电子CAD实验实训指导书

目录

实验内容 ........................................................................................................................................1

实验一 认识Altium Designer 6 ......................................................................................... 1 实验二 原理图设计基础 ................................................................................................... 7 实验三 单管放大电路原理图绘制 ................................................................................... 9 实验四 线路连接与绘图 ................................................................................................. 13 实验五 振荡器和积分器原理图绘制 ............................................................................. 18 实验六 原理图高级设计 ................................................................................................. 23 实验七 层次原理图设计 ................................................................................................. 28 实验八 原理图电气规则检查与报表输出 ..................................................................... 33 实验九 原理图元器件库的创建 ..................................................................................... 38 实验十 电路仿真 ............................................................................................................. 42 实验十一 PCB电路板设计基础 ..................................................................................... 46 实验十二 单管放大电路PCB设计 ................................................................................ 50 实验十三 振荡器与积分器电路PCB设计 .................................................................... 53 实验十四 稳压电源PCB板设计实例 ............................................................................ 60 实验十五 手工绘制双列直插元件封装 ......................................................................... 65 实验十六 绘制数码管PCB元件封装库 ........................................................................ 69 实验十七 PCB报表输出 ................................................................................................. 73 综合实训内容 ..............................................................................................................................77

综合项目一 洗衣机控制电路设计 ................................................................................. 77 综合项目二 贺春灯电路设计 ......................................................................................... 80 综合项目三 LED电路设计 ............................................................................................. 81 综合项目四 Keyboard(键盘)电路设计 ........................................................................... 83 综合项目五 optoisolator(光敏)电路设计 ........................................................................ 84 综合项目六 Full adder(全加器)电路设计....................................................................... 85 综合项目七 Serial comm串行通信电路设计 ................................................................ 87 综合项目八 Seven-segment数码显示电路 .................................................................... 88

实验内容

实验一 认识Altium Designer 6

一 实验目的

1 认识Altium Designer6的窗口界面。

2 熟悉Altium Designer6的环境参数和文档管理方式。

二 实验内容

初步认识Altium Designer6窗口界面，创建PCB 项目文件，新建原理图和PCB文件,文件的保存、打开与关闭方法。

三 实验步骤

1 认识Altium Designer6窗口界面

双击桌面Altium Designer6图标，或单击开始/所有程序/ Altium Designer6。启动后主窗口界面如图1所示

图1 DXP主窗口界面

2 创建一个PCB设计项目

方法一：在设计窗口的Pick a Task区中点击Print Circuit Board Design，如图2所示，单击New Blank PCB Project，如图3 所示

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图2 PCB设计 图3 新建PCB设计项目

方法二：在Files面板中的New区点击Blank Project (PCB)。如图3所示。如果这个面板未显示，点击设计管理面板底部的Files标签。

图3 新建PCB项目文件 图4 新建PCB Project

方法三：执行菜单命令File/New/ Project/ PCB Project后，Projects面板就会出现一个新建项目文件。如图4所示。PCB Project1.PrjPCB，与“no documents added”文件夹一起列出。 3 保存项目文件

执行菜单命令File/Save Project，将弹出一个保存文档对话框，如图5所示。在对话框选择项好目文件存放的位置，在对话框下面的“文件名（N）”栏中键入“项目一”后（实际应用时项目名称可根据用户需要命名，可以是中文名），单击

2

按钮即可。

保存项目文件后，Projects面板中的项目文件名会由默认的“PCB_Project1.PrjPCB”变为新键入的文件名，如图6所示。

图5 保存文档对话框 图6 保存后的项目文件

如果不是第一次创建的项目，若想对其重新命名，可先在Projects面板中选中目标项目，再执行File/Save Project As..菜单命令。 4 关闭和打开PCB设计项目

1）在Projects面板中，用鼠标右键单击需关闭的项目文件名。在弹出的命令菜单中选择“Close Project”选项，即可关闭该项目，如图7所示。

2）执行菜单命令File/Open Project，可以打开已有的项目。也可以在Files面板中选择“Open a Project”选项打开已有的项目。 5 启动原理图编辑器

