51單片機最小系統(tǒng)Altium DXP PCB制版零基礎(chǔ)詳細教程

ID:531290 · 發(fā)表于 2019-5-10 15:44

一：實驗目的

熟悉使用Altium DXP軟件繪制電路板的流程；

熟悉原理圖繪制,原理圖符號庫制作,PCB繪制和PCB封裝制作過程.；

二：實驗內(nèi)容

采用雙面板布線,完成單片機系統(tǒng)的電路板的繪制。

三：實驗步驟

1.新建工程

新建工程分為以下幾步：

（1）打開軟件（雙擊桌面的快捷方式，見圖1-1）。

圖1-1：DXP軟件快捷方式圖標

（2）單擊“File”菜單，選擇“New”菜單下的“project”，單擊“PCB project”菜單完成PCB工程新建（見圖1-2所示）。

圖1-2：新建PCB工程步驟

（3）新建的工程名為“PCB_Project1.PrjPCB”，右鍵“PCB_Project1.PrjPCB”，選擇“Save Project As...”（見圖1-3所示）。

圖1-3：保存工程

（4）彈出一個新窗口，選擇保存路徑，在“文件名”處命名，點擊保存(見圖1-4所示）。

圖1-4：新工程命名和選擇保存路徑

2.繪制原理圖

繪制原理圖分為以下幾個步驟：

（1）右鍵工程名，選擇“Add New to Project”，單擊其菜單下的“Schematic”，即可新建原理圖文件（見圖2-1所示）。

圖2-1：新建原理圖文件

（2）右鍵“Sheet1.SchDoc”，選擇“Save As...”保存原理圖文件（見圖2-2所示）。

圖2-2：保存原理圖文件

（3）彈出一個新窗口，默認保存路徑，更改文件名，單擊保存（見圖2-3所示）。

圖2-3：命名原理圖文件

（4）點擊窗口右側(cè)工具欄中的“Libraries”，選擇所需元器件所在元器件庫“XXX.IntLib”，在庫下找到所需元器件。

①例如找一個電阻，選擇“Miscellaneous Device.IntLib”，點擊“Res1”按住不放（見圖2-4所示）。

圖2-4：選擇元器件

②按鍵盤“tab”鍵設(shè)置器件參數(shù)，在“Designator”處對元器件編號（注意每個元器件的編號不能相同），在“value”處可更改電阻數(shù)值，雙擊右下角“Footprint”可更改封裝（見圖2-5所示）。

圖2-5：設(shè)置元器件參數(shù)

③雙擊“Footprint”后彈出一個新窗口，單擊“Any”，再點擊“Browse…”，彈出一個新窗口，選擇“Libraries”下的封裝庫，點擊所需封裝，點擊“OK”，完成參數(shù)設(shè)置(見圖2-6)。

圖2-6：更改元器件封裝

④移動元器件到適合的位置，按空格鍵可旋轉(zhuǎn)元器件，單擊即可放下。

3.創(chuàng)建原理圖元件庫

創(chuàng)建原理圖元件庫分為以下幾個步驟：

（1）右鍵工程名，選擇“Add New to Project”，單擊其菜單下的“Schematic Library”，即可新建原理圖庫文件（見圖3-1所示）。

圖3-1：建立原理圖文件

（2）保存和文件命名的方式與原理圖文件的方式相同。

（3）點擊左下角“SCH Library”，可為該庫元件重新命名（見圖3-2所示）。

圖3-2：進入Library Editor面板

①單擊工具欄的“Tools”，選擇并單擊“New Component”（見圖3-3所示），彈出窗口即可重新命名，完成后單擊“OK”（見圖3-4所示）。

圖3-3：增加新元器件圖3-4：命名對話框

②在SHC Library面板上，直接單擊“Add”，彈出窗口即可重新命名，完成后單擊“OK”（見圖3-5所示）。

圖3-5：增加新元件及重命名

（4）單擊繪制工具欄的“Place Rectangle”按鍵，則鼠標會變成十字形狀，并附有一個矩形符號（見圖3-6所示），兩次單擊左鍵即可繪制矩形作為元器件的原理圖符號。

