本書為高職高專電子類專業(yè)電子CAD課程教材。具體內(nèi)容包括:電子CAD原理圖設(shè)計(jì):設(shè)計(jì)環(huán)境、配置元件庫、創(chuàng)建原理圖設(shè)計(jì)、電氣檢查、準(zhǔn)備導(dǎo)入到PCB等等。庫的管理:創(chuàng)建新的元件符號、創(chuàng)建器件封裝、添加元件封裝等等。PCB設(shè)計(jì):PCB編輯基礎(chǔ)、PCB設(shè)計(jì)流程及導(dǎo)入設(shè)計(jì)到PCB、設(shè)計(jì)規(guī)則、PCB布局、PCB布線等等。其他:其他軟件簡介、PCB加工簡介。 采用理論和實(shí)踐相結(jié)合的體例編寫,內(nèi)容科學(xué),適合高職教學(xué)需要。
電路設(shè)計(jì)自動化(electronicdesignautomation,EDA)指的就是將電路設(shè)計(jì)中各種工作交由計(jì)算機(jī)來協(xié)助完成,如電路原理圖(schematic)的繪制、印刷電路板(printed-circuitboard,PCB)文件的制作、執(zhí)行電路仿真(simulation)等設(shè)計(jì)工作。隨著電子科技的蓬勃發(fā)展,新型元器件層出不窮,電子線路變得越來越復(fù)雜,電路的設(shè)計(jì)工作已經(jīng)無法單純依靠手工來完成,電子線路計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(computeraideddesign,CAD)已經(jīng)成為必然趨勢,越來越多的設(shè)計(jì)人員使用快捷、高效的CAD設(shè)計(jì)軟件來進(jìn)行輔助電路原理圖、印制電路板的設(shè)計(jì),打印各種報(bào)表。
EDA軟件Protel是Altium公司在20世紀(jì)80年代末推出的電路行業(yè)的CAD軟件,它在國內(nèi)使用時(shí)間較長,是國內(nèi)電路設(shè)計(jì)者的首選軟件。
OrCAD是由OrCAD公司于20世紀(jì)80年代末推出的EDA軟件,在世界上使用較廣泛。相對于其他EDA軟件而言,它的功能較強(qiáng)大,但是它在國內(nèi)并不普及,知名度也比不上Protel,只有少數(shù)的電路設(shè)計(jì)者使用它。
Proteus軟件是英國LabcenterElectronics公司推出的EDA工具軟件。它不僅具有其他EDA工具軟件的仿真功能,還能仿真單片機(jī)及外圍器件,受到單片機(jī)愛好者、從事單片機(jī)教學(xué)的教師、致力于單片機(jī)開發(fā)應(yīng)用的科技工作者的青睞。
Multisim是美國國家儀器(NI)有限公司推出的以Windows系統(tǒng)為基礎(chǔ)的仿真工具,適用于板級的模擬/數(shù)字電路板的設(shè)計(jì)工作。它包含電路原理圖的圖形輸入、電路硬件描述語言輸入方式,具有豐富的仿真分析功能。
QuartusⅡ是Altera公司推出的綜合性PLD/FPGA開發(fā)軟件,支持原理圖、VHDL、VerilogHDL以及AHDL(AlteraHardwareDescriptionLanguage)等多種設(shè)計(jì)輸入形式,內(nèi)嵌自有的綜合器以及仿真器,可以完成從設(shè)計(jì)輸入到硬件配置的完整PLD設(shè)計(jì)流程。
EWB(ElectronicsWorkbench)是加拿大InteractiveImageTechnologies公司在20世紀(jì)90年代初推出的一款非常優(yōu)秀的電路仿真軟件,專門用于電子電路的設(shè)計(jì)與仿真。
Allegro是Cadence公司推出的先進(jìn)的PCB設(shè)計(jì)布線工具。Allegro提供了良好且交互的工作接口和強(qiáng)大完善的功能,它與前端產(chǎn)品Cadence、OrCAD、Capture的結(jié)合,為當(dāng)前高速、高密度、多層的復(fù)雜PCB設(shè)計(jì)布線提供了完美的解決方案。
PowerPCB前身叫PadsPCB,現(xiàn)在也改叫PadsPCB,是一款用于設(shè)計(jì)及制作印制電路板底片的軟件,與PowerLogic配合使用,支援多款電子零件,如電阻、電容、多款I(lǐng)Cchip等。PowerPCB與PSpice不同,后者可模擬線路特性,而前者則不能。
