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
专业 | 电气工程及其自动化 |
学生姓名 | 奉达师 |
班级 | B电气162 |
学号 | 1610601202 |
指导教师 | 盐城工学院 |
完成日期 | 2019年7月4日 |
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ProtelDXP,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AltiumDesigner16.0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【EditPins】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3-22LED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】→【updatePCB 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）
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