1）执行菜单命令File/New/Schematic，启动原理图编辑器，进入原理图编辑状态窗口，如图8所示。

图8 原理图编辑状态窗口 图9 保存后的原理图文件

2）系统默认的文件名为“Sheet1.SchDoc”。执行菜单命令File/Save，在弹出的对话框中，选择合适的路径并输入新的文件名“电路原理图一”，单击“保存”。这时在Projects面板中，可以看到一个名为“电路原理图一.SchDoc”原理图文件已加入到项目“项目一.PRJPCB”当中了，如图9所示。

3

图7 关闭设计项目

提示：如果你想添加到一个项目文件中的原理图图纸已经作为自由文件夹被打开，那么在Projects面板的Free Documents单元schematic document文件夹上右击，并选择Add to Project。现在这个原理图图纸就列表在Projects标签中的紧挨着项目名下的Schematic Sheets文件夹下，并连接到项目文件。 6 启动 PCB编辑器

1）执行菜单命令File/New/PCB，即可启动PCB编辑器，进入到PCB编辑状态窗口，如图10所示。

2）执行菜单命令File/Save，在弹出的对话框中，选择合适的路径并输入具有文件名， “电路板图一”，单击“保存”。这时在Projects面板中，可以看到一个名为“电路板图一.PcbDoc”的PCB文件已加入到项目“项目一.PRJPCB”当中了，如图11所示。

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图10 PCB编辑状态窗口

图11 保存后的PCB文件 图12 自由PCB文件

同样也可以建立自由PCB文件，具体操作方法如下：在设计者未打开任何设计项目时，执行菜单命令File\\New\\PCB，即启动了PCB编辑器，并自动生成自由PCB文件（Free PCBs），保存后它不隶属于任何项目，如图12所示。

7 不同编辑器之间切换

鼠标单击标签，可以在不同的文件之间自由切换。也可以单击Projects面板中的文件名实现文件的自由切换。如图13所示。

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图13 单击标签或文件名在不同的文件之间自由切换

图 14 关闭文件

要关闭其中的任何一个文件，可以在标签上单击鼠标右键，在弹出的快捷菜单中选择Close选项，即可关闭相应文件。如图14所示。

四 思考题

1 Altium Designer6主要有那几部分组成？各部分的功能是什么？ 2 ProtelDXP对系统配置有什么要求？ 3 说明ProtelDXP的主窗口界面的组成。 4 如何进入原理图编辑器和PCB编辑器？

5 面板窗口有什么功能？它有哪几种显示方式？

6

实验二 原理图设计基础

一 实验目的

1 熟悉原理图编辑器的窗口界面。 2 认识原理图编辑器菜单以及工具栏。 3 掌握原理图图样设置。

二 实验内容

创建原理图文件并设置其图样参数。

三 实验步骤

1 新建PCB项目文件

1）新建PCB项目文件，并重命名保存为“项目二”。 2 新建原理图文件

1）执行菜单命令File/New/Schematic，启动原理图编辑器。 2）执行菜单命令File/Save，命名为“ZDQ.SCHDOC” 保存。 3 原理图图样设置

1）执行菜单Design/Document Options，弹出如图1所示对话框。

图1 Document Options对话框 图2 自定义图纸大小

2）在Sheet Options标签，找到Standard Styles栏。点击输入框旁的箭头将看见一个图纸样式的列表。使用滚动栏来向上滚动到A4样式并点击选择。如果自己有特殊要求，用鼠标左键单击“Use Custom Style”前的复选框，使它前面的方框里出现“√”符号，即表示选中“Custom Style”。

在“Custom Style”栏中有5个设置框，其名称和意义如表1所示。

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表1 “Custom Style”栏中各设置框的名称和意义 对话框名称 Custom Width Custom Height X Region Count Y Region Count Margin Width 对话框意义 自定义图样宽度 自定义图样高度 X轴参考坐标分格 Y轴参考坐标分格 边框的宽度 3）单击Sheet Color更改颜色，可以改为白色，如图3所示 4）点击OK按钮关闭对话框，更新图纸大小。

图 3 修改原理图图样参数

4 选择View /Fit Document。将文件全部显示在可视区，

提示：对于选择View /Fit Document菜单项的热键就是在按了V键后按D键。许多子菜单，诸如Edit /DeSelect菜单，是可以直接调用的。要激活Edit /DeSelect /All菜单项，你只需要按X键（用于直接调用DeSelect菜单）及A键。

5 利用Document Options对话框，设置三张不同风格的原理图。

四 思考题

1 原理图的设计步骤有那些？ 2 原理图常用工具栏有哪些?

