1、Altium Designer 原理圖與PCB設(shè)計(jì)及仿真謝龍漢 魯力 張桂東電子工業(yè)出版社第三章繪制電路原理圖 通過上一章的學(xué)習(xí)，相信讀者對(duì)Altium Designer 10.0的原理圖編輯環(huán)境有了深刻的了解，本章將以一個(gè)51單片機(jī)工作系統(tǒng)為總體脈絡(luò)詳細(xì)介紹Altium Designer原理圖的編輯操作和技巧，該單片機(jī)系統(tǒng)以Philips公司的P89C51RC2HBP單片機(jī)為核心實(shí)現(xiàn)一個(gè)實(shí)時(shí)時(shí)鐘數(shù)碼管顯示的功能，并能夠通過RS232串口與上位機(jī)通信。 元件庫的操作查找與放置元器件元件的屬性編輯元件的選取、剪切與移動(dòng)導(dǎo)線的繪制與編輯總線的繪制與編輯網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)的應(yīng)用幾何圖形的繪制字符串、文本框和注

2、釋的操作常見指示符的應(yīng)用3.1元件庫操作 與Protel等老版本不同，Altium Designer使用的是集成元件庫，擴(kuò)展名為*.IntLib。所謂集成元件庫就是將各元器件繪制原理圖時(shí)的元件符號(hào)、繪制PCB時(shí)的封裝、模擬仿真時(shí)的SPICE模型以及電路板信號(hào)分析時(shí)用的SI模型集成在一個(gè)元件庫中，使得設(shè)計(jì)者在設(shè)計(jì)完成原理圖后無需另外加載其它的元件庫就可以直接進(jìn)行電路仿真或者是PCB設(shè)計(jì)，當(dāng)然讀者也可以根據(jù)自己的需要來設(shè)計(jì)單獨(dú)的元件庫，如原理圖庫（*.SchLib）、PCB封裝庫（*.PcbLib）等，另外Altium Designer還兼容Protel99 SE的元件庫（*.Lib）。 3.1.

3、1元件庫的加載與卸載 Altium Designer的元件庫非常龐大，但是分類明確，采用兩級(jí)分類的方法來對(duì)元件進(jìn)行管理，我們調(diào)用相應(yīng)的元件時(shí)只需找到相應(yīng)公司的相應(yīng)元器件種類就可方便的找到所需的元器件。 元件庫名稱是否激活元件庫路徑元件庫的移動(dòng)加載與卸載圖3- 2 【Libraries】元件庫文件操作3.1.2查找元器件 Altium Designer提供的元件庫十分豐富，有時(shí)候即使知道了芯片所在的元件庫并且加載到系統(tǒng)中了，也很難在眾多的元件中找到自己所需的芯片，在這種情況下可以使用元件篩選的功能。元件篩選的功能主要應(yīng)用于知道器件的名稱并且已經(jīng)載入該器件所在的庫，但是由于器件太多不便于逐個(gè)查找的

4、情況。 圖3- 10 “*89C51*過濾結(jié)果”圖3- 9 Philips 八位微處理器元件庫搜索條件框圖3- 11 元件搜索對(duì)話框搜索條件框邏輯關(guān)系式搜索項(xiàng)目項(xiàng)目描述圖3- 12 搜索助手對(duì)話框圖3- 11 元件搜索對(duì)話框 3.2元器件操作 圖3- 17 單片機(jī)時(shí)鐘顯示系統(tǒng)原理圖3.2.1 放置元器件3.2.2編輯元件屬性 3.2.3元件的選取 3.2.4元件剪切板操作 3.2.5撤銷與重做 3.2.6元件的移動(dòng)與旋轉(zhuǎn) 3.2.7 元件的排列 3.2.1 放置元器件繪制電路原理圖首先得找到繪制電路所需的所有元器件，P89C51RC2HBP單片機(jī)是系統(tǒng)的核心，因此我們先放置該器件然后以單片機(jī)為

5、中心再擴(kuò)展其他的外圍器件。在【Libraries】面板中載入“Philips Microcontroller 8-Bit.IntLib”元件庫，并選中其中的P89C51RC2HBP單片機(jī)模型，點(diǎn)擊右上角的【Place P89C51RC2HBP】按鈕，就可以在繪圖區(qū)放置P89C51RC2HBP單片機(jī)了。 圖3- 18 放置器件對(duì)話框圖3- 19 【Browse Libraries】元件庫瀏覽對(duì)話框表 3- 1 器件所在元件庫分布器件器件名所在元件庫單片機(jī)P89C51RC2HBPPhilips Microcontroller 8-Bit.IntLib數(shù)碼管Dpy Red-CCMiscellaneo

