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Altium Designer課程設計任務書 主要內(nèi)容： 根據(jù)設計要求，運用Altium Designer軟件，在工程項目里建立并自行畫出用AMS117-5V電源供電L298N驅(qū)動系統(tǒng)的電路原理圖和PCB布線圖以及做出實物。并有相關的畫圖及制板過程。
基本要求： - 在Altium Designer軟件的操作系統(tǒng)下，繪制并完成“用AMS117-5V電源供電L298N驅(qū)動系統(tǒng)”的電路；
- 對PCB圖進行實際的腐蝕、鉆孔和元器件的焊接等，做出實現(xiàn)功能的實物。
目錄 1 任務和要求 1.1課程設計目的 1.2任務和要求 2 用AMS117-5V電源供電L298N驅(qū)動系統(tǒng)主要電路功能分析 2.1 主板電路 2.2 晶振電路 2.3 復位電路 2.4 AMS117-5V電源電路 2.5 L298N驅(qū)動電路 2.6 按鍵電路 2.7 蜂鳴器電路 3 電路原理圖和PCB圖的繪制過程 3.1 建立工程文件 3.2 制作原理圖庫 3.3 制作封裝庫 3.4 添加封裝 3.5 繪制原理圖 3.6 生成PCB并手工布線 3.6.1 生成PCB 3.6.2 手工布線 4 PCB板制作過程 4.1 電路檢查 4.2 對PCB板進行熱轉(zhuǎn)印 4.3 制成實物 5 生成報表 6 總結 參考文獻
1 任務和要求 1.1課程設計目的 1）熟悉Altium Designer軟件的界面； 2）掌握并能熟練運用Altium Designer軟件制作元件庫； 3）掌握并熟練運用Altium Designer軟件設計電路原理圖及PCB板布線。 1.2任務和要求 1）按學校規(guī)定的格式編寫設計論文。 2）論文主要內(nèi)容有：①課題名稱。②設計任務和要求。③altium designer軟件應用以及仿真結果、畫出pcb板。④收獲體會、存在問題和進一步的改進意見等。 3）了解原理圖設計基礎、學習 Altium Designer 軟件的功能及使用方法。 4）掌握繪制原理圖的各種工具、利用軟件繪制原理圖，掌握編輯元器件的方法構造原理圖元件庫。 5）熟練掌握手工繪制電路版的方法，掌握繪制編輯元件封裝圖的方法，自己構造印制板元件庫。 2 用AMS117-5V電源供電L298N驅(qū)動系統(tǒng)主要電路功能分析 2.1 主板電路 
本課設主板電路以STC89C52RC芯片為主，也可以用89系列芯片代替使用。它是連接ASM1117-5V電路供電系統(tǒng)和L298N驅(qū)動模塊等其它電路模塊的樞紐與控制中樞。如圖2.1.1所示： 2.1.1 主板電路 2.2 晶振電路 主板芯片上的管腳：XTAL1（19管腳）：芯片內(nèi)部振蕩電路輸入端。XTAL2（18管腳）：芯片內(nèi)部振蕩電路輸出端。XTAL1和XTAL2是獨立的輸入和輸出反相放大器，它們可以被配置為使用石英晶振的片內(nèi)振蕩器，或者是器件直接由外部時鐘驅(qū)動。晶振電路還是程序燒入主板芯片所必不可少的一部分。如圖2.2.1所示： 
2.2.1 晶振電路 2.3 復位電路 
復位電路的復位引腳RST（第9管腳）出現(xiàn)2個機器周期以上的高電平時，系統(tǒng)就執(zhí)行復位操作。如果RST持續(xù)為高電平，系統(tǒng)就處于循環(huán)復位狀態(tài)。復位操作通常有兩種基本形式：上電自動復位和開關復位。如圖2.3.1所示： 圖2.3.1 復位電路
2.4 AMS117-5V電源電路 
本電路是把外界輸入的6V直流電源經(jīng)過轉(zhuǎn)換，輸出比較穩(wěn)定的5V電源供電系統(tǒng)，使本課程設計的主板芯片能正常的進行功能運行，同時也為L298N驅(qū)動電路的芯片運行提供了電源。如圖2.4.1所示： 圖2.4.1 AMS117-5V電源電路 2.5 L298N驅(qū)動電路 
L298N驅(qū)動芯片具有體積小，可靠性安全性高，抗干擾能力強等優(yōu)點，適合控制智能小車類的運動，通過編程可以實現(xiàn)控制電機的正反轉(zhuǎn)。且有較大的電流驅(qū)動能力，連接方便簡單。如圖2.5.1所示： 圖2.5.1 L298N驅(qū)動電路 2.6 按鍵電路 
在本課程設計中，按鍵電路中的4個按鍵主要功能是提供編程時調(diào)試用，簡單的判斷程序的正確性。按鍵的“拉低”電源作用還可以作為外來信號的一種方式，為編程的更好調(diào)試提供了很好的途徑。如圖2.6.1所示： 圖2.6.1 按鍵電路 2.7 蜂鳴器電路 它是主板芯片通過1K的上拉電阻給NPN三極管的基極一個“低電壓”，是三極管導通，同時成功啟動蜂鳴器蜂鳴。如圖2.7.1所示： 