3 设置原理图图样时打开“Document Options”对话框共有哪几种方法？

4 说明Wire 与Line 的区别?

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实验三 单管放大电路原理图绘制

一 实验目的

1 掌握原理图元件库管理器的使用方法。

2 掌握原理图编辑器菜单以及工具栏的基本使用方法。

二 实验内容

绘制如图单管放大电路原理图。

三 实验步骤

1 新建项目文件

1）执行菜单命令File/New/Project/PCB Project，执行完后在Project工作面板中将出现如图1所示项目文件。

2）执行菜单命令File/ Project Save AS ，弹出保存路径菜单，确定保存路径和输入项目文件名为“单管放大电路” 保存。如图2所示。

图1 新建项目文件 图2 保存项目文件

2 新建原理图文件

1）执行菜单File/New/Schematic，在Project工作面板的项目文件下新建一个原理图

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文件Sheet1.Schdoc，保存为“单管放大电路.Schdoc”保存后效果如图3所示。

图3 新建并命名原理图文件 图4 原理图图纸设置对话框

3 原理图图纸设置

执行菜单Design/Document Options，弹出Document Options对话框。如图4所示，图纸类型设置为A4，显示标准标题栏，可视栅格、捕捉栅格均设置为10，电气栅格设置为8。

4 装载原理图元件库

单管放大电路中所包含的元件类型有：电阻、电容、三极管。这些常用的元件在集成库Miscellaneous Devices.IntLib中都可以找到。默认情况下，创建原理图文件时，该库会自动加载，若在库列表中无此元件库，可通过下面方法加载。

1)在Libraries工作面板上单击2)单击选项下方加库完成，如图6所示。

,弹出如图5所示对话框。

按钮，选择添加Miscellaneous Devices.IntLib，单击打开添

图5 添加元件库 图6 添加Miscellaneous Devices.IntLib

5 放置调整元件

1）在Miscellaneous Devices.IntLib中，在元件库中查找电阻如图7所示。 单击

放置电阻R1，光标变为十字。

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2）此时按下Tab键，设置元件属性，主要是：标号（Designator）、标示值（Value）。Comment(标注)一般设置不可见。如图8所示。放置完毕后如图10所示。

3）然后依次查找并放置电解电容（Cap Pol2）、三极管NPN（2N3904或NPN）、电阻（Res2）等元器件。放置完毕后如图10所示。

图 7放置电阻 图8 电阻属性设置

6 电源、接地符号和信号源

1)单击连线工具栏的快捷按钮

，光标变为十字形。

2）此时按下 Tab键弹出其属性对话框，如图9所示。编辑后单击OK确定退出。 3）用类似方法放置接地符号

。

4）在Utilities工具栏中放置正弦波信号源，并编辑其属性，如图10所示。

图9电源属性设置 图10 放置及调整元件

7 连接导线。

1）单击菜单Place/Wire，如图11。或者在图纸内单击鼠标右键，选择Place/Wire

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原理图编辑器处于连线状态。鼠标变为十字形。如图12所示

图11 导线菜单 图12 连线状态

2）移动鼠标指针至连线起点，单击鼠标左键，确定导线起点。

3）拖动鼠标到连线终点时，单击鼠标左键确定。结束本次连线。此时仍处于连线状态，如需退出，可单击ESC键。

4）在导线十字交叉处放置节点。执行菜单命令Place/Manual Junction。 8 保存。完成后如图13所示

图13 单管放大电路原理图

四 思考题

1 元器件库管理器面板有哪几部分组成，简述其功能。 2 如何在元件库中查找元件？

3 常用的电阻、电容、二极管元件等在哪个元件库中查找？ 4 元器件属性如何编辑？

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实验四 线路连接与绘图

一 实验目的

1 掌握线路的连接方法；总线与总线分支的放置；网络标号的放置；输入输出端口的放置方法。

2 掌握元件对象的属性编辑及常用绘图方法。

二 实验内容

绘制如图1 LED发光电路。

图1 LED发光电路

三 实验步骤

1新建文件夹

在学生本人文件夹下新建一个文件夹，命名为“实验四”。 2 新建项目文件

新建一个项目文件，命名为“LED发光电路.PrjPCB”，保存到“实验四”文件夹中。 3 新建原理图文件

新建一个名为“LED发光电路.SchDoc”的原理图文件，保存到“实验四”文件夹中。 4 原理图图纸设置

执行菜单Design/Document Options，弹出Document Options对话框。图纸类型设置为A4，显示标准标题栏，捕获栅格设置为5，可视栅格设置为10，电气栅格设置为4。