圖3-6：繪圖工具欄

（5）單擊工具欄的“Place”,選擇其菜單下的“Pin”，則鼠標變成十字形狀，并附有一個引腳符號（見圖3-7所示）移動該引腳到矩形邊框處，單擊左鍵完成放置（【注意放置引腳時，一定要保證具有電氣特性的一端，即帶有“x”的一端，朝外，這可以通過按空格鍵旋轉(zhuǎn)來實現(xiàn)】見圖3-8所示）。

圖3-7：放置元件的引腳圖3-8：設(shè)置好屬性的引腳

（6）在放置引腳時按“Tab”鍵，或雙擊已放置的引腳，系統(tǒng)彈出元件引腳屬性對話框，“Display Name”設(shè)置庫元件引腳名稱，“Designator”設(shè)置庫元件引腳編號，“Electrical Type”設(shè)置電氣特性，這里選擇的是Passive（無源），完成后單擊“OK”（見圖3-9所示）。

圖3-9：引腳屬性設(shè)置對話框

（7）庫元件編輯完成后，雙擊SHC Library面板原理圖符號名稱欄中的庫元件名稱，則彈出庫元件屬性對話框。“Default Designator”為默認庫元件序號，即把該元件放置到原理圖文件中時，系統(tǒng)最初默認顯示的元件序號；“Default Comment”庫元件型號說明；“Library Link”下的“Symbol Reference”是庫元件在系統(tǒng)中的標識符；設(shè)置完成后單擊“OK”（見圖3-10所示）。

圖3-10：庫元件屬性設(shè)置對話框

（8）完成庫元件的繪制，在同一工程文件下，繪制電路原理圖時，只需將該庫所在的庫文件打開，即可隨時取用，可在庫中查看，如下為自己創(chuàng)建的原理圖庫（見圖3-11所示）。

圖3-11：查看元件庫

4.創(chuàng)建PCB元件庫及封裝

創(chuàng)建PCB元件庫及封裝分為以下幾個步驟：

（1）右鍵工程名，選擇“Add New to Project”，單擊其菜單下的“PCB Library”，即可新建原理圖庫文件（見圖4-1所示）。

圖4-1：建立PCB元件庫文件

（2）保存和文件命名的方式與原理圖文件的方式相同。

（3）點擊左下角“PCB Library”，可為該庫元件重新命名（見圖4-2所示）。

圖4-2：進入 PCB Library編輯界面

（4）雙擊元件列表的元件封裝名（見圖4-3所示），工作區(qū)內(nèi)顯示該封裝，并彈出PCB庫元件對話框，在“Name”處修改元件封裝名稱（見圖4-3所示），完成后點擊“OK”。

圖4-3：“PCB Library”面板圖4-4：“PCB庫元件”對話框

（5）直接繪制PCB元件封裝

①在元件列表的空白區(qū)域右鍵，單擊左鍵“New Blank Component”（見圖4-5所示），彈出PCB庫元件對話框（見圖4-4所示），元件重新命名后，可在工作區(qū)內(nèi)編輯。

圖4-5：新建封裝元件

②放置焊盤。在底層項目欄中單擊“Bottom-Layer”（見圖4-6所示），在此頁面中單擊左鍵“Place”中的“Pad”（見圖4-7所示），鼠標懸浮一個十字形指針和一個焊盤，移動鼠標指針左鍵確定焊盤位置。

圖4-6：工作區(qū)窗口下方標簽欄

圖4-7：放置焊盤

③在放置引腳時按“Tab”鍵，或雙擊已放置的引腳，系統(tǒng)彈出焊盤屬性對話框，在焊盤屬性對話框中設(shè)置焊盤的大小，焊盤的形狀，導(dǎo)孔直徑，焊盤編號，放置新焊盤編號自動加一（見圖4-8所示）。【焊盤的尺寸一般比導(dǎo)孔直徑大一倍】

圖4-8：焊盤屬性設(shè)置對話框

④利用編輯工具欄（見圖4-9所示）元器件的實際輪廓線，可參考元器件的封裝資料。

圖4-9：編輯工具欄

⑤繪制完輪廓線，設(shè)置元件參考點，單擊左鍵“Edit”，單擊“Set Reference”中的“Pin 1”，一般設(shè)置一號為參考點（見圖4-10所示）。

