第11講項目8項目9數(shù)碼管顯示電路的PCB設計

1、復習：l7.1 數(shù)碼管原理圖的繪制l7.1.1 繪制原理圖首先要做的工作l7.1.2 加載庫文件l7.1.3 放置元件l7.1.4 導線放置模式l7.1.5 放置總線和總線引入線l7.1.6 放置網絡標簽l7.1.7 檢查原理圖 l講評作業(yè) P163項目8 PCB板的編輯環(huán)境及參數(shù)設置 l了解PCB的設計環(huán)境l8.1 Altium Designer中的PCB設計環(huán)境簡介（P165）l8.2 PCB編輯環(huán)境設置l8.3 PCB板設置8.3.1 PCB板層介紹 每個設計師都有自己的設計風格，層的設定也是在PCB設計中非常重要的環(huán)節(jié)。在PCB的設計中，要接觸到下面幾個層。它們分別是：lSignal

2、layer（信號層）：總共有32層?？梢苑胖米呔€，文字，多邊形（鋪銅）等。常用有以下2種：Top layer（頂層），Bottom Layer（底層）。lInternal Plane（平面層）：總共有16層。主要作為電源層使用，也可以把其他的網絡定義到該層。平面層可以任意分塊，每一塊可以設定一個網絡。平面層是以“負片”格式顯示，比如有走線的地方表示沒有銅皮。lMechanical layer：機械層一般用于有關制版和裝配方面的信息。lMask layer：有頂部阻焊層(Top solder Mask)和底部阻焊層(Bootom Solder mask)兩層，是Altium Designer對應

3、于電路板文件中的焊盤和過孔數(shù)據自動生成的板層，主要用于鋪設阻焊漆（阻焊綠膜）。Mask layer：有頂部錫膏層(Top Past Mask)和底部錫膏層(Bottom Past mask)兩層，它是過焊爐時用來對應元件焊點的，是自動生成的，也是負片形式輸出。lKeep-out layer：這層主要用來定義PCB邊界，比如可以放置一個長方形定義邊界，則信號走線不會穿越這個邊界。lDrill Drawing：鉆孔層主要為制造電路板提供鉆孔信息，該層是自動計算的。lMulti-Layer:多層代表信號層，任何放置在多層上的元器件會自動添加到所在的信號層上，所以可以通過多層，將焊盤或穿透式過孔快速地

4、放置到所有的信號層上。lSilkscreen layer：絲印層有Top Overlay（頂層絲印層）和Bottom Overlay（底層絲印層）兩層。主要用來繪制元件的輪廓、放置元件的標號（位號）、型號或其他文本等信息。以上信息是自動在絲印層上產生的。8.3.2 PCB板層設置板層設置l1.在主菜單中選擇Design Layer Stack Manager命令，或者在工作區(qū)單擊鼠標右鍵，在彈出的菜單中選擇Options Layer Stack Manager命令，打開如圖8-28所示的Layer Stack Manager對話框。圖8-28 Layer Stack Manage對話框l2.

5、鼠標雙擊圖8-28所示的Top Layer或Bottom Layer彈出Layer Properties對話框，可以修改層的名字及銅箔的厚度。l3. Top Dielectric和Bottom Dielectric復選項，表示在PCB板的頂層和底層添加阻焊層，如圖8-29所示。圖8-29 添加的阻焊層8.3.3 PCB板層及顏色設置l在主菜單中選擇Design.Board Layers and Colors命令，或者在工作區(qū)單擊鼠標右鍵，在彈出的菜單中選擇OptionsBoard Layers and Colors命令，打開如圖8-30所示的Board Layers and Colors選項卡

6、。圖8-30 Board Layers and Colors對話框項目項目9 數(shù)碼管顯示電路的數(shù)碼管顯示電路的PCB設計設計l任務描述l在項目7完成了數(shù)碼管顯示電路的原理圖繪制后，本項目完成數(shù)碼管顯示電路的PCB板設計。在該PCB板中，調用項目5建立的封裝庫內的兩個器件：DIP-20(AT89C2051單片機的封裝)、LED-10(數(shù)碼管的封裝)。通過該PCB圖驗證建立的封裝庫內的兩個器件的正確性，并進行新知識的介紹。他將涵蓋以下主題：l設置PCB板l設計規(guī)則介紹l自動布線的多種方法l數(shù)碼管顯示電路的PCB板設計教學目的及要求：l1.掌握在項目中新建PCB文檔l2.熟練掌握設置PCB板l3.熟

