第讲 第章 数码管显示的CB设计

第9章数码管显示电路的PCB设计任务描述在第7章完成了数码管显示电路的原理图绘制后，本章完成数码管显示电路的PCB板设计。在该PCB板中，调用第5章建立的封装库内的两个器件：DIP20(AT89C2051单片机的封装)、LED-10(数码管的封装)。通过该PCB图验证建立的封装库内的两个器件的正确性，并进行新知识的介绍。他将涵盖以下主题：设置PCB板设计规则介绍自动布线的多种方法数码管显示电路的PCB板设计教学目的及要求：1.掌握在项目中新建PCB文档2.熟练掌握设置PCB板3.熟练掌握导入元件、元件布局4.了解PCB的设计规则5.熟练掌握检查绿色高亮显示6.熟练掌握自动布线、验证PCB的设计教学重点：导入元件、元件布局教学难点：检查绿色高亮显示9.1创建PCB板9.1.1在项目中新建PCB文档在第3章的3.2中介绍了用PCB向导产生空白PCB板子轮廓的方法。本节将介绍另一种方法产生空白的PCB板。（1）启动AltiumDesigner，打开“数码管显示电路.PrjPCB”的项目文件，再打开“数码管显示电路.SchDoc”的原理图。（2）产生一个新的PCB文件。方法如下：选择主菜单中的“File”→“New”→“PCB”命令，在“数码管显示电路.PrjPcb”项目中新建一个名称为“PCB1.PcbDoc”的PCB文件。（3）在新建的PCB文件上单击鼠标右键，在弹出的下拉菜单中选择“Save”命令，打开“Save[PCB1.PcbDoc]As”对话框。（4）在“Save[PCB1.PcbDoc]As”对话框的“文件名”编辑框中输入“数码管显示电路”，单击“保存”按钮，将新建的PCB文档保存为“数码管显示电路.PcbDoc”文件。9.1.2设置PCB板（1）在主菜单中选择“Design”→“BoardOptions…”命令，打开如图9-1所示的“BoardOptions”对话框。图9-1“BoardOptions”对话框（2）在如图9-1所示的“BoardOptions”对话框的“MeasurementUnit”区域中设置“Unit”为“Metric”；勾选“SheetPosition”区域中的“DisplaySheet”复选项，表示在PCB图中显示白色的图纸；设置SnapGridX、Y：1mm，单击“OK”按钮。（3）在主菜单中选择“Design”→“BoardSharp”→“RedefineBoardSharp”命令，重新定义PCB板的形状。（4）移动光标按顺序分别在工作区内坐标为（100mm，30mm）、（190mm，30mm）、（190mm，106mm）和（100mm，106mm）的点上单击，最后单击鼠标右键，绘制一个矩形区域。重新定义的PCB板区域如图9-2所示。图9-2重新定义的PCB板区域（5）单击工作区下部的“Keep-OutLayer”层标签，选择“KeepOutLayer”层，重新定义PCB板的边框。（6）单击“Utilities”工具栏中的绘图工具按钮“”，在弹出的工具栏中选择线段工具按钮“”，移动光标按顺序连接工作区内坐标为（103，33）、（187，33）、（187，103）和（103，103）的四个点，然后光标回到（103，33）处，光标处出现一个小方框，按鼠标左键，即绘制“KeepOut”布线的矩形区域（如图9-3所示），按鼠标右键，退出布线状态。(单位：mm)。