株式會社圖研公司(ZukenInc.)的Zuken軟件,是日本在EDA行業(yè)唯一一款專注于PCB/MCM/Hybrid和IC封裝設(shè)計(jì)的軟件。
從開始的眾多廠商在自己擅長的領(lǐng)域里發(fā)展,到后期不斷地修改和完善,或優(yōu)存劣汰,或收購兼并,或強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合,現(xiàn)在在國內(nèi)被人們熟知的EDA軟件廠商屈指可數(shù):Altium(收購Protel)、Cadence(收購OrCad)、Mentor(收購PowerPCB)、Zuken等。其中Cadence和Zuken的軟件甚至被應(yīng)用于芯片級設(shè)計(jì)。
AltiumDesigner是原Protel軟件開發(fā)商Altium公司推出的一體化的電子產(chǎn)品開發(fā)系統(tǒng),主要在Windows操作系統(tǒng)中運(yùn)行。這套軟件通過對原理圖設(shè)計(jì)、電路仿真、PCB繪制編輯、拓?fù)溥壿嬜詣硬季、信號完整性分析和設(shè)計(jì)輸出等技術(shù)的完美融合,為設(shè)計(jì)者提供了全新的設(shè)計(jì)解決方案,使設(shè)計(jì)者可以輕松進(jìn)行設(shè)計(jì),熟練使用這一軟件必將使電路設(shè)計(jì)的質(zhì)量和效率大大提高。
AltiumDesigner除了全面繼承了包括Protel99SE、ProtelDXP在內(nèi)的先前一系列版本的功能和優(yōu)點(diǎn)外,還增加了許多改進(jìn)和高端功能。該平臺拓寬了板級設(shè)計(jì)的傳統(tǒng)界面,全面集成了FPGA設(shè)計(jì)功能和SOPC設(shè)計(jì)功能,從而允許工程設(shè)計(jì)人員能將系統(tǒng)設(shè)計(jì)申的FPGA與PCB設(shè)計(jì)及嵌入式設(shè)計(jì)集成在一起。AltiumDesigner由于在繼承先前Protel軟件功能的基礎(chǔ)上,綜合了FPGA設(shè)計(jì)和嵌入式系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)功能,因?yàn)閷τ?jì)算機(jī)系統(tǒng)的版本需求比先前要高一些。
在充分調(diào)研的基礎(chǔ)上,本教材立足于AltiumDesigner13展開講解。因?yàn)樵摪姹拒浖褂幂^為穩(wěn)定,市面上用戶量較大,使用時(shí)間較長。
本教材以源自生活的典型單片機(jī)系統(tǒng)、PCB設(shè)計(jì)全流程8個(gè)步驟、AltiumDesigner13軟件各大菜單為主線,深入淺出地介紹了AltiumDesigner13軟件平臺下原理圖設(shè)計(jì)以及PCB設(shè)計(jì)的具體方法。全書共有13個(gè)項(xiàng)目。
項(xiàng)目1為AltiumDesigner13軟件安裝與認(rèn)識,描述了硬件環(huán)境需求和如何安裝AltiumDesigner13,講述了AltiumDesigner13軟件界面設(shè)置以及系統(tǒng)主菜單DXP操作及軟件參數(shù)設(shè)置。
項(xiàng)目2為LED彩虹小夜燈電路制作,以彩虹小夜燈的PCB設(shè)計(jì)為任務(wù)載體,描述了從原理圖設(shè)計(jì)到PCB設(shè)計(jì)的全流程,共8個(gè)步驟:①新建一個(gè)工程項(xiàng)目;②新建一個(gè)原理圖并添加到工程;③繪制原理圖;④編譯工程與電氣檢查;⑤新建一個(gè)PCB文件并添加到工程;⑥導(dǎo)入設(shè)計(jì)到PCB文件;⑦布局與布線;⑧運(yùn)行設(shè)計(jì)規(guī)則檢查驗(yàn)證設(shè)計(jì)。
項(xiàng)目3為原理圖元器件庫的創(chuàng)建,以本教材所指單片機(jī)系統(tǒng)在默認(rèn)庫的未知元件為載體,闡述如何創(chuàng)建新的庫文件和原理圖庫,如何創(chuàng)建新的原理圖元件和多部件原理圖元件,直至完成元件報(bào)表和庫報(bào)表,對于庫界面的菜單介紹,只做必要的講解。
項(xiàng)目4為元器件封裝庫的創(chuàng)建,以本教材所指單片機(jī)系統(tǒng)在默認(rèn)庫的未知元件為載體,闡述如何創(chuàng)建新的元器件封裝庫,如何創(chuàng)建與元件關(guān)聯(lián)的新封裝,直至生成報(bào)表,對于庫界面的菜單介紹,只做必要的講解。
