Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級(jí),第三級(jí),第四級(jí),第五級(jí),*,*,*,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,第9章 數(shù)碼管顯示電路的PCB設(shè)計(jì),任務(wù)描述,在第,7,章完成了數(shù)碼管顯示電路的原理圖繪制后，本章完成數(shù)碼管顯示電路的,PCB,板設(shè)計(jì)。在該,PCB,板中，調(diào)用第,5,章建立的封裝庫內(nèi)的兩個(gè)器件：,DIP20(AT89C2051,單片機(jī)的封裝,),、,LED-10(,數(shù)碼管的封裝,),。通過該,PCB,圖驗(yàn)證建立的封裝庫內(nèi)的兩個(gè)器件的正確性，并進(jìn)行新知識(shí)的介紹。他將涵蓋以下主題：,設(shè)置,PCB,板,設(shè)計(jì)規(guī)則介紹,自動(dòng)布線的多種方法,數(shù)碼管顯示電路的,PCB,板設(shè)計(jì),教學(xué)目的及要求：,1.掌握在項(xiàng)目中新建PCB文檔,2.熟練掌握設(shè)置PCB板,3.熟練掌握導(dǎo)入元件、元件布局,4.了解PCB的設(shè)計(jì)規(guī)則,5.熟練掌握檢查綠色高亮顯示,6.熟練掌握自動(dòng)布線、驗(yàn)證PCB的設(shè)計(jì),教學(xué)重點(diǎn)：導(dǎo)入元件、元件布局,教學(xué)難點(diǎn)：檢查綠色高亮顯示,9.1 創(chuàng)建PCB板,9.1.1,在項(xiàng)目中新建,PCB,文檔,在第,3,章的,3.2,中介紹了用,PCB,向?qū)Мa(chǎn)生空白,PCB,板子輪廓的方法。本節(jié)將介紹另一種方法產(chǎn)生空白的,PCB,板。,（,1,）啟動(dòng),Altium Designer,，打開“數(shù)碼管顯示電路,.PrjPCB”,的項(xiàng)目文件，再打開“數(shù)碼管顯示電路,.SchDoc”,的原理圖。,（,2,）產(chǎn)生一個(gè)新的,PCB,文件。方法如下：選擇主菜單中的“,File”“New”“PCB”,命令，在“數(shù)碼管顯示電路,.PrjPcb”,項(xiàng)目中新建一個(gè)名稱為“,PCB1.PcbDoc”,的,PCB,文件。,（,3,）在新建的,PCB,文件上單擊鼠標(biāo)右鍵，在彈出的下拉菜單中選擇“,Save”,命令，打開“,SavePCB1.PcbDocAs”,對(duì)話框。,（,4,）在“,SavePCB1.PcbDocAs”,對(duì)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(shè)置PCB板,（,1,）在主菜單中選擇“,Design”“Board Options”,命令，打開如圖,9-1,所示的“,Board Options”,對(duì)話框。,圖9-1 “Board Options”對(duì)話框,（2）在如圖9-1所示的“Board Options”對(duì)話框的“Measurement Unit”區(qū)域中設(shè)置“Unit”為“Metric”；勾選“Sheet Position”區(qū)域中的“Display Sheet”復(fù)選項(xiàng)，表示在PCB圖中顯示白色的圖紙；設(shè)置Snap Grid X、Y：1mm，單擊“OK”按鈕。,（,3,）在主菜單中選擇“,Design”“Board Sharp”“Redefine Board Sharp”,命令，重新定義,PCB,板的形狀。,（,4,）移動(dòng)光標(biāo)按順序分別在工作區(qū)內(nèi)坐標(biāo)為（,100 mm,，,30 mm,）、（,190 mm,，,30 mm,）、（,190 mm,，,106 mm,）和（,100 mm,，,106 mm,）的點(diǎn)上單擊，最后單擊鼠標(biāo)右鍵，繪制一個(gè)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,（5）單擊工作區(qū)下部的“Keep-Out Layer”層標(biāo)簽，選擇“Keep Out Layer”層，重新定義PCB板的邊框。