6、us Devices.IntLib數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)芯片CD4511BCNFSC Interface Display Driver.IntLib譯碼器MC74HC138ADMotorola Logic Decoder Demux.IntLib晶振XTALMiscellaneous Devices.IntLib三極管NPNMiscellaneous Devices.IntLib串口電平轉(zhuǎn)換芯片MAX232ACPEMaxim Communication Transceiver.IntLib9針接口D Connector 9Miscellaneous Connectors.IntLib蜂鳴器BellMisc

7、ellaneous Devices.IntLib按鈕SW-DPSTMiscellaneous Devices.IntLib電解電容Cap Pol1Miscellaneous Devices.IntLib瓷片電容CapMiscellaneous Devices.IntLib電阻Res2Miscellaneous Devices.IntLib電源插頭PWR2.5Miscellaneous Devices.IntLib3.2.2編輯元件屬性Altium Designer里面所有的元器件都有詳細(xì)的屬性設(shè)置，包括器件的名稱、標(biāo)注、大小值、PCB封裝、甚至生產(chǎn)廠家等，設(shè)計(jì)者在繪圖時(shí)需要根據(jù)自己的需要來設(shè)置

8、器件的屬性。打開元件屬性設(shè)置對(duì)話框有兩種方法：讀者可以在選取了器件移動(dòng)光標(biāo)到繪圖區(qū)，器件圖標(biāo)還處在懸浮狀態(tài)時(shí)按下鍵盤的【Tab】鍵；或者是在器件放置好后雙擊器件即可打開如圖3-21所示的器件屬性設(shè)置對(duì)話框，屬性設(shè)置可分為幾大區(qū)域，下面就來詳細(xì)介紹器件的各屬性設(shè)置。 圖3- 22 【Part】屬性圖3- 23 多單元芯片圖3- 25 器件的參數(shù)信息圖3- 26 編輯器件參數(shù)3.2.3元件的選取元件的選取、復(fù)制、剪切與粘貼功能是原理圖編輯過程中用的最多的操作，對(duì)于一名熟練的繪圖者來說，使用鼠標(biāo)和快捷鍵就能完成大部分的元件編輯操作，但是通過菜單的相關(guān)命令有時(shí)候卻能大大提高繪圖的效率， 圖3- 33

9、元件的選擇圖3- 34 重疊元件的選擇圖3- 35 多個(gè)元件的選取3.2.4元件剪切板操作用過Word編輯軟件的讀者都知道，Word的剪切板功能十分強(qiáng)大，能夠存儲(chǔ)若干次剪切或復(fù)制到剪切板的內(nèi)容，非常幸運(yùn)的是Altium Designer也采用了這一功能，點(diǎn)擊右邊彈出式面板的【Clipboard】標(biāo)簽，彈出圖3-38所示的剪切板面板。若是彈出式面板標(biāo)簽欄沒有【Clipboard】標(biāo)簽的話可在繪圖區(qū)右下方的【System】里面選擇。 圖3- 39 拖動(dòng)復(fù)制圖3- 40 Duplicate命令復(fù)制圖3- 41 橡皮章工具復(fù)制3.2.5撤銷與重做 撤銷操作：如果誤刪除了不該刪除的器件或連線怎么板？不用

10、急，執(zhí)行【Edit】菜單的【Undo】命令或是點(diǎn)擊工具欄的按鈕就可以撤銷上次操作，可以多次點(diǎn)擊按鈕來撤銷上幾部的操作。該操作的快捷鍵是【Ctrl】+【Z】。 重做操作：有撤銷就必定有重做，執(zhí)行【Edit】菜單的【Redo】命令或是點(diǎn)擊工具欄的按鈕就可以撤銷上次操作，可以多次點(diǎn)擊按鈕來重復(fù)上幾部的操作。該操作的快捷鍵是【Ctrl】+【Y】。3.2.6元件的移動(dòng)與旋轉(zhuǎn) 一張漂亮的電路原理圖當(dāng)然能得元器件排列整齊，布線得當(dāng)，這就涉及到元件的移動(dòng)、旋轉(zhuǎn)和排列，系統(tǒng)提供的器件位置調(diào)整工具十分豐富，下面分別介紹。 元件的移動(dòng)：在Altium Designer中元件的移動(dòng)靠鼠標(biāo)就能快捷的完成，若是熟悉了系統(tǒng)

