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LED数码管和DS18B 20温度显示器设计
课程设计说明书 《电子线路CAD》课程设计任务书
LED数码管和DS18B 20温度显示器设计 摘 要： Altium Designer 是一款国内外享有盛名的PCB辅组设计软件，它集成了PCB设计系统、电路仿真系统、FPGA设计系统于一体。可以从芯片到PCB级的全套电路设计。 现在市场上常见的PCB级设计软件有Protel、PowerPCB、 Cadence、 AutoCAD等，其中，Protel 在国内应用最为广泛，从最早的Protel 99SE 到后续的Protel DXP,再到最新版本的Altium Designer 16.0， Protel 已变得越来越强大，功能越来越完善，使设计者完全从枯燥无味的点与线的体力劳动中解放出来。 本次设计用到的是Altium Designer 16.0版本软件，在本次设计中我们将用它创建自己的元器件库、创建PCB库、绘制原理图、绘制PCB图、绘制电气图形符号、绘制元件封装图。 关键词： 绘制原理图、绘制PCB图、绘制电气图形符号、绘制元件封装图 目 录 1.课程设计任务及要求...................................................................................................... 1 2.课题设计题目.................................................................................................................. 1 3设计过程及步骤.............................................................................................................. 1 3.1 设计简介.................................................................................................................. 1 3.2 工程文件的创建...................................................................................................... 1 3.3元件及封装图制作................................................................................................... 1 3.4原理图的绘制........................................................................................................... 8 3.5 PCB图的生成........................................................................................................ 13 4. 结束语.......................................................................................................................... 15 5. 参考文献...................................................................................................................... 15 附录1：原理图中所用到的元件图形符号.................................................................... 16 附录2：PCB图中所到的元件的分装图....................................................................... 18 《电子线路CAD》课程设计 1、课程设计任务及要求 1、根据综合训练题目要求正确绘制原理图及PCB图； 2、绘制原理图时要求居中且大小适中； 3、绘制PCB图时要有机械层、禁止布线层和安装孔； 4、绘制元件电气图形符号和元件封装； 5、提供原理图、元件电气图形符号、PCB图和元件封装各一张，并写设计小结。 2、课程设计题目 用LED数码管和DS18B20设计的温度显示器设计 设计要求： （1）按照图2-2正确绘制原理图（图纸大小为A4）； （2）根据原理图设计PCB图； （3）绘制元件电气图形符号和元件封装（见附录）； （4）编制设计说明书、设计小结。 3、设计过程及步骤 3.1设计简介 用LED数码管DS18B20设计的温度显示器可以检测物理环境温度、检测温度的上下限、并在LED数码管上显示实时温度。本次设计的内容就是用Altium Designer 16.0软件绘制出它的原理图、PCB图、绘制电气图形符号、绘制元件封装图。由于在绘制过程中有些元器件是元件库里没有的，所以我们的自己创建元件库和封装库。 