圖4-10：設(shè)置參考點

（6）用PCB向?qū)?chuàng)建PCB元件規(guī)則封裝

①在元件列表的空白區(qū)域右鍵，單擊左鍵“Component Wizard”（見圖4-11所示）。

圖4-11：建立PCB向?qū)?/div>

②彈出元件封裝向?qū)Ы缑鎸υ捒颍ㄒ妶D4-12所示），單擊“Next”。

圖4-12：元件封裝向?qū)Ы缑?nbsp; 圖4-13：元件封裝模式選擇界面

③進入元件封裝選擇界面（見圖4-13所示），DIP為雙列直插封裝模式，SOP為貼邊封裝模式，“Select a unit”選擇單位習慣選擇公制單位“Metric（mm）”,單擊“Next”。

④進入焊盤尺寸設(shè)置界面（見圖4-14和圖4-15所示），在單位標注處直接更改，修改完成后單擊“Next”。

圖4-14：DIP焊盤尺寸設(shè)置圖4-15：SOP焊盤尺寸設(shè)置

⑤進入焊盤間距設(shè)置頁面，根據(jù)封裝資料更改，完成后點擊“Next”（見圖4-16所示）。

圖4-16：焊盤間距設(shè)置圖4-17：輪廓寬度設(shè)置

⑥進入輪廓寬度設(shè)置界面，一般默認設(shè)置0.2mm，點擊“Next”（見圖4-17所示）。

⑦進入焊盤數(shù)目設(shè)置界面，根據(jù)實際設(shè)置，點擊“Next”（見圖4-18所示）。

圖4-18：焊盤數(shù)目設(shè)置圖4-19：封裝命名設(shè)置

⑧進入封裝命名界面，對封裝進行命名，完成點擊“Next”（見圖4-19所示）。

⑨進入封裝完成界面，點擊“Finish”，退出封裝向?qū)Вㄒ妶D4-20所示）。

圖4-20：封裝制作完成圖4-21：使用PCB封裝向?qū)е谱鞯腄IP封裝

⑩封裝制作完成，在工作區(qū)內(nèi)顯示出封裝圖形（見圖4-21所示）。

（7）完成繪制PCB元件封裝，可在繪制原理圖中，調(diào)用元器件直接添加。在原理圖文件界面內(nèi)，進入庫調(diào)用元器件，進入元器件屬性界面，在右下角的“Models”界面，右鍵選擇“Add…”（見圖2-22所示），單擊彈出“Add New Model”默認“Footprint”，點擊“OK”（見圖4-23所示），進入封裝設(shè)置界面進行設(shè)置。

圖4-22：原理圖元件添加封裝圖4-23：“Add New Model”對話框

5.在原理圖文件工作區(qū)完成單片機小系統(tǒng)的原理圖，系統(tǒng)庫中沒有的元件可在原理圖元件庫文件和PCB元件封裝庫中繪制。

（1）用連線工具欄對引腳進行連接、放置VCC和GND、放置引腳標簽（見圖5-1所示）。

圖5-1：連線工具欄

Place Wire：繪制導(dǎo)線連接器件。

Place Bus：繪制總線。

Place Net Label：放置網(wǎng)絡(luò)標號連接元器件。

GND Power Port：放置接地符號。

VCC Power Port：放置電源符號。

Place Non-Specific No ERC：放置忽略電氣規(guī)則檢查測試點。

（2）連接完成后，原理圖繪制完成（見圖5-2所示）。

圖5-2：51單片機的小系統(tǒng)原理圖

（3）原理圖規(guī)則檢查，右鍵工程名，單擊“Compile PCB Project PCB_A.PrjPCB”（見圖5-3所示），彈出“Messages對話框”，根據(jù)信息進行修改（見圖5-4所示）�！救绻_定連接沒有問題，可以忽略一些have no driving source的問題。】

圖5-3：原理圖規(guī)則檢查

圖5-4：Messages對話框

6.印制電路板設(shè)計

PCB板設(shè)計，分為以下幾步：

（1）右鍵工程名，選擇“Add New to Project”，單擊其菜單下的“PCB”，即可新建PCB

文件（見圖6-1所示）。

圖6-1：建立PCB文件

（2）保存和文件命名的方式與原理圖文件的方式相同。

（3）進入原理圖文件的工作窗口，保持PCB1文件也處于打開狀態(tài)，單擊左鍵“Desgin”下的“Update PCB Document PCB1.PcbDoc”命令(見圖6-2所示)。