11、提供的其他移動(dòng)功能則有助于繪圖效率的提高。 圖3- 42 拖動(dòng)單個(gè)器件圖3- 43 拖動(dòng)多個(gè)元件圖3- 44 【Move】菜單選項(xiàng)圖3- 45 元件的拖拽圖3- 46 元件的拖動(dòng)3.2.7 元件的排列 圖3- 52 圖件的排列命令【Align】對(duì)齊：選中需要對(duì)齊的器件后執(zhí)行該命令，則彈出圖3-53所示的對(duì)齊操作設(shè)置命令：該設(shè)置可分為三個(gè)部分：【Horizontal Alignment】水平對(duì)齊：用于設(shè)置圖件水平方向的對(duì)齊方式?！綨o Change】不變：保持原圖件在水平上的排列順序不變；【Left】左邊：所有圖件水平方向靠左對(duì)齊；【Centre】中間：所有圖件水平方向居中對(duì)齊；【Right】右

12、邊：所有圖件水平方向靠右對(duì)齊；【Distribute equally】均勻分布：水平方向等距離均勻分布；【Vertical Alignment】豎直對(duì)齊：與水平對(duì)齊相對(duì)應(yīng)，用于設(shè)置圖件豎直方向的對(duì)齊方式?！綨o Change】不變：保持原圖件在豎直上的排列順序不變；【Top】頂部：所有圖件豎直方向靠上對(duì)齊；【Centre】中間：所有圖件豎直方向居中對(duì)齊；【Bottom】底部：所有圖件豎直方向靠下對(duì)齊；【Distribute equally】均勻分布：豎直方向等距離均勻分布；【Move Primitives to Grid】：移動(dòng)圖件時(shí)，將圖件對(duì)齊到附近的網(wǎng)絡(luò)；圖3- 54 圖件的水平方向?qū)R圖

13、3- 55 圖件的垂直方向?qū)R3.3電氣連接 排列好元器件后緊接著就得將具有電氣關(guān)系的器件端口或管腳連接起來，繪制電氣連接通常有三種方法：繪制導(dǎo)線、繪制總線和放置線路標(biāo)示 3.3.1 繪制導(dǎo)線 3.3.2導(dǎo)線的屬性與編輯 3.3.3放置節(jié)點(diǎn) 3.3.4繪制總線 3.3.5放置網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào) 3.3.6放置電源和地 3.3.1 繪制導(dǎo)線Altium Designer提供了專門的電源和接地符號(hào)，統(tǒng)稱電源端口。電源和接地其實(shí)是一種特別的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)，只不過提供了一種比較形象的表示方法而已，電源和接地符號(hào)的網(wǎng)絡(luò)名其實(shí)可以隨便更改，連接到任意網(wǎng)絡(luò)。 圖3- 78 各式各樣的電源端口Bar：條形端口，通常用來放置電

14、源供電接口，所以在圖3-78還提供了不同的電壓等級(jí)供選擇Wave：波浪端口Arrow：三角箭頭形端口Circle：圓形接口Power Ground：電源地Signal Ground：信號(hào)地Earth：大地圖3- 79 電源端口屬性設(shè)置3.3.2導(dǎo)線的屬性與編輯圖3- 80 放置非電氣對(duì)象3.3.3放置節(jié)點(diǎn)當(dāng)兩條導(dǎo)線相交并要確定電氣連接時(shí)就需要放置電氣節(jié)點(diǎn)（Junction），一般情況下繪制導(dǎo)線時(shí)鼠標(biāo)左鍵點(diǎn)擊相交的導(dǎo)線系統(tǒng)就能自動(dòng)生成電氣節(jié)點(diǎn)（Auto-Junction），但是自動(dòng)節(jié)點(diǎn)在導(dǎo)線移動(dòng)時(shí)可能會(huì)消失，所以有時(shí)候需要自己手工放置電氣節(jié)點(diǎn)（Manual-Junction）。圖3-68所示跟別