3.2新建工程 *打开Altium Designer 16.0软件 *执行菜单命令【文件（File）】→【新建（New）】→【工程（Project）】→【库（Library）】→【PCB工程（PCB project）】命令，新建一个空白的工程文件，并将其保存在网络通信文件夹下，重命名为“DS18B20.PrjPCB” *执行【文件（File）】→【新建（New）】→【原理图（Schematic）】命令，新建一个空白原理图设计文件，命名为“DS18B20.SchDOC” 至此，LED数码管和DS18B20设计的温度显示器模块设计工程就建立完成了。 3.3元件及封装图的制作 由于Altium Designer16.0并不带有AT89C52芯片、DS18B20、排阻、LED数码管、下载端口、74LS245等模块的原理图和PCB封装图 ，所以在绘制原理图之前我们需要先设计这几个原件的以及封装。 3.3.1制作AT89C52芯片元件 *执行菜单命令【文件(Fil)】→【新建(New】→【库(ioany) 】→【原理图库 (Schematic Library)】,新建库文件，命名为“原理图库.SchLib”并保存。 *执行菜单命令【工具(Tools)】→【新器件(New Component)】, 在弹出的对话框 中将新建的元件命名为89C52，如图3-1所示。 *执行菜单命令放置【(Place)】→【矩形(Rectangle)】 在绘图区绘制个大小合适 的矩形。 *执行菜单命令【放置(Pace）】→【引脚(Pi)】放置引脚ENCS0有40个引脚。 *由于芯片的引脚较多，分别修改比较麻烦，在引脚编辑器中修改元件引脚的属性则方便得多。双击【SCH Library】面板中的【89C52】标签，弹出图3-2所示的【元件属性设置】对话框，再单击对话框左下角的【Edit Pins】按钮，弹出图3-3所示的【元件引脚编辑器】对话框。按照图中的设置来修改元件的引脚属性，修改完毕后的原理图模型如图3-4所示。
图3-2【元件属性设置】对话框
图3-1新建元件AT89C52
图3-3【元件引脚编辑器】对话框
图3-4 AT89C52原理图模型 按照上面的操作步骤，依次创建出DS18B20、排阻、LED数码管、下载端口、74LS245等元件，最后八它们放在一个集成库里，如图3-5所示，我已经把的元件做成了一个集成库。
图3-5原理图所需要的集成库 3.3.2利用元件封装向导绘制所需要的元件封装 本设计中用到的一些元器件在封装库里是没有的，所以我们得自己创建一个自己用到的器件封装库，在这里我们采用元件封装向导绘制所需要的元件封装。 在这里我们以AT89C51单片机的封装为列子。 *执行菜单命令【工具（Tools）】→【元器件封装向导（Component Wizard)】，启动PCB元件封装生成向导，如图3-6所示 *单击【下一步(Next)】 按钮，进入如图3-7所示的【元件封装类型选择】对话框，在这里选择“Dual In-line Packages (DIP)”双列直插，并将单位选为毫米。
图3-6元件封装生成向导启动界面 图3-7【元件封装类型选择】对话框 *单击【下一步(Next)】按钮，进入【焊盘尺寸设置】对话框，如图3-8所示，填入合适的焊盘孔径。编辑修改焊盘尺寸时，在相应尺寸上单击，删除原来数据，再添加新数据，单位可以不加。 *单击【下一步(Next)】按钮，进入【焊盘位置设置】对话框，如图3-9所示，此设置芯片相邻焊盘之间的间距。
图3-8焊盘尺寸设置对话框 图3-9焊盘位置设置对话框 *单击【下一步(Next)】按钮，进入【封装轮廓宽度设置】对话框，如图3-10所 示，设置丝印层绘制的元件轮廓线的宽度。 *单击【下一步(Next)】 按钮，进入【焊盘数设置】对话框，如图3-11 所示，因为是设计DIP403D的封装，所以焊盘数为40。
图3-10 封装轮廓宽度设置对话框 图3-11焊盘数设置对话框， *单击【下一步(Next)】按钮，【元件名设置】对话框如图3-12所示，采用系统默认的元件封装名称为“DIP403D”。 *单击下一步【Next)】按钮，元件封装绘制结束界面，如图3-13所示，单击【完成(Finish)】 按钮则可完成元件封装的绘制。
图3-12元件名设置对话框 图3-13，元件封装绘制结束界面 *绘制完成的DIP403D封装如图3-16所示，需要注意的是，创建的封装中焊盘名称一定要与其对应的原理图元件引脚名称一致，否则封装将无法使用。如果两者不符时，双击[焊盘]进入[焊盘属性设置]对话框修改焊盘名称。
图3-14绘制完成的AT89C51封装图（DIP403D） 图3-15元件封装库 按照上述步骤完成所需要的在Altium Designer16.0的库中没有的元件封装图（LED数码管、74LS245、DS18B20、排阻等），名字保存和元件原理图名字一样。如图3-15是完成的元件封装库。 3.4原理图的绘制 3.4.1创建工程 我们要创建一个工程来装原理图和PCB图，创建步骤如下： *打开Altium Designer16.0，执行菜单命令【文件（File）】→【新建（New）】→【工程（Project）】菜单栏中选择【PCB工程（PCB project)】就建立了一个空的工程项目，可以在Altium Designer16.0界面的最左边的标签式面板区可以看见，空的工程如图3-16所示。里面并不包含任何文档，并将其保存到自己能找到的储存位置。
图3-16创建的空工程 3.4.2给刚创建的工程添加原理图文档和PCB图文档， 在工程面板中右键单击工程名，弹出如图3-17所示的菜单，单击【给工程添加新的(Add NewProject)】来添加新的原理图设计文档
图3-17 给工程添加新的原理图文档 按照上述方法给工程添加PCB图文档，添加好原理图文档和PCB图文档后的工程展开如图3-18所示。