項(xiàng)目5到項(xiàng)目8,以PCB設(shè)計(jì)全流程8個(gè)步驟的前4個(gè)步驟為主線,分別以心形燈驅(qū)動電路原理圖繪制、單片機(jī)最小系統(tǒng)電路原理圖繪制、LCD1602顯示電路原理圖繪制、層次電路設(shè)計(jì)為任務(wù)載體,闡述原理圖界面下各菜單的使用方法。
作者簡介:蔣水秀,女,浙江科技職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程分院副院長,副教授,長年從應(yīng)用電子專業(yè)一線教學(xué)工作,教學(xué)經(jīng)驗(yàn)豐富,深受學(xué)生好評,發(fā)表相關(guān)學(xué)術(shù)論文多篇,參與編寫相關(guān)教材多部。
項(xiàng)目1 AltiumDesigner13軟件安裝與認(rèn)識、
1.1 AltiumDesigner13軟件的特點(diǎn)
1.2 AltiumDesigner13軟件的安裝條件與步驟
1.3 軟件界面設(shè)置
1.4 軟件參數(shù)設(shè)置
習(xí)題
項(xiàng)目2 LED彩虹小夜燈電路制作
2.1 新建一個(gè)工程
2.2 創(chuàng)建一個(gè)新的原理圖
2.3 原理圖繪制
2.4 編譯工程與電氣檢查
2.5 新建一個(gè)PCB文件
2.6 導(dǎo)入設(shè)計(jì)到PCB
2.7 PCB設(shè)計(jì)
2.8 驗(yàn)證用戶的板設(shè)計(jì)
2.9 小結(jié)
習(xí)題
項(xiàng)目3 原理圖元器件庫的創(chuàng)建
3.1 原理圖庫、模型和集成庫
3.2 創(chuàng)建新的庫文件和原理圖庫
3.3 創(chuàng)建新的原理圖元件
3.4 設(shè)置原理圖元件屬性
3.5 為原理圖元件添加模型
3.6 從其他庫中復(fù)制元件
3.7 創(chuàng)建多部件原理圖元件
3.8 檢查元件并生成報(bào)表
3.9 小結(jié)
習(xí)題
項(xiàng)目4 元器件封裝庫的創(chuàng)建
4.1 建立PCB元器件封裝
4.2 添加元器件的三維模型信息
4.3 建立3DPCB模型庫
4.4 集成庫創(chuàng)建與維護(hù)
4.5 小結(jié)
習(xí)題
項(xiàng)目5 心形燈驅(qū)動電路原理圖繪制
5.1 新建一個(gè)工程
5.2 庫文件的加載
5.3 原理圖繪制
5.4 從原理圖生成元件庫
5.5 用封裝管理器檢查所有元件的封裝
5.6 原理圖編譯與電氣規(guī)則檢查
5.7 報(bào)表生成及輸出
5.8 原理圖輸出
5.9 小結(jié)
習(xí)題
項(xiàng)目6 單片機(jī)最小系統(tǒng)電路原理圖繪制
6.1 新建一個(gè)工程和原理圖文件
6.2 原理圖編輯器操作界面設(shè)置
6.3 原理圖圖紙?jiān)O(shè)置
6.4 原理圖繪制
6.5 原理圖首選項(xiàng)設(shè)置
6.6 檢查所有元件的封裝
6.7 檢查原理圖電氣規(guī)則
6.8 小結(jié)
習(xí)題
項(xiàng)目7 LCD1602顯示電路原理圖繪制
7.1 新建一個(gè)工程
7.2 導(dǎo)線的連接方法
7.3 線路節(jié)點(diǎn)的放置方法
7.4 網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號的放置方法
7.5 總線的放置方法
7.6 圓弧的放置方法
7.7 放置注釋文字
……
項(xiàng)目8 層次電路設(shè)計(jì)
項(xiàng)目9 電路仿真分析
項(xiàng)目10 心形燈驅(qū)動電路PCB設(shè)計(jì)
項(xiàng)目11 單片機(jī)最小系統(tǒng)電路PCB設(shè)計(jì)
項(xiàng)目12 LCD1602顯示電路PCB設(shè)計(jì)
項(xiàng)目13 層次電路PCB設(shè)計(jì)
參考文獻(xiàn)
附錄1 全國電子專業(yè)人才考試簡介
附錄2 CEACPCB設(shè)計(jì)工程師考試(認(rèn)證)
附錄3 Altium應(yīng)用電子設(shè)計(jì)認(rèn)證項(xiàng)目
附錄4 AltiumDesigner典型元件符號及封裝形式
附錄5 AltiumDesigner快捷鍵大全