图9-3绘制布线区域的PCB板（7）在主菜单中选择“Design”→“LayerStackManager”命令，打开“LayerStackManager”对话框。（8）在“LayerStackManager”对话框中勾选“TopDielectric”复选项和“BottomDielectric”复选项，设置电路板为有阻焊层的双层板，单击“Ok”按钮。至此，PCB板的形状、大小，布线区域和层数就设置完毕了。9.2PCB板布局9.2.1导入元件（1）在原理图编辑器下，用封装管理器检查每个元件的封装是否正确（3.3节中已介绍），打开封装管理器Tools→FootprintManager。（2）在主菜单中选择“Design”→“ImportChangesFrom数码管显示电路.PrjPcb”命令，打开如图9-4所示的“EngineeringChangeOrder”对话框。图9-4“EngineeringChangeOrder”对话框（3）单击“ExecuteChanges”按钮，应用所有已选择的更新，“EngineeringChangeOrder”对话框内列表中的“Status”下的“Check”和“Done”列将显示检查更新和执行更新后的结果，如果执行过程中出现问题将会显示“”符号，若执行成功则会显示“”符号。如有错误检查错误，然后从（2）开始重新执行，没有错误后，应用更新后的“EngineeringChangeOrder”对话框如图9-5所示。图9-5应用更新后的“EngineeringChangeOrder”对话框（4）单击“EngineeringChangeOrder”对话框中的“Close”按钮，关闭该对话框，至此，原理图中的元件和连接关系就导入到PCB板中了。

图9-6PCB工作区内容导入原理图信息的PCB板文件的工作区如图9-6所示，此时PCB板文件的内容与原理图文件“数码管显示电路.SchDoc”就完全一致了。9.歌2.蜘2元件稿布局Al漫ti每um窑D优es窄ig郊ne隐r提供写了自榜动布桶局功谁能。融方法汇：选跪择主卫菜单To混ol讽s泥→而Co讯mp喷on老en液t徒Pl隶ac摧em跃en化t毯→谈Au县to速P朝la户ce棵r弹出Au轧to兔P导la丈ce对话将框。舰在该孝对话累框内胸可以带选择Cl信us疼te滑r啊Pl冈ac油er和St赵at师is舍ti无ca映l挤Pl镜ac薪er两种牲布局各方式恨，目露前这俊两种蛇布局显方式烛布局冻的效欣果不衫尽人鉴意，醒所以阴用户梦最好报还是亡采用豪手动计布局马。方昂法如尼下：（1）单骂击PC贪B图中芳的元猴件，搜将其峡一一燃拖放疯到PC垮B板中杜的“Ke产ep缝-O谢ut高”布线舞区域残内。桑单击射元件U1俱,将它猎拖动挤到PC相B板中盆靠左顶边靠僚上的擦区域穷；在砌拖动矮元件赔到PC樱B板中完的“Ke秃ep惕-O概ut士”布线邻区域爬时，席可以冲一次宗拖动混多个弱元件姻，如合选择3个元脆件DS撇1-碰DS辆3（鼠给标单奖击DS析1元件锹的左览下角草，然议后单斗击DS贿3元件金的右熄上角私），势按住搁鼠标丽左键抛将它剥拖动甩到PC森B板中惊部用隶户需继要的假位置代时放急开鼠缘瑞标左猫键；落如图9-乡丰7所示渔。在在导入泛元件基的过悄程中郑，系辫统自仙动将洁元件母布置被到PC悦B板的重顶层我（To幕p拿La纹ye集r），夫如果阳需要冰将元横件放奔置到PC微B板的面底层买（Bo语tt抖om么L李ay跨er）按私（2）步刊骤进絮行操徒作。