圖2.7.1 蜂鳴器電路 3 電路原理圖和PCB圖的繪制過程 3.1 建立工程文件 先建立PCB工程，再在它的目錄下建立原理圖文件和PCB文件。通過個人的經(jīng)驗，這時候最好要先保存它們到我們常用的路徑。具體如下： 1）新建工作空間—File>>New>>Design Workspace ；（此步驟可以省略） 2）新建工程—File>>New>>Project>>PCB Project； 3）新建原理圖文件—File>>New>Schematic； 4）新建PCB文件—File>>New>>Project>>PCB。 建成的工程文件如圖3.1.1所示： 圖3.1.1 新建的工程文件圖 3.2 制作原理圖庫 此過程是把我們所要畫的原理圖中所需要的各種元器件的原理圖庫建立，并保存。我們一般是以各元器件的符號位準來進行畫圖，這是一種良好的習慣也為以后的再次調(diào)用提供方便。 1）新建原理圖庫—在新建的工程用AMS117-5V電源供電L298N驅(qū)動系統(tǒng).PrjPCB處單擊右鍵>>Add New to Project >> Schematic Library； 2）制作新元器件原理圖—Tools>>New Component（在命名完后就可以進行制作）。 繪制的新元件蜂鳴器原理圖如圖3.2.2所示： 圖3.2.1 蜂鳴器原理圖 3.3 制作封裝庫 把建好的“原件庫”添加到工程中。這時工程中有兩個庫，一個包含原件的軟件自帶庫，一個我們自己的庫。打開庫，雙擊原件，即可把原件依次添加到操作界面里。然后我們把原件用線連接起來。注意當原件較多時，我們可以用網(wǎng)絡標號的方法來代替。這個過程是根據(jù)實際的各元器件的尺寸大小來進行制作。 1）新建封裝庫—在新建的工程用AMS117-5V電源供電L298N驅(qū)動系統(tǒng).PrjPCB單擊右鍵>>Add New to Project >> PCB Library； 2）制作新元器件封裝庫—Tools>>Component Wizard。 繪制的新元件蜂鳴器的封裝圖如圖3.3.1所示：
圖3.3.1 蜂鳴器封裝圖 3.4 添加封裝 我們把原理圖庫中的元器件和對應的封裝庫中的封裝進行封裝。值得注意的是，封裝庫中的封裝是可以重復使用的。 - 添加封裝—Tools>>Model Manager>>選中所需封裝元器件名稱>>Add Footprint>>把封裝庫中相應的封裝找到并確認。
蜂鳴器的原理圖添加封裝如圖3.4.1所示： 圖3.4.1 原理圖蜂鳴器添加封裝 3.5 繪制原理圖 在完成前面的步驟后，我們就可以在Schmatic圖中進行原理圖的繪制。主要根據(jù)實際的電路圖來進行。繪制好后還要進行錯誤的檢索，在根據(jù)錯誤的信息進行糾錯，直至沒有錯誤的信息。 1）電路原理圖檢錯—Project>>Compile Document用AMS117-5V電源供電L298N驅(qū)動系統(tǒng)。 原理圖如圖3.5.1所示： 圖3.5.1 
用AMS1117-5V電源供電L298N驅(qū)動系統(tǒng)電路原理圖 3.6 生成PCB并手工布線 3.6.1 生成PCB 在繪制好原理圖后，就可以生成PCB，并對生成后的PCB進行布局和布線。當然，在布局或布線前要先設置規(guī)則。本課程設計的布線原則是以實際單層板的制作工藝為基礎進行的，是在Bottem Player單層板為基礎的布線，輔之以“紅色”的跳線。這些都是為了實際的制作限制和需求所考慮。 1）生成PCB—Design>>Update PCB to Documentt用AMS117-5V電源供電L298N驅(qū)動系統(tǒng)。 由原理圖生成的PCB圖如圖3.6.1所示： 圖3.6.1 生成PCB圖 3.6.2 手工布線 從電路原理圖將元件全部導入到PCB板后，在手工布線前要進行兩個操作，一個是設置規(guī)則，另一個是對生成的元件進行布局。在這兩個操作結束后，就是對PCB進行手工布線。 1）設置規(guī)則—Design>>Rules>>(此時，要進行以下幾個操作) ①設置空隙（線孔距離）—>>Electrical>>Clearence(空隙在本設計中統(tǒng)一為20mil)；如圖3.6.2所示。 ②設置線寬—>>Routing>>Width>>(本課程設計主要設置VCC、GND和普通線寬，本設計中線寬分別為20mil和50mil)；如圖3.6.3所示。 ③設置焊盤大小—>>Routing>>Routing Via Style>>RoutingVias(本課程設計焊盤內(nèi)徑為40mil，外徑為80mil)；如圖3.6.4所示。 圖3.6.2 設置空隙圖 圖3.6.3 設置線寬圖 圖3.6.4 設置焊盤大小圖 - 設置完規(guī)則后，要根據(jù)各個功能模塊電路把同一個功能模塊的元件放在一起進行布局。如圖3.6.5所示。
圖3.6.5 PCB布局圖 3）在設置規(guī)則和布局完成后，就是對各元件間的聯(lián)系進行布線，并注意隨時調(diào)整元件的擺放位置。還要考慮到實際元件的立體封裝等其它因素對布局的影響，這點至關重要！例如，在本課程設計中，L298N驅(qū)動芯片在實際工作的時候會容易產(chǎn)生大量的熱，為了保護它，我們要給它安裝一個散熱片。所以此時我們的封裝不能只是原來L298N的封裝大小，而是還要考慮散熱片的封裝。本課程設計最終的PCB布線圖如圖3.6.6所示. 