15、為自動(dòng)節(jié)點(diǎn)和手動(dòng)節(jié)點(diǎn)， 自動(dòng)節(jié)點(diǎn)默認(rèn)為藍(lán)色的實(shí)心原點(diǎn)，而手工節(jié)點(diǎn)則為暗紅色的十字紐扣狀，其中有電氣連接的手工節(jié)點(diǎn)外還有藍(lán)色的圓暈。關(guān)于節(jié)點(diǎn)的相關(guān)默認(rèn)設(shè)置可參考2.4.4【Compiler】編譯器設(shè)定。圖3- 68 節(jié)點(diǎn)3.3.4繪制總線總線是一系列導(dǎo)線的集合，是為了方便布線而設(shè)計(jì)的一種線路，其實(shí)總線本身是沒有任何電氣意義的，只有和總線入口、總線標(biāo)示組成總線入口才能起到電氣連接的作用?？偩€通常用在元件的數(shù)據(jù)總線和地址總線上，利用總線和網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)進(jìn)行元器件之間的連接不僅可以簡(jiǎn)化原理圖，還可以使整個(gè)原理圖更加清晰明了。圖3- 70 總線使用示例3.3.5放置網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào) 執(zhí)行【Place】菜單的【Net

16、Label】命令或是點(diǎn)擊工具欄的按鈕進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)放置狀態(tài)。此時(shí)鼠標(biāo)會(huì)變成白色形光標(biāo)狀，上面附帶著一個(gè)網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)，倘若網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)中帶有數(shù)字的話每放置一次網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)中的數(shù)字將會(huì)自動(dòng)增加，移動(dòng)光標(biāo)到導(dǎo)線上，光標(biāo)捕獲到導(dǎo)線時(shí)會(huì)變成和網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)一樣的狀，此時(shí)點(diǎn)擊鼠標(biāo)左鍵就成功放置了網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)，同時(shí)該導(dǎo)線網(wǎng)絡(luò)名也更名為網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)名。3.3.6放置電源和地圖3- 78 各式各樣的電源端口3.4.1 繪制圖形 在Altium Designer中可以自己繪制各式各樣的圖形，這其中包括圓弧、橢圓弧、橢圓、餅圖、直線、矩形、圓角矩形、多邊形、貝塞爾曲線以及圖形。 圖3- 81 繪制圓弧四部曲圖3- 82 圓弧的在線編輯放置圓弧

17、放置橢圓弧橢圓弧的放置與圓弧類似，不過橢圓弧的繪制要分5步來完成執(zhí)行【Place】|【Elliptical Arc】命令放置橢圓弧，第一次放置橢圓時(shí)光標(biāo)上會(huì)附著一個(gè)圓弧，選定合適的位置后放置橢圓弧的圓心；選定合適的距離后確定橢圓弧的X軸半徑；選定合適的距離后確定橢圓弧的Y軸半徑；選定合適的位置后確定橢圓弧的起點(diǎn)位置；選定合適的位置后確定橢圓弧的終點(diǎn)位置；圖3- 84 橢圓弧的在線編輯放置橢圓：橢圓的繪制只需三步：執(zhí)行【Place】|【Elliptical】命令放置橢圓，第一次放置橢圓時(shí)光標(biāo)上會(huì)附著一個(gè)圓，所以Altium Designer并沒有專門的繪制園的指令，選定合適的位置后放置橢圓的圓心

18、；選定合適的位置后確定橢圓的X軸半徑；圖3- 85 繪制橢圓圖3- 86 橢圓屬性設(shè)置放置餅圖餅圖的繪制與圓弧類似分四步完成：執(zhí)行【Place】|【Pie Chart】命令放置餅圖，選定合適的位置后放置餅圖的圓心；選定合適的距離后確定餅圖的半徑；選定合適的位置后確定餅圖的起點(diǎn)位置；選定合適的位置后確定餅圖的終點(diǎn)位置；圖3- 87 餅圖的繪制放置直線直線繪制與電氣導(dǎo)線的繪制類似，只不過直線是沒有電氣屬性的，執(zhí)行【Place】菜單的【Line】命令進(jìn)入直線繪制狀態(tài)，在繪圖區(qū)選定合適的位置后點(diǎn)擊鼠標(biāo)左鍵確認(rèn)直線起點(diǎn)；拖動(dòng)鼠標(biāo)拉出線段，找到下一個(gè)位置點(diǎn)擊鼠標(biāo)左鍵確認(rèn)中間的節(jié)點(diǎn)；繪制多個(gè)中間節(jié)點(diǎn)，要確認(rèn)