7、練掌握導入元件、元件布局 l4.了解PCB的設計規(guī)則l5. 熟練掌握自動布線、驗證PCB的設計 l教學重點：導入元件、元件布局 l教學難點： PCB的設計規(guī)則9.1 創(chuàng)建創(chuàng)建PCB板板l9.1.1 在項目中新建PCB文檔l在項目3的3.2中介紹了用PCB向導產生空白PCB板子輪廓的方法。本節(jié)將介紹另一種方法產生空白的PCB板。l（1）啟動Altium Designer，打開“數(shù)碼管顯示電路.PrjPCB”的工程文件，再打開“數(shù)碼管顯示電路.SchDoc”的原理圖。l（2）產生一個新的PCB文件。方法如下：選擇主菜單中的FileNewPCB命令，在“數(shù)碼管顯示電路.PrjPcb”工程中新建一個名

8、稱為“PCB1.PcbDoc”的PCB文件。l（3）在新建的PCB文件上單擊鼠標右鍵，在彈出的下拉菜單中選擇Save命令，打開SavePCB1.PcbDocAs對話框。l（4）在SavePCB1.PcbDocAs對話框的文件名編輯框中輸入“數(shù)碼管顯示電路”，單擊“保存”按鈕，將新建的PCB文檔保存為“數(shù)碼管顯示電路.PcbDoc”文件。9.1.2 設置設置PCB板板l（1）在主菜單中選擇DesignBoard Options命令，打開如圖9-1所示的Board Options對話框。 圖9-1 Board Options對話框（2）在如圖9-1所示的Board Options對話框的Measu

9、rement Unit區(qū)域中設置Unit為Metric。l（3）按G鍵，彈出Snap Grid對話框，設置Grid為1mm。l（4）在主菜單中選擇DesignBoard SharpRedefine Board Sharp命令，重新定義PCB板的形狀。l（5）移動光標按順序分別在工作區(qū)內坐標為（100 mm，30 mm）、（190 mm，30 mm）、（190 mm，106 mm）和（100 mm，106 mm）的點上單擊，最后單擊鼠標右鍵，繪制一個矩形區(qū)域。重新定義的PCB板區(qū)域如圖9-2所示。圖9-2 重新定義的PCB板區(qū)域l（6）單擊工作區(qū)下部的Keep-Out Layer層標簽，選擇Ke

10、ep Out Layer層，重新定義PCB板的邊框。l（7）單擊Utilities工具欄中的繪圖工具按鈕 ，在彈出的工具欄中選擇線段工具按鈕 ，移動光標按順序連接工作區(qū)內坐標為（103，33）、（187，33）、（187，103）和（103，103）的四個點，然后光標回到（103，33）處，光標處出現(xiàn)一個小方框，按鼠標左鍵，即繪制“Keep Out”布線的矩形區(qū)域（如圖9-3所示），按鼠標右鍵，退出布線狀態(tài)。(單位：mm)。圖9-3 繪制布線區(qū)域的PCB板（8）在主菜單中選擇DesignLayer Stack Manager命令，打開Layer Stack Manager對話框。（9）在Lay

11、er Stack Manager對話框中勾選Top Dielectric復選項和Bottom Dielectric復選項，設置電路板為有阻焊層的雙層板，單擊Ok按鈕。至此，PCB板的形狀、大小，布線區(qū)域和層數(shù)就設置完畢了。9.2 PCB板布局板布局l9.2.1 導入元件l（1）在原理圖編輯器下，用封裝管理器檢查每個元件的封裝是否正確（3.3節(jié)中已介紹），打開封裝管理器Tools Footprint Manager。l（2）在主菜單中選擇DesignUpdate PCB Document 數(shù)碼管顯示電路.PcbDoc命令，打開如圖9-4所示的Engineering Change Order對話框