圖6-2：更新PCB文件

（3）系統(tǒng)將對原理圖和PCB圖的網(wǎng)絡(luò)報表進行比較并彈出一個“Engineering Change Order”對話框，單擊“Validate Changes”（見圖6-3所示）。

圖6-3：“工程更改順序”對話框

（4）“Check”欄中顯示

，說明改變合法，單擊左鍵“Execute Changes”（見圖6-4所示）。

圖6-4：執(zhí)行檢查命令

（5）系統(tǒng)將完成網(wǎng)絡(luò)表的導(dǎo)入，同時在每一項的“Done”欄中顯示

，提示導(dǎo)入成功，單擊“Close”關(guān)閉對話框（見圖6-5）。

圖6-5：執(zhí)行變更命令

（6）這時可以看到在PCB圖布線框的右側(cè)出現(xiàn)了導(dǎo)入的所有元件的封裝模型（如圖6-6所示）。

圖6-6：導(dǎo)入網(wǎng)絡(luò)表后的PCB圖

（7）將元件的封裝移動到PCB布線框內(nèi)，排列好，排列要求緊湊整齊、按模塊放置在一起，移完所有元器件后刪除紅色區(qū)域。在“Keep-Out Layer”層，單擊“Design”下的

繪制邊框（見圖6-7）。

圖6-7：排列元件封裝

（8）設(shè)置地線的寬度不小于1.5mm，電源線不小于1mm，信號線不小于0.254mm。點擊“Design”中的“Rules…”（見圖6-8所示），彈出,PCB規(guī)則編輯對話框，右鍵“Routing”菜單下的“Width”，單擊“New Rule…”（見圖6-9所示）。彈出PCB規(guī)則編輯對話框，點擊左側(cè)的菜單欄，右側(cè)顯示對應(yīng)的編輯頁面，點擊“Net”，下拉列表選擇“GND”或“VCC”,在“Constraints”處更改線寬數(shù)值，在“Priorities…”設(shè)置繪制線寬時的優(yōu)先級，完成后點擊“OK”（見圖6-10所示）。

圖6-8：設(shè)置PCB規(guī)則圖6-9：增加線寬新規(guī)則

圖6-10：PCB規(guī)則編輯對話框

（9）點擊連線工具欄的

，在“Top Layer”和“Bottom Layer”進行連線(見圖6-11所示)。

圖6-11：全局布線后的PCB圖

（10）PCB規(guī)則校驗，單擊“Tools”菜單下的“Design Rule Check…”(見圖6-12所示),彈出設(shè)計規(guī)則檢查對話框，單擊“Run Design Rule Check…”（見圖6-13所示），跳轉(zhuǎn)設(shè)計規(guī)則檢查報告界面和彈出信息對話框，根據(jù)頁面信息進行改正（見圖6-14所示）�！疽话闱闆r下，出現(xiàn)綠色區(qū)域的地方，可能是該綠色區(qū)域內(nèi)元件和元件、元件和導(dǎo)線之間超出安全距離】

圖6-12：設(shè)計規(guī)則檢查

圖6-13：設(shè)計規(guī)則檢查對話框

圖6-14：設(shè)計規(guī)則檢查信息界面

（9）單擊左鍵“Place”—>“Dimension”—>“Liner”（見圖6-15所示，測量PCB板的邊框并標注數(shù)字【在英文輸入法下，敲擊鍵盤“Q”鍵即可切換為公制單位mm（見圖6-16所示）】。

圖6-15：標注邊框長度圖6-16：標注后的PCB圖

（10）補淚滴，單擊“Tools”的“TearDrop…”命令（見圖6-17所示），彈出“TearDrop Options”對話框（見圖6-18所示），點擊“OK”。

圖6-17：補淚滴圖6-18：“淚滴選項：對話框

（10）覆銅，點擊連線工具欄的

，彈出“Ploygon Pour”對話框，“Layer”選擇“Bottom Layer”或“Top Layer”，“Connect to Net”選擇“GND”，“Net Options”選擇“Pour Over All Same Net Objects”，點擊“OK”（見圖6-19所示），鼠標指針變?yōu)槭中�，左鍵選擇覆銅區(qū)域，圈完后右鍵，系統(tǒng)加載覆銅（見圖6-20所示）。