19、終點(diǎn)時(shí)只需雙擊鼠標(biāo)左鍵然后點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵完成直線的繪制。再次單擊鼠標(biāo)右鍵可退出直線繪制狀態(tài)。圖3- 88 繪制直線圖3- 89 直線的屬性設(shè)置 放置矩形矩形的放置很簡(jiǎn)單，執(zhí)行【Place】菜單的【Rectangle】命令，光標(biāo)上便會(huì)附著一個(gè)黃色的矩形，這時(shí)光標(biāo)并不一定會(huì)在矩形的中央，找到合適的位置點(diǎn)擊鼠標(biāo)左鍵固定矩形的一個(gè)角，光標(biāo)便會(huì)自動(dòng)移至矩形的另一個(gè)對(duì)角，拖動(dòng)光標(biāo)可移動(dòng)矩形的對(duì)角線，再次點(diǎn)擊鼠標(biāo)就可以固定矩形了。圖3- 93 矩形的繪制圖3- 94 矩形的在線編輯放置圓角矩形圓角矩形的放置與矩形類似，執(zhí)行【Place】菜單的【Rectangle】命令，光標(biāo)上便會(huì)附著一個(gè)灰色的圓角矩形，移到合

20、適的位置后先確定圓角矩形的第一個(gè)對(duì)腳，再移動(dòng)鼠標(biāo)確定圓角矩形的另一個(gè)對(duì)角，一個(gè)圓角矩形便繪制完成了。圖3- 96 圓角矩形的屬性設(shè)置 放置多邊形執(zhí)行【Place】菜單的【Polygon】命令進(jìn)入多邊形繪制狀態(tài)。如圖3-98所示，多邊形的繪制與直線的繪制過程類似，首先放置多邊形的第一個(gè)節(jié)點(diǎn)，然后放置多邊形的第二個(gè)節(jié)點(diǎn)，不同之處在于放置過程中第一個(gè)節(jié)點(diǎn)和最后放置的一個(gè)節(jié)點(diǎn)總是相連的，即繪制出來的圖形總是一個(gè)封閉的圖形。放置完最后一個(gè)節(jié)點(diǎn)后雙擊鼠標(biāo)左鍵再單擊鼠標(biāo)右鍵結(jié)束多邊形的繪制。圖3- 98 多邊形的繪制過程圖3- 99 【Polygon】選項(xiàng)頁放置貝塞爾曲線貝塞爾曲線的形狀由4個(gè)點(diǎn)來確定，因此

21、其繪制過程也可以分為四步：執(zhí)行【Place】菜單的【Bezier】命令，移動(dòng)鼠標(biāo)確定曲線的起點(diǎn)；移動(dòng)光標(biāo)拉出曲線，確定第二個(gè)控制點(diǎn)，此時(shí)曲線顯示為直線；移動(dòng)光標(biāo)使直線發(fā)生彎曲，確定第三個(gè)控制點(diǎn)，此時(shí)曲線呈圓弧狀；再次移動(dòng)光標(biāo)產(chǎn)生第二個(gè)圓弧，確定第四個(gè)點(diǎn)。此時(shí)曲線已經(jīng)繪制完畢，可繼續(xù)繪制下一條貝塞爾曲線，下一條曲線將與本條曲線首尾相連。圖3- 101 貝塞爾曲線的繪制與編輯 放置圖片Altium Designer的原理圖文檔中可以放置圖片。放置圖片時(shí)先要放置一個(gè)圖片框，圖片框是圖片的載體，放置與矩形的放置相似：選擇【Place】菜單的【Graphic】命令進(jìn)入圖片放置狀態(tài)，然后分別確定圖片框的兩個(gè)對(duì)角點(diǎn)，當(dāng)確定第二個(gè)對(duì)角點(diǎn)后系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)彈出圖3-103所示的圖片選擇對(duì)話框。選擇合適的圖片確認(rèn)，鼠標(biāo)上會(huì)附著一個(gè)矩形圖片框，移至圖片放置位置點(diǎn)擊鼠標(biāo)左鍵確認(rèn)，圖片就成功插入。圖3- 103 圖片選擇對(duì)話框3.4.2放置字符串 在Altium Designer中可以使用【Text String】字符串來顯示原理圖的相關(guān)信息。執(zhí)行【Place】菜單的【Text String】命令，或是點(diǎn)擊【Utilities】工具欄的按鈕，進(jìn)入字符串放置狀態(tài)。此時(shí)光標(biāo)上粘附了一個(gè)“Text”字樣的字符串，移到合適的位置點(diǎn)擊鼠標(biāo)左鍵就能放置字符串。 圖3- 105 字符串屬性設(shè)置3.4.