12、。圖9-4 Engineering Change Order對話框l（3）單擊Validate Changes按鈕驗證一下有無不妥之處，再單擊Execute Changes按鈕，應用所有已選擇的更新，Engineering Change Order對話框內列表中的Status下的Check和Done列將顯示檢查更新和執(zhí)行更新后的結果，如果執(zhí)行過程中出現(xiàn)問題將會顯示 符號，若執(zhí)行成功則會顯示 符號。如有錯誤則檢查錯誤，然后從（2）開始重新執(zhí)行，沒有錯誤后，應用更新后的Engineering Change Order對話框如圖9-5所示。圖9-5 應用更新后的Engineering Change

13、Order對話框l（4）單擊Engineering Change Order對話框中的Close按鈕，關閉該對話框，至此，原理圖中的元件和連接關系就導入到PCB板中了。 圖9-6 PCB工作區(qū)內容導入原理圖信息的PCB板文件的工作區(qū)如圖9-6所示，此時PCB板文件的內容與原理圖文件“數(shù)碼管顯示電路.SchDoc”就完全一致了。9.2.2 元件布局元件布局lAltium Designer提供了自動布局功能。方法：選擇主菜單Tools Component Placement Auto Placer彈出Auto Place對話框。在該對話框內可以選擇Cluster Placer和Statistica

14、l Placer兩種布局方式，目前這兩種布局方式布局的效果不盡人意，所以用戶最好還是采用手動布局。方法如下：圖9-7 移動元器件l（1）單擊PCB圖中的元件，將其一一拖放到PCB板中的Keep-Out布線區(qū)域內。單擊元件U1,將它拖動到PCB板中靠左邊靠上的區(qū)域；在拖動元件到PCB板中的Keep-Out布線區(qū)域時，可以一次拖動多個元件，如選擇3個元件DS1-DS3（鼠標單擊DS1元件的左下角，然后單擊DS3元件的右上角），按住鼠標左鍵將它拖動到PCB板中部用戶需要的位置時放開鼠標左鍵；如圖9-7所示。在導入元件的過程中，系統(tǒng)自動將元件布置到PCB板的頂層（Top Layer），如果需要將元件放

15、置到PCB板的底層（Bottom Layer）按（2）步驟進行操作。（2）雙擊元件U3，按Tab鍵，打開如圖9-8所示的Component U3對話框。在Component U3對話框中Component Properties區(qū)域內的Layer下拉列表中選擇Bottom Layer項，單擊OK按鈕，關閉該對話框。此時，元件U3連同其標志文字都被調整到PCB板的底層，把U3放在DS1元件位置的底層（DS1的元件放在頂層）。圖9-8 Component U3對話框l（3）放置其它元件布置到PCB板頂層，然后調整元件的位置。調整元件位置時，最好將光標設置成大光標，方法：單擊鼠標右鍵，彈出菜單，選擇O

16、ptions Preferences，彈出Preferences對話框，光標類型（Cursor Type）處：選擇Large 90即可。l（4）放置元件時，遵循該元件對于其它元件連線距離最短，交叉線最少的原則進行，可以按Space鍵，讓元件旋轉到最佳位置，才放開鼠標左鍵。l（5）如果電阻R2、R3、R10-R16排列不整齊，可以選中這些元件，在工具欄上按 圖標，彈出下拉工具，選（向下對齊）圖標，再選 （元件之間距離相等）圖標后，即可把電阻布置整齊。l(6)在放置元件的過程中，為了讓元件精確放置在希望的位置，設置PCB板采用英制(Imperial)單位，按G鍵，設置Grid為20mil，以方便元件擺放整齊。布置完成后的PCB板如圖9-9所示。 圖9-9 手動布局完成后的PCB板l至此，元件布局完畢。l（7）單擊工作區(qū)中的名稱為“數(shù)碼管顯示電路”的room框，按鍵盤的del鍵，將其刪除。lroom框用于限制單元電路的位置，即某一個單元電路中的所有元件將被限制在由room框所限定的PCB范圍內，便于PCB電路板的布局規(guī)范，減少