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5 放置元器件

元器件信息如表1所示，依据表1添加元器件库，放置元器件。放置并修改其属性后如图2所示

表1 元器件信息清单 元器件名称 TPIC6B273DW Res Pack3 LED0 Cap VCC GND 元器件标号 U1 R1 D1-D8 C1 VCC GND

所在元件库 TI Logic Latch.IntLib Miscellaneous Devices.IntLib Miscellaneous Devices.IntLib Miscellaneous Devices.IntLib Wiring工具栏 Wiring工具栏

图2 放置元件、电源及接地

6 元器件布局

将放置的元器件合理布局。如图3所示

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图3 元器件布局

7 连接导线

将大部分导线连接后，如图4所示

图4 连接导线

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8 绘制总线与总线分支

单击工具菜单单击工具菜单

，或者单击菜单Place/Bus，绘制总线。

，或者单击菜单Place/Bus Entry，绘制总线分支。如图5所示

图5 绘制总线与总线分支

9 放置网络标号

单击工具菜单

，或者单击菜单Place/Net Lable，放置网络标号。放置前按“Tab”

键修改属性，如图6所示

图6 放置网络标号

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10 放置I/0端口

单击工具菜单

，或者单击菜单Place/Port，放置I/0端口。修改I/0端口属性，修

改端口名称，并将其“I/0 Type”属性修改为“Input”。如图7所示

图7 放置I/0端口

11 添加说明性文字

单击菜单Place/Text String，在原理图下方放置文本注释“实验四 线路连接与绘图”，并修改其属性，字形为粗斜体，字号为二号，颜色为蓝色。 12 保存

绘制完成后如图1所示。

四 思考题

1 总线有何作用？如何绘制？

2 网络标号有何作用？如何放置网络标号？ 3 如何修改I/O端口的属性？

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实验五 振荡器和积分器原理图绘制

一 实验目的

1 掌握原理图绘制的一般方法步骤。 2 掌握常用原理图元器件库的使用。

3 掌握元器件及常用对象的放置和属性编辑。

二 实验内容

绘制如图1所示“振荡器和积分器”电路原理图。

图1 “振荡器和积分器”电路原理图

三 实验步骤

1新建文件夹

在学生本人文件夹下新建一个文件夹，命名为“实验五”。 2 新建项目文件

创建一个新的项目文件，命名为“振荡器积分器.PrjPCB”，保存到“实验五”文件夹中。

3 新建原理图文件

创建一个新的原理图文件，命名为“振荡器积分器.SchDoc”，保存到“实验五”文件夹中。

4设置图样参数

在原理图设计窗口中双击图纸边框，或者通过菜单栏中的“Design/Document Options…”命令，打开 “Document Options”对话框。如图2所示。图纸大小设置为

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A4，捕获栅格为5。

图2“Document Options”对话框

5 载入元件库

“振荡器和积分器”电路原理图中所使用的元件，如表1所示。

表1 “振荡器和积分器”电路原理图所用元件列表 元器件标号 R1 R2 R3 R4 R5 C1 C2 U1 U2 元器件名称 RES2 RES2 RES2 RES2 RES2 Cap Cap MC1455P1 LF351N +15V -15V GND 所在元器件库 Miscellaneous Devices.IntLib Miscellaneous Devices.IntLib Miscellaneous Devices.IntLib Miscellaneous Devices.IntLib Miscellaneous Devices.IntLib Miscellaneous Devices.IntLib Miscellaneous Devices.IntLib Motorola Analog Timer Circuit.IntLib Motorola Amplifier Operational Amplifier .IntLib 电源工具栏 电源工具栏 电源工具栏 标示值 1k 1k 10k 10k 0.5k 0.1uF 0.1uF +15V -15V GND 元器件封装 AXIAL-0.4 AXIAL-0.4 AXIAL-0.4 AXIAL-0.4 AXIAL-0.4 RAD-0.3 RAD-0.3 626-05 626-05 参照前面所学，依次添加Miscellaneous Devices.IntLib、Motorola Analog Timer Circuit.IntLib和Motorola Amplifier Operational Amplifier .IntLib三个元件库。 6 查找元器件

