Altium_Designer红外遥控电子钟课程设计.doc

宁德师范学院Altium Desigener课程设计实习项目： 红外遥控电子钟 系 别： 物理与电气工程系 专 业： 电气工程及其自动化 学 号： qq2316670882 姓 名： 要画板文件的联系我 指导老师： 日 期： 2014年6月6日 Altium Designer课程设计任务书课程设计目的： 1.熟悉Altium Designer软件的界面； 2.掌握并能熟练运用Altium Designer软件制作元件库； 3.掌握并熟练运用Altium Designer软件设计电路原理图及PCB板布线；主要内容： 设计一个电子钟有以下功能： 1.设计一个电子钟采用红外遥控的方法调节电子钟的年、月、日、时、分、秒； 2.显示年月日时分秒； 3.对时间进行设定； 4.闹铃功能； 5.整点报时功能； 6.显示温度；基本要求： 1.拟定设计方案； 2.绘制红外遥控电子钟电路原理图并设计PCB板；主要参考资料：1 张惠峥,张鹏. 基于Altium Designer的电子产品一体化设计 J. 无线电通信技术, 20082 华文龙. Altium Designer中的机电一体化设计 J. CAD/CAM与制造业信息化, 20093 刘畅. Altium Designer多图纸原理图设计方法探讨 J. 科技资讯, 20104 郭天祥.新概念51单片机C语言教程.电子工业出版社，20095 谢龙汉.鲁力.张桂东.Altium Designer原理图与PCB设计及仿真.电子工业出版社，20126 谷树忠.Altium Designer教程：原理图、PCB设计与仿真.北京： 电子工业出版社，20107 谢自美.电子线路设计-实验-测试.武汉华中科技大学出版社，20008 阎石.数字电子技术基础-5版.北京：高等教育出版社，2006 目 录1 任务与要求12 红外电子钟的基本功能分析12.1 红外遥控电子钟的控制模块12.2 显示年月日时分秒22.3 闹铃整点报时功能22.4 能用红外线对电子钟进行遥控32.5 温度采集DS18B20模块32.6 复位电路的设计 33 创建新的元器件原理图及PCB封装44 电路原理图的绘制过程及PCB板的制作过程95 课程设计总结14参考文献15Altium Designer课程设计红外遥控电子钟的设计1 任务与要求 （ 1 ）了解原理图设计基础、学习 Altium Designer 软件的功能及使用方法。 （ 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构造原理图元件库。 （ 4 ）熟练掌握手工绘制电路版的方法。 （ 5 ）掌握绘制编辑元件封装图的方法，自己构造印制板元件库。 （ 6 ）了解电路板设计的一般规则、利用软件绘制原理图并生成印制板图。 （ 7 ）并按要求撰写实验报告。2 红外电子钟的基本功能分析2.1 红外遥控电子钟的控制模块TC89C54是一种带有4K字节的闪烁可编程并且可擦除的只读式存储器（FPEROMFalsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压，高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。该器件采用高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，STC89C54是一种高效微控制器，为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。引脚如图1所示： 图1 at89x51引脚2.2 显示年月日时分秒 图2 显示电路DS1302的在实时显示时间中的应用，如图3所示。它可以对年、月、日、周、日、时、分、秒进行计时，且具有闰年补偿等多种功能。 图3 DS13202.3 闹铃整点报时功能本设计采用扬声器报警，当定时时间到时，蜂鸣器发出声响。蜂鸣器接线如图4所示。 图4 报时电路2.4 能用红外线对电子钟进行遥控 红外接收需要连接输出OUT一个借口即可，如图5所示 图5 红外遥控电路2.5 温度采集DS18B20模块 由于DS18B20具有超小的体积，超低的硬件开消，抗干扰能力强，精度高，附加功能强等特点，所以使得DS18B20受到更多的使用，DS18B20的主要特征 ：全数字温度转换及输出； 先进的单总线数据通信； 最高12位分辨率，精度可达±0.5摄氏度； 12位分辨率时的最大工作周期为750毫秒；可选择寄生工作方式； 检测温度范围为-55°C+125°C（-67°F+257°F）; 内置EEPROM，限温报警功能。 图6 温度采集电路2.6 复位电路的设计 简单复位电路的好处在于不受工作电压范围的限制，而专用复位集成电路，必须注意复位电压和工作电压是否匹配。这类专用的复位集成芯片除集成复位电路外，还有些集成看门狗、EEPROM存储器等其他功能模块。复位电路可采用简单的电阻、电容及按键开关构成上电自动复位和手动复位，也可选择专用的复位集成芯片。复位电路连接示意图如图7所示： 图7 复位电路3 创建新的元器件原理图及PCB封装 首先打开Altium Designer，然后启动File>NewProject>Integrated Library命令，创建一个新的集成元件库，再新建一个原理图库，并保存到指定文件夹，按照自己的需求命名。以89x51为例：创建工程文件： 图8 新建工程 创建元件的原理图及封装：点击菜单栏上tool>new conponment ,输入新元件的名字。 图9 创建新元件 图10 新建PCB板 在空白处点击右键，点击place >rectangle ,可以画出元件的大致大小。 图11 画元件原理图 再点pin，可以给元件添加针脚。双击针脚，在相应位置可以对引脚的名字按要求进行修改，取非的引脚选择DOT选项： 图12 引脚设置 画好的89x1原理图如图所示： 图13 at89x51原理图 再新建元件库的封装，点击File>New>Library>PCB Library,设置合适的网格和单位。