,（6）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(dòng)光標(biāo)按順序連接工作區(qū)內(nèi)坐標(biāo)為（103，33）、（187，33）、（187，103）和（103，103）的四個(gè)點(diǎn)，然后光標(biāo)回到（103，33）處，光標(biāo)處出現(xiàn)一個(gè)小方框，按鼠標(biāo)左鍵，即繪制“Keep Out”布線的矩形區(qū)域（如圖9-3所示），按鼠標(biāo)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,（,7,）在主菜單中選擇“,Design”“Layer Stack Manager”,命令，打開“,Layer Stack Manager”,對(duì)話框。,（,8,）在“,Layer Stack Manager”,對(duì)話框中勾選“,Top Dielectric”,復(fù)選項(xiàng)和“,Bottom Dielectric”,復(fù)選項(xiàng)，設(shè)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(shè)置完畢了。,9.2 PCB板布局,9.2.1,導(dǎo)入元件,（,1,）在原理圖編輯器下，用封裝管理器檢查每個(gè)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,。,（,2,）在主菜單中選擇“,Design”“Import Changes From,數(shù)碼管顯示電路,.PrjPcb”,命令，打開如圖,9-4,所示的“,Engineering Change Order”,對(duì)話框。,圖,9-4 “Engineering Change Order”,對(duì)話框,（,3,）單擊“,Execute Changes”,按鈕，應(yīng)用所有已選擇的更新，“,Engineering Change Order”,對(duì)話框內(nèi)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(jié)果，如果執(zhí)行過程中出現(xiàn)問題將會(huì)顯示“”符號(hào)，若執(zhí)行成功則會(huì)顯示“”符號(hào)。如有錯(cuò)誤檢查錯(cuò)誤，然后從（,2,）開始重新執(zhí)行，沒有錯(cuò)誤后，應(yīng)用更新后的“,Engineering Change Order”,對(duì)話框如圖,9-5,所示。,圖,9-5,應(yīng)用更新后的“,Engineering Change Order”,對(duì)話框,（,4,）單擊“,Engineering Change Order”,對(duì)話框中的“,Close”,按鈕，關(guān)閉該對(duì)話框，至此，原理圖中的元件和連接關(guān)系就導(dǎo)入到,PCB,板中了。,圖,9-6 PCB,工作區(qū)內(nèi)容,導(dǎo)入原理圖信息的,PCB,板文件的工作區(qū)如圖,9-6,所示，此時(shí),PCB,板文件的內(nèi)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,Altium Designer,提供了自動(dòng)布局功能。方法：選擇主菜單,Tools Component Placement Auto Placer,彈出,Auto Place,對(duì)話框。在該對(duì)話框內(nèi)可以選擇,Cluster Placer,和,Statistical 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(dòng)布局。方法如下：,（,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(nèi)。單擊元件,U1,將它拖動(dòng)到,PCB,板中靠左邊靠上的區(qū)域；在拖動(dòng)元件到,PCB,板中的“,Keep-Out”,布線區(qū)域時(shí)，可以一次拖動(dòng)多個(gè)元件，如選擇,3,個(gè)元件,DS1-DS3,（鼠標(biāo)單擊,DS1,元件的左下角，然后單擊,DS3,元件的右上角），按住鼠標(biāo)左鍵將它拖動(dòng)到,PCB,板中部用戶需要的位置時(shí)放開鼠標(biāo)左鍵；如圖,9-7,所示。在導(dǎo)入元件的過程中，系統(tǒng)自動(dòng)將元件布置到,PCB,板的頂層（,Top Layer,），如果需要將元件放置到,PCB,板的底層（,Bottom Layer,）按（,2,）步驟進(jìn)行操作。,圖,9-7,移動(dòng)元器件,（,2,）雙擊元件“,U3”,，按,Tab,鍵，打開如圖,9-8,所示的“,Component U3”,對(duì)話框。在“,Component U3”,對(duì)話框中“,Component Properties”,區(qū)域內(nèi)的“,Layer”,下拉列表中選擇“,Bottom Layer”,項(xiàng)，單擊“,OK”,按鈕，關(guān)閉該對(duì)話框。