图3-18，添加好原理图文档和PCB图文档后的工程展开图 3.4.3绘制原理图 *单机鼠标左键单击新建工程中的原理图文档，界面中间出现工作区如图3-19工作区，工作区面板默认大小为A4纸张，一般不需要从新设置，在工作去可以自由编辑和图形绘制。 *单机鼠标左键单界面右上角的弹出式面板的【库（Libraries）】，即可显示出元器件库面板，弹出如图3-20所示界面。 *在图3-20的界面中右上角左键单击【Libraries】按钮打开如图3-21所示界面，点击该界面右下角【安装】按钮，打开我们所建立的库和在网上下载的库，选中所需要安装的库，点击右下角【打开】，就把库全部安装好了在图3-20中我已经把所需要要的元件库安装好了。
图3-19工作区面板 3-20元件库面板
图3-21可用元件库文件 *在图3-20中选中我们所需要的元件所在的【库（Libraries）】，然后在库下方【关键字过滤栏】中输入所需元件的名称，然后在【元件列表框】中选中元件，就会在【原件符号预览框】中出出现元件符号，左键双击【元件列表框】中选中的元件，这时鼠标光标就会出现所选中的元件如图3-20所示，然后移动鼠标在工作区内选择元件要放置的位置，单击鼠标左键，元件就可以放置在工作区内如图3-21所示。 *在工作区内选中元件拖动鼠标可以移动元件，选中元件后并按住鼠标左键在按【X】键可以对元件进行左右翻转180度，选中元件后并按住鼠标左键在按【Y】键可以对元件进行上下翻转180度，选中元件后按【空格】键可以对元件进行每次旋转90度。
图3-21在工作区内放置元件 按照上述方法在工作区内放置好所有元件件，并安原理图布置好元件位置。如图3-22所示 *放置好元器件以后点击【工具栏
图3-21 在工作区内放置好所需元件
图3-22 LED数码管参数设定与修改界面
图3-23用LED数码管和DS18B20温度显示器的设计原理图 ＊完成以上步骤后，鼠标右键右击工作区空白处，【放置】→【文本字符串】，然后单击要放置文本的区域，放置文本框【text】，双击【text】输入文本字符串，并对字体进行编辑修改。完成后点击确定即可。 最后点击菜单栏【文件】→【智能PDF】即可输出原理图的PDF图片。 3.4.4生成PCB图 *接着上面的步骤，打开原理图界面，鼠标左键单击菜单栏【设计】→【update PCB Document PCB1.PcbDOC】进入如图3-24界面， *左键依次单击【生成更效率】【执行更效】然后点击【关闭】就会打开我们所创建的PCB图界面，在界面右下方有生成的PCB图如图3-25所示，此时的图还没有放到PCB图工作区内，需要我们自己调整器件把它移动到工作区合适的位置。
图3-24PCB图生成启动界面
图3-25生成的 PCB初始图 *将图中所有器件移动到PCB面板中间，并对器件进行从新排列，单击鼠标左键可以选中器件，按住鼠标不放，在按【空格】键可以对器件进行旋转。调整好后的的排列好的PCB图，如图3-26。
图3-26摆放好图封装的PCB图界面 *现在对器件进行布线，鼠标左键单击菜单栏【应用工具】→【放置直线】，鼠标将会出现十字形光标，移动鼠标使光标移动到我们要连接的第一个端点，单击左键，就放置好了线的器点，中途如果要拐弯，在拐弯的地方单击一下，然后就可以拐弯了。到要放置的最后以个端点时双击鼠标左键，就完成线段的放置。 *重复上述步骤，按照PCB图中的引线连接完整幅PCB图。 *PCB图的输出，和输出原理图的方式一样。点击菜单栏【文件】→【智能PDF】即可输出PCB图的PDF图片。如图３－２7所示。 图３－２７布好线后输出的PCB图 4. 结束语 本次设计的是利用Alteum Designer 16.0d对用LED数码管和DS18B20的温度显 示器原理图的绘制、PCB图的制作，在本次课程中，我先是按照课程要求进行安装软件，然后十按照课本对软件的使用进行了解，然后进行基本操作的演练。 当我对软件的使用了解后，我开始在给软件安装元件图库，在我所绘制的原理图中有的元件是库里没有的，所以我进行了书本上元件库的创建学习，然后在自己创建的元件库里绘出所需要的原件符号，接下来进行封装库的绘制，到这里我已经准备好了绘制原理图的准备工作。 在开始绘制原理图时，我先创建一个空的工程文件，然后在该工程文件里添加一个新的原理图文档和一个新的PCB图文档。然后打开原理图文档，在元件库里找到所需要的元器件，依次排列好放在工作区，最后进行连线，绘制完成原理图后将其以PDF文件的格式输出就完成了。 在原理图绘制好后，进行成PCB，然后在PCB图工作区呢进行封装图的移动和修该，最后进行PCB图的布线。布线完成后输出PCb图像就完成了。 参考文献 Altium Designer 原理图与PCB设计（第二版） 北京电子工业出版社 谢龙汉、李杰鸿 编著 附 录： 附录1：原理图中所用到的元件图形符号
温度检测元件（一） 晶振（二）
蜂鸣器（三） 瓷片电容（四）
８９c５２单片机芯片（五） ７４LS２４５芯片（六）
电源端子（七） 程序下载端口（八）
电解电容（九） 电阻（十）
排阻（十一） 四位共阴极数码管（十二）
三级管（十三） 按钮（十四）
电解电容（十五） 附录2：PCB图中用到的元件封装图 LED数码管封装（一） 程序下载端口封装（二） 74LS245芯片封装（三） 上拉电阻封装（四） 三极管封装（五） 瓷片电容封装（六）
AT89C52单片机封装（七） 晶振封装（八）
发光二极管（九） 电解电容封装（十）
电源口（十一） 电阻封装（十二）
按钮封装（十三） DS18B20封装（十四） |
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