点击tool>comonpent wizard ,再设置元件正确的焊点尺寸和焊点间距离，封装针脚的个数，保存。 图14 封装向导 选择元件的引脚封装类型，选择芯片类型的，如图15所示： 图15 选择引脚类型 设置焊盘的大小，选择内径为40mil，外径为80mil。 图16 设置焊盘大小 设置竖排两个引脚的距离为100mil，横排两个引脚的距离为60mil。如图17所示： 图17 设置引脚间距离 芯片89x51的引脚个数为40个，选择引脚个数为40，完成。如图18所示： 图18 设置引脚个数 图19 40个引脚的封装命名封装为89x51,，保存，添加到库。为画好的元件添加封装，点击tools >model manager ,点击add footprint ,选择刚才画好的封装即可。 图20 给89x51添加封装 至此元件89x51基本绘制完成，保存并添加到库，绘制电路原理图的时候拖出即可使用。红外遥控电子钟的芯片7805,DS18B20,DS1302,LCD等元件都是用类似的方法制作完成，其他元件，例如电阻，电容，滑动变阻器，LED等在软件自带的元件库里面都可以找的到。拖到原理图中后，设置正确的参数即可。4 电路原理图的绘制过程及PCB板的制作过程在菜单file >new下分别新建工程文件，原理图文件及pcb板文件，都采用相同的命名“红外遥控电子钟”保存到想要保存的位置。图21 新建工程图22 新建原理图在软件右下角点击system>libraries ,再点击install添加自己制作的元件库。 图23 添加元件库 拖出来放到原理图界面就可以使用，按电路图选择安放元件的位置。图24 布置原理图 点击菜单栏按钮进行连线。对每个元件按原理图正确命名，不能重复。元件安放的位置应根据电路图合理安排。选择合适的电容，电阻，变阻器，LED。点击菜单栏上这两个按钮，分别添加接地极，电源极，再点击添加网络标号，双击可以修改网络标号名称，接线完成后保存，如图下图14所示： 图25 红外遥控电子钟原理图原理图完成后绘制PCB板，再点击菜单栏Design >Update pcb document .按钮，将原理图更新到pcb板文件。点击前两个按钮,可以纠错和改正原理图中的错误，不能改正的要去原理图中寻找问题所在，一般是元件没有命名或者引脚的封装有误等。 图26 更新到PCB板 图27 布置PCB板PCB板文件界面网格设置成20mil比较合适。按照原理图将元件按照不同模块排放位置，适当改变位置，按住鼠标左键，点击空格键可以对元件进行旋转，让线路尽量少交叉，删除棕红色底层后就可以开始连线。对于个别线路不可避免的产生交叉的，可以使用两个涂层进行跳线。 图28 不同涂层右击pcb板文件空白处选择Design>rules对线宽,GND,VCC粗细进行定义。设置普通的线宽为20mil,VCC,GND 线宽为50mil。元件布置合理后，点击菜单栏按钮进行接线，注意原理图中交叉的线路应该绘制在不同的涂层，通过不段的调整尽量少跳线。如图所示： 图29 设置电路线路参数 图30 GND线路参数 图31 VCC线路参数 图32 在PCB板上布线 完成后重命名保存，结果如下图所示： 图33 红外遥控电子钟PCB板5 课程设计总结首先在熟悉Altium Designer操作环境的基础上，大概的了解Altium Designer中建立一个原理图时需要依照的工作流程：1.原理图的绘制；2.PCB封装；3.布局；4.走线，至于后面的那些步骤，自己在实践中琢磨。下面这些内容是我在学习时总结的一点小技巧： 1. 平移向上滑动鼠标滑轮则向上平移，向下滑动则向下平移。按住SHIFT键同时向下滚动鼠标滑轮会向右平移，反之向左平移。 2. 放大按住CTRL键同时向上滚动鼠标滑轮会放大。按键盘上的pgUp键放大，按pgDn键缩小。按住鼠标滑轮不动，然后再向上滑动会放大，向下会缩小。3. 空格键为旋转。4. ctrl+*为在pcb板上添加焊点。另外在设计的过程中主要出下了两个错误，经过研究学习找到了解决方案：1.从原理图导入PCB时出现 can't locate document错误：画图时先建一工程文件-保存-再再工程里添加新的或现有文件的原理图和PCB（新的原理图和PCB进行保存），然后再设计，那么导入时就不会出现这问题。 2.has no driver错误：原理图不在当时的工程下，拉进去即可。参考文献1 张惠峥,张鹏. 基于Altium Designer的电子产品一体化设计 J. 无线电通信技术, 20082 华文龙. Altium Designer中的机电一体化设计 J. CAD/CAM与制造业信息化, 20093 刘畅. Altium Designer多图纸原理图设计方法探讨 J. 科技资讯, 20104 郭天祥.新概念51单片机C语言教程.电子工业出版社，20095 谢龙汉.鲁力.张桂东.Altium Designer原理图与PCB设计及仿真.电子工业出版社，20126 谷树忠.Altium Designer教程：原理图、PCB设计与仿真.北京： 电子工业出版社，20107 谢自美.电子线路设计-实验-测试.武汉华中科技大学出版社，20008 阎石.数字电子技术基础-5版.北京：高等教育出版社，2006 14电子技术设计性实训成绩评价表课程名称Altium Designer 课程设计题目名称红外遥控电子钟学生姓名学号指导教师姓名秦洁琼职称讲师序号评价项目指 标满分评分1工作量、工作态度和出勤率按期圆满的完成了规定的任务，难易程度和工作量符合教学要求，工作努力，遵守纪律，出勤率高，工作作风严谨，善于与他人合作。202课程设计质量课程设计选题合理，计算过程简练准确，分析问题思路清晰，结构严谨，文理通顺，撰写规范，图表完备正确。453创新工作中有创新意识，对前人工作有一些改进或有一定应用价值。54答辩能正确回答指导教师所提出的问题。30总分评语：指导教师： 年 月 日