此時(shí)，元件“,U3”,連同其標(biāo)志文字都被調(diào)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(duì)話框,（,3,）放置其它元件布置到,PCB,板頂層，然后調(diào)整元件的位置。調(diào)整元件位置時(shí)，最好將光標(biāo)設(shè)置成大光標(biāo)，方法：?jiǎn)螕羰髽?biāo)右鍵，彈出菜單，選擇,Options Preferences,，彈出,Preferences,對(duì)話框，光標(biāo)類型（,Cursor Type,）處：選擇,Large 90,即可。,（,4,）放置元件時(shí)，選擇于其它元件連線最短，交叉最少的原則，可以按,Space,鍵，讓元件旋轉(zhuǎn)到最佳位置，才放開鼠標(biāo)左鍵。,（,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(biāo)，彈出下拉工具，選“”圖標(biāo)，再選“”圖標(biāo)后，即可把電阻布置整齊。,(6),在放置元件的過程中，可以按,G,鍵，設(shè)置元件的,Snap Grid,以及,Component Grid,，以方便元件擺放整齊。也可以設(shè)置,PCB,板是采用公制（,Metric,）或英制,(Imperial),單位，最好采用英制單位。布置完成后的,PCB,板如圖,9-9,所示。,圖,9-9,手動(dòng)布局完成后的,PCB,板,至此，元件布局完畢。,（,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。,room,框用于限制單元電路的位置，即某一個(gè)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(nèi)，便于,PCB,電路板的布局規(guī)范，減少干擾，通常用于層次化的模塊設(shè)計(jì)和多通道設(shè)計(jì)中。由于本項(xiàng)目未使用層次設(shè)計(jì)，不需要使用到,room,邊框的功能，為了方便元件布局，可以先將該,room,框刪除。,9.2.3 檢查綠色高亮顯示,運(yùn)行設(shè)計(jì)規(guī)則檢查：,ToolsDesign Rule Check,給出錯(cuò)誤報(bào)告如圖,9-10,所示。,圖,9-10,設(shè)計(jì)規(guī)則檢查后的錯(cuò)誤報(bào)告,從錯(cuò)誤報(bào)告看出有2個(gè)地方出錯(cuò)：Silkscreen Over Component Pads與Minimum Solder Mask Sliver。,可以用第3章介紹的方法，從菜單選擇Design Rules（快捷鍵D，R）打開PCB Rules and Constraints Editor 對(duì)話框。雙擊Manufacturing類在對(duì)話框的右邊顯示所有制造規(guī)則，找到Silkscreen Over Component Pads和Minimum Solder Mask Sliver兩行，把Enabled欄的復(fù)選框的“”去掉即可,表示關(guān)閉這2個(gè)規(guī)則，不進(jìn)行該2項(xiàng)的規(guī)則檢查。,現(xiàn)在,PCB,板上就沒有綠色的高亮顯示了，如圖,9-15,所示。,圖,9-15,清除了綠色高亮的,PCB,板,9.2.4 更改元件封裝,由于圖,9-15,所示,PCB,板上元器件的封裝用的是繪制原理圖時(shí)放元器件的缺省值，,C1-C4,的元件封裝與實(shí)際元件有差異，所以需要修改這,4,個(gè)元件的封裝。用第,3,章介紹的方法將,C1,、,C2,元件的封裝修改為：,RAD-0.1,，,C3,元件的封裝修改為：,CAPPR5-5X5,，,C4,元件的封裝修改為：,RB5-10.5,。修改封裝后的,PCB,板如圖,9-16,所示。,圖9-16 修改封裝后的PCB板,9.3 設(shè)計(jì)規(guī)則介紹,AltiumDesigner,提供了內(nèi)容豐富、具體的設(shè)計(jì)規(guī)則，根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)則的適用范圍共分為如下,10,個(gè)類別，下面把要經(jīng)常要使用的規(guī)則作簡(jiǎn)單介紹。,“,Electrical”,電氣規(guī)則類。,“,Routing”,布線規(guī)則類。,“,SMT”SMT,元件規(guī)則類。,“,Mask”,阻焊膜規(guī)則類。,“,Plane”,內(nèi)部電源層規(guī)則類。,“,Testpoint”,測(cè)試點(diǎn)規(guī)則類。,“,Manufactu