图9-蜓7移动汁元器夕件（2）双谢击元它件“U3麻”，按Ta然b键，寸打开秧如图9-洲8所示际的“Co粗mp笑on绸en祸t刃U3渗”对话倾框。弄在“Co衰mp禁on飘en禾t哥U3将”对话休框中康“Co勇mp欢on委en份t豆Pr夜op傻er歇ti发es结”区域却内的恋“La踪蝶ye昂r”下拉廉列表桥中选钳择“Bo食tt顿om怜L神ay剑er及”项，徐单击哲“OK刑”按钮纷，关皂闭该凯对话翠框。酸此时独，元能件“U3汽”连同查其标腾志文父字都星被调毕整到PC万B板的良底层悄，把污“U3透”放在DS持1元件绣位置常的底替层（DS稍1的元甘件放锅在顶舒层）利。图9-固8按“望Co幅mp湿on歇en姓t读U3扇”对话紫框（3）放曾置其竭它元偿件布热置到PC撒B板顶队层，以然后码调整洗元件讨的位畜置。嫌调整伐元件众位置洲时，心最好搞将光要标设协置成靠大光导标，追方法穴：单锐击鼠贵标右咏键，晒弹出椒菜单蒙，选利择Op咸ti系on哗s应→眨Pr执ef或er稻en源ce医s，弹状出Pr炸ef坝er骡en保ce召s对话霸框，景光标跨类型最（Cu势rs谎or呈T添yp厅e）处钉：选辰择La岩rg寄e馋90即可贷。（4）放慰置元盲件时采，选删择于普其它肺元件臂连线拨最短博，交勺叉最貌少的阔原则糕，可邪以按Sp血ac迷e键，或让元爬件旋柱转到警最佳野位置娇，才乱放开亿鼠标崭左键最。（5）如醉果电典阻R2、R3、R1瞎0-概R1腹6排列谋不整党齐，所可以警选中指这些私元件贱，在用工具剑栏上蜡按“”图收标，焦弹出递下拉存工具性，选鼻“”宋图标耗，再饭选“”图症标后头，即酬可把划电阻荒布置情整齐都。(6甚)在放斯置元棒件的销过程牲中，消可以威按G键，揉设置督元件携的Sn沿ap传G免ri任d以及Co蚕mp早on因en昨t早Gr千id，以怀方便昌元件服摆放嚼整齐摆。也思可以唯设置PC慈B板是脸采用房诚公制预（Me番tr崖ic）或厅英制(I咬mp傻er状ia瓜l)单位磁，最仇好采都用英再制单时位。优布置甚完成优后的PC社B板如摔图9-擦9所示井。图9-园9手动蔬布局免完成祸后的PC维B板至此俯，元聋件布梳局完竭毕。（7）单塌击工拥作区久中的呀名称据为“帆数码幻玉管显热示电逝路”扇的ro搭om框，影按键什盘的挎“de取l”键，兰将其雅删除陪。ro桐om框用腊于限欣制单林元电掏路的皂位置劲，即戒某一腾个单需元电呼路中限的所攀有元吃件将扩被限抖制在阅由ro乳om框所怀限定童的PC钳B范围够内，下便于PC蜻B电路吨板的排布局嘴规范往，减邻少干撞扰，富通常谜用于飞层次哲化的原模块张设计院和多服通道热设计嫁中。誉由于竟本项浙目未赌使用辛层次五设计担，不候需要添使用孔到ro味om边框迹的功分能，西为了慕方便斗元件恢布局程，可赔以先农将该ro举om框删妨除。9.蜂2.吓3检查假绿色堤高亮纵显示运行锦设计校规则棚检查恳：To费ol平s→墨De扁si鲜gn裂R秘ul洲e带Ch闹ec但k给出傻错误散报告太如图9-迈10所示滨。图9-悉10设计艺规则末检查悲后的舱错误竟报告从错貌误报长告看致出有2个地撑方出妹错：Si悼lk洪sc弟re怀en疏O妈ve庸r极Co土mp候on津en驾t醋Pa炊ds与Mi谁ni术mu饭m游So饶ld毫er游M硬as蹲k艺Sl拘iv组er。可以税用第3章介咸绍的赤方法佩，从嘉菜单轻选择De桨si详gn昂→裙R匀ul偿es（快班捷键D，R）打嚼开PC仍B炉R牺ul驻es肆a拨nd层C撞on甜st顶ra拆in蛙ts猛E傻di遍to单r对话半框。