复选框，履行菜单敕令Place/Track,绘制电路板的边框。履行菜单Design/Options，在“ Signal Lager”中选择Bottom Lager,把电路板定义为单面板；

(3)设置参数,参数设置是电路板设计的专门重要的步调，履行菜单敕令Design/Rules,左键单击Routing按钮，依照设计要求，在规矩类(Rules Classes)中设置参数；

(4)装入元件封装库,履行菜单敕令Design/Add/Remove Library,在“添加、删除元件库“对话框中所拔取所有元件所对应的元件封装库；

(5)装入收集表,履行菜单Design/Load Nets敕令，然后在弹出的窗口中单击Browse按钮，再在弹出的窗口中选择地电路道理图生成的收集表文件（扩大名为Net），假如没出缺点，单击Execute。若显现缺点提示，必须更换缺点；

(6)Protel99 SE既能够进行主动构造也能够进行手工构造，履行菜单敕令Tools/Auto Placement/Auto Placer能够主动构造。构造是布线关键性的一步，为了式构造加倍合理，最好采取手工构造的方法；

(7)主动布线,Protel99 SE采取世界最先静的无收集，基于情势的对角线主动布线技巧。履行菜单敕令Auto Routing/All，并在弹出的窗口中单击Route all按钮，法度榜样即对印刷电路板进行主动布线。只要设置有关参数，元件构造合理，主动布线的成功率几乎为100%；

(8)手工数调剂主动布线停止后，可能存在一些令人不知足的处所，手工调剂，把电路板设计得精细绝伦。

4.课程设计产生的问题

4.1产生问题缘故

(1)连线跨过元件器件的断点；

(2)连线的两部分有反复;

(3)道理图中不决义元件的封装情势；

(4)印刷电路板封装的名称不存在，致使在封装库中找不到；

(5)封装能够找到，单位件的管脚名称与印刷电路库中封装的管脚名称不一致。

4.2解决方法

(1)在元件端点处连线；

(2)元器件连线尽量一线连通;

(3) 到收集表文档中查找不决义封装的元件，补上元件封装；

(4) 确认印刷电路板元件封装库是否已调入，同时检查道理图中元件封装名称是否印刷电路板元件封装库中的名称一致；

(5) 将印刷电路板元件封装中的修改成与道理图中定义一致。

5.课程设计总道理图与PCB图

5.1总道理图

5.2 PCB图

6.心得领会

此次课程设计不仅加深巩固所学内容，同时对所学内容进行扩大，有必定的深度和广度，能充分发挥学生的能动性和想象力。我不仅学会了若何应用Protel，同时画出电路的道理图和设计PCB板，同时还在练习中加倍深刻的领会了若何与同窗合营，互帮合作的精力。在练习中碰着了一些比较难的问题，本身不怕困难，本身专研，学会若何自力思虑并解决问题。最后解决不了的上彀聚拢材料，就教师长教师，大年夜家互帮赞助，表现了优胜的团队意识。为今后进入社会前锤炼本身的合作精力，更好的为今后工作打好差不多。经由过程电路设计，安装，调试等一系列环节的实施，进步学生的电路设计才能，实际操作才能。最终在大年夜家合营的尽力下，美满的完成了本次课程设计的所有义务。

参考文献

[1]赵广林.Protel99 SE 电路设计与制版.北京：电子工业出版社.2005

[2]高鹏等编.Protel99入门与进步.北京：人平易近邮电出版社.2003

[3]赵晶等著.Protel99 高等应用.北京：人平易近邮电出版社.2003

[4]郝文化.Protel DXP 电路道理图与PCB设计.北京：机械工业出版社.2004

[5] 赵品著.《Protel 99入门与进步》.人平易近邮电出版社.2000

[6]姜沫岐等.Protel2004道理图与pcb设计实例.机械工业出版社.2006

[7]袁保生等著.Prote99SE电路设计实验指导.中北大年夜学.2007

[8]张建华.数字电子技巧.北京：机械工业出版社.2000

[9]阎石等著.数字电子技巧差不多.北京.高等教诲出版社. 1998

[10]罗智林等著.Prote99SE自学手册——入门进步篇.人平易近邮电出版社.2008