圖3.6.2 用AMS1117-5V電源供電L298N驅(qū)動系統(tǒng)PCB 4 PCB板制作過程 4.1 電路檢查 在實際制作PCB板前要進行電路檢查，具體的操作步驟如下： - 電路檢查—Tools>> Designer Rule Checker>>Run Designer Rule Checker。
在進行完上面的操作后，便可以得出電路的檢查結果。結果如圖4.1.2所示。 圖4.1.2 電路檢查結果圖 4.2 對PCB板進行熱轉(zhuǎn)印 在熱轉(zhuǎn)印前要先在一張油紙上用碳粉機打印出我們畫的PCB圖，然后把它整齊的包裹在覆銅板表面并包起來。再在熱轉(zhuǎn)印機上進行熱轉(zhuǎn)印，使得油紙上的碳粉線路印烙在覆銅板上。熱轉(zhuǎn)印如圖4.2.1所示，熱轉(zhuǎn)印后如圖4.2.2所示。 圖4.2.1 熱轉(zhuǎn)印圖 圖4.2.2 熱轉(zhuǎn)印后結果圖 4.3 制成實物 (1)腐蝕 熱轉(zhuǎn)印完后，要用熱水做溶液，酸性腐蝕粉做溶劑，把熱轉(zhuǎn)印好的覆銅板徐徐放入酸性溶液中。酸性溶液可以把沒有線路部分的銅給化學反應成硫酸銅，而印有碳粉的線路因不以酸化學反應得以保留，從而可以得到我們想要的覆銅板線路圖。 (2)鉆孔 在腐蝕好覆銅板后，用鉆孔機對覆銅板上的焊盤進行打孔，鉆孔的時候要根據(jù)實際焊盤的內(nèi)徑大小進行選擇鉆孔針的大小。 (3)焊接元器件 在鉆孔好后，根據(jù)PCB圖在對應的位置用烙鐵進行焊接元器件。本課程設計的 實物圖如圖4.3.1所示。 
圖4.3.1 用AMS1117-5V電源供電L298N驅(qū)動電路實物圖 5 生成報表 在.Schdoc或.PcbDoc界面由以下操作可以生成元器件清單報表。 - 生成報表—Reports>>Bill of Materials。
本課程設計生成的報表圖如圖5.1所示。 圖5.1 元器件清單報表圖 6 總結 這次關于Altium Designer課程設計的內(nèi)容，學會了一些基本的操作和使用。但是，通過這段時間的設計制作，還是感慨頗多，收獲頗多。正如古人所說：孰能生巧。只有不斷的反復使用才能更加熟悉和得心應手，我們的學習也是這樣的一個過程。在幫助同學解疑的過程中，我發(fā)現(xiàn)了一些大家容易弄錯和做錯的地方，下面是我關于這方面的一些總結： 1、在建立工程后大家都沒有保存，導致在后面從原理圖生成PCB時不能生成； 2、一般畫原理圖都沒問題，關鍵就是有的元器件是軟件庫里所沒有的，這時大家自己畫的元器件往往會忘了添加封裝； 3、大部分同學對于元器件的接觸比較少，導致在畫封裝的時候容易弄錯尺寸； 4、布局混亂，沒有盡量的按照每個模塊功能的電路進行布局等； 5、課程設計雖然結束了，但是我認識到不管是學習還是做事都應該要有持續(xù)的一種狀態(tài)。三天打魚，兩天曬網(wǎng)這是一個很不好的一種習慣。感謝老師還有學校給予我們的這次機會。我會在以后的學習中繼續(xù)努力的學習，并提高自己的能力。
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