在“Library”面板中，单击“Search...”按钮，输入元器件名称，在“Scope”区域选择搜索范围，开始搜索元件。

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图5 显示模块.SchDoc

4 执行电气规则检查（ERC）

在原理图设计窗口中执行菜单命令Project/Project Options，将弹出 “Options for PCB Project 单片机显示电路.PrjPCB”对话框。如图6所示

图6 “Options for PCB Project 单片机显示电路.PrjPCB”对话框

在该对话框的Error Reporting(错误报告)和Connection Matrix(连接矩阵)两个选项卡中进行电气规则设置，或单击

按钮实现默认设置，设置完成单击OK

按钮退出。执行菜单命令“Project/Compile PCB Project 单片机显示电路.PrjPCB”对整个项目编译查错。在Massages窗口中查看错误报告并修改相关错误。如系统提示为“warning”，可根据原理图中波浪线提示内容判断，若不认为是错误，则返回“Options for PCB Project 单片机显示电路.PrjPCB”对话框，找到相关选项进行报告模式“Report Mode”的设置，设置为“No Report”后，再重新进行原理图的编译查错，直到没有问题出现为止。 5 生成网络表文件

在原理图设计窗口中执行菜单命令Design/Netlist For Project/Protel ，系统则会生成当前整个项目的网络表文件，如图7所示

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图7 “单片机显示电路”网络表文件

6 生成元器件清单报表

在原理图设计窗口中执行菜单命令Reports/ Bill of Materials，将会弹出如图8所示的元器件清单报表对话框。单击“Export...”按钮，可将该报表以“.xls”格式文件保存。

图8 元器件清单报表对话框

7 生成元器件交叉参考表

在原理图设计窗口中执行菜单命令Reports/Component Cross Reference，将会弹出如图9所示的元器件交叉参考表对话框。单击“Export...”按钮，可将该报表以“.xls”格式文件保存。

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图9 元器件交叉参考表对话框

8 生成原理图层次报表

在原理图设计窗口中执行菜单命令Reports/Report Project Hierarchy，系统则会生成当项目原理图的层次报表文件，如图10所示

图10 原理图层次报表

四 思考题

1 说明电气规则检查的意义？

2 网络表有什么作用？说明网络表的标准格式内容。

3 元件清单列表有什么实际意义？它与元件交叉参考表相比有什么区别？

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实验九 原理图元器件库的创建

一 实验目的

1 掌握原理图元件库的制作过程。 2 熟悉菜单和工具栏的基本使用。

二 实验内容

绘制如右图所示的数码管原理图元件库。

三 实验步骤

1 新建原理图元件库文件

首先在新建的项目文件中创建原理图元件库文件，选择菜单File/New/ Library /Schematic Library，进入元件库编辑器，如图1所示。

图1 新建一个原理图元件库文件 图2 元件重命名对话框

2 保存新建原理图元件库文件

单击保存

按钮，弹出保存文件对话框，现将新建元件库命名为MySchlib.Schlib，

并保存在学生目录下。 3元件重命名

单击菜单Tools/Rename Component 弹出元件重名对话框，输入 DPY_8-SEG，如图2所示。

4 定义元件属性

选择元件编辑管理器“SCH Library”工作面板中的Components栏中的双击默认文件Component_1），弹出属性对话框，如图3所示。 修改其属性：Designator 默认元件编号 DS?；

Comment 默认注释 DPY_8-SEG；

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按钮（或

Description 描述信息 DPY_8-SEG；

其它参数不变，修改完后，然后单击确定按钮。修改后效果如图4所示

图3设置元件属性对话框

图4 数码管元件属性

5 绘制元件外形

1）绘制矩形外框

单击菜单Place/Rectangle 绘制矩形。放置时，首先单击鼠标左键，确定矩形的第一个顶点，然后拖动鼠标至适当大小，单击鼠标左键，确定矩形的对角顶点。放置后的矩形如图5所示。双击矩形可以修改其属性，包括边框线宽、颜色等，如图6所示。

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/g4s7.html