筑双击Ma河nu政fa乔ct网ur送in拆g类在博对话闻框的箭右边研显示服所有提制造侍规则盆，找镜到Si语lk细sc岩re论en份O臣ve骨r揉Co就mp极on恒en岭t色Pa代ds和Mi坛ni征mu怎m罢So齐ld春er与M值as抖k常Sl筝iv鱼er两行西，把En办ab杰le胳d栏的盒复选冲框的咬“√胖”去掉掉即窜可,表示庆关闭智这2个规炸则，健不进蹈行该2项的成规则裙检查师。现在PC乏B板上势就没老有绿茫色的夺高亮州显示谱了，兼如图9-啦15所示成。图9-泉15清除淹了绿男色高察亮的PC销B板9.傲2.疼4更改赚元件川封装由于蛇图9-临15所示PC歉B板上榜元器蹈件的询封装念用的文是绘辜制原镰理图仆时放膜元器被件的掏缺省冰值，C1辛-C绿4的元喉件封脆装与巨实际帆元件缓有差逝异，内所以馒需要陷修改比这4个元议件的盏封装捞。用唉第3章介锯绍的言方法鼻将C1、C2元件壮的封扛装修斤改为岂：RA译D-磁0.屠1，C3元件匆的封珠装修费改为匹：CA传PP普R5饿-5握X5，C4元件戒的封阳装修筑改为竭：RB霸5-司10雅.5。修奔改封蜻装后诱的PC耽B板如燃图9-忘16所示演。图9-尝16修改廊封装银后的PC酬B板9.闪3设计嚷规则鹿介绍Al触ti译um骡De醉si萌gn阀er提供糕了内摊容丰河富、化具体离的设吸计规芝则，降根据扣设计健规则锯的适眠用范阻围共惯分为轨如下10个类集别，炼下面捎把要滥经常简要使砌用的不规则澡作简祖单介友绍。“El阀ec怪tr禾ic岸al喉”—抱—电气蛾规则鱼类。“Ro师ut医in丽g”誓——布线求规则不类。“SM哗T”腹——礼SM丝式T元件霞规则磁类。“Ma休sk眠”—健—阻焊乘膜规博则类司。“Pl士an够e”夫——内部茧电源怨层规湾则类感。“Te需st保po锣in渗t”偶——测试夹点规饿则类众。“Ma或nu戴fa爆ct梦ur攻in什g”趣——制造管规则酸类。“Hi冒gh捡S窃pe摄ed负”—烦—高速剥电路枕规则学类。“Pl卡ac深em肾en订t”喊——布局截规则旋类。“Si劳gn您al嗽I霜nt咏eg回ri撒ty稀”—邪—信号陕完整姨性规贤则类怜。9.霸3.顺2咳“R顽ou茎ti婚ng颤”规则乞类1．“Wi昂dt赏h”设计这规则“Wi刃dt捕h”设计涛规则赛用于恩限定敏布线心时的驻铜箔悔导线蝇的宽聋度范笔围。朽已在塑第3章介您绍，想在此含将接岂地线外（GN煌D）的睛宽度总设为欣：30后mi犁l，电润源线墨（VC炉C）的煮宽度译设为辆：20誉mi戴l，其斯它线唱的宽室度：链最小者值（Mi钳n监Wi导dt老h）10且mi德l、首捞选宽秃度（Pr楚ef斤er划re完d伶Wi贡dt边h）15涌m播il、最使大值请（Ma餐x宝Wi昨dt残h）20嘴mi王l。如洲图9-澡19所示捞。注意愚：铜息箔导松线宽受度的兼设定复要依嫌据PC城B板的惧大小萌、元肆器件额的多新少、冰导线俊的疏皮密、赔印制桥板制巷造厂眠家的仰生产句工艺汪等多任种因歼素决醋定。9.披4登PC昏B板布菊线9.行4.肾1自动看布线1．网匹络自凉动布傅线在主列菜单雪中执格行“Au秩to冰R脖ou箩te晶”→滥“N客et习”命令舰，光棍标变佛成十挠字准森线，料选中祖需要森布线享的网传络即桨完成绪所选涌网络鲁的布锯线，遮继续苗选择鼠需要死布线语的其箭他网呜络，勤即完舟成相露应网指络的宿布线幸按鼠密标右周键或狐“Es谷c”键退误出该脱模式哭。可以称先布耐电源知线，仓然后陷布其岩它线散。先弄布电站源线贴“VC径C”的电汗路如越图9-阁38所示应。图9-滚38布电亩源线存“VC高C”的PC臣B板2．单房诚根布悦线在主吗菜单芬中执纤行“Au国to徐R凡ou女te捎”→蔽“C麻on旺ne疑ct熟io铜n”命令征，光古标变篮成十侵字准诵线，坦选中差某根供线，枣即对膛选中先的连廊线进付行布汽线，细继续绍选择闯下一帮根线凝，则茫对选五中的僵线自叫动布嗽线，幸要退拜出该功模式丑，按掘鼠标伤右键冈或“Es今c”键。把他与耐“Ne药t”的区改别是滤一个沉是单训根线绣，一续个是路多跟渣线。3．面缺积布篮线执行惕“Au扭to贺R禁ou剩te畏”→选“A督re蝴a”命令讯，则付对选昨中的喇面积贤进行称自动应布线汗。4．元缩慧件布摧线执行轰“Au昂to绑R宗ou盼te读”→论“C抗om峰po蓬ne趁nt蝴”命令阁，光斑标变筋成十乏字准英线，趴选中锅某个如元件股，即修对该丹元件狡管脚蜻上所吩有连植线自竹动布国线；歌继续券选择川下一懒个元匠件，炸即对召选中停的元块件布不线，辞要退茄出该众模式熄，按典鼠标糊右键造或“Es掀c”键。5．选坐中元贝件布快线先选喜中一叮个或棕多个昼元件碧，执击行“Au歼to煮R视ou已te恒”→虚“C膀on舅ne酒ct衣io谨ns漏O聋n凑Se加le笔ct疲ed吴C芳om傲po雄ne骨nt枯”命令队，则刃对选阁中的膨元件惨进行担布线墙。6．选及中元衣件之爷间布角线先选攀中一写个或角多个缸元件续，执嚷行“Au飘to星R么ou拍te锡”→疗“C必on谢ne劣ct菠io优ns城B附et昆we艰en涝S救el夺ec圾te即d自Co听mp问on肢en御t”命令晨，则证在选拿中的侮元件差之间之进行递布线秒，布珠线不炮会延犹伸到凡选中楚元件料的外垃面。7．自味动布亏线在主碍菜单探中选快择“Au部to狠R群ou纱te绍”→哈“A倡ll牧”命令箩，打底开如菊图9-薯39所示般的“Si拢tu啊s床Ro鄙ut吹in垃g波St图ra惧te移gi台es走”对话怠框。在“Si裹tu针s芝Ro橡ut斯in画g百St嫁ra健te长gi四es爷”对话排框内李的“Av访ai均la启bl名e牺Ro窜ut塑in牛g韵St肿ra须te语gi保es抚”列表幕中选纪择“De啊fa想ul截t怎2污La云ye挠r报Bo挑ar窑d”项，症单击上“Ro弱ut苍e喝Al念l”按钮沉，启隔动Si勺tu纵s自动扶布线谁器。图9-祝39赤“Si辩tu进sRo汪ut从in撒g凉St瓶ra椅te恰gi绘es失”对话推框自动销布线弱结束友后，誉系统起弹出匆“Me锣ss纳ag炭e”工作蛇面板初，显辱示自要动布睁线过祸程中烧的信翁息，秘如图9-极40所示垦。图9-想40磁“M侄es圣sa不ge上s”工作挺面板本例杏，先户布电雁源线驳“VC碎C”，然笼后再凝自动裹布线把后的PC佣B板图撕如图9-傲41所示环。图9-率41自动璃布线男生成杏的PC韵B板图如果PC盒B显示附如上末图，喇有的碗导线争显示宣是断修的，雪把屏市幕重沾新刷革新一施下就从好了险。方次法：Vi运ew伐→进R耻ef刷re此sh创(快捷晌键V，R或En耻d键)。9.酒4.界2调整盛布线如果塌用户叙觉得但自动惰布线盼的效岭果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