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1、YCF(中职）电子CADAltium Designer操作与应用任务5教学课件电子CADAltiumDesigner 操作与应用职 业 教 育 课 程 创 新 精 品 系 列 教 材任务五 直流电机控制器多板系统设计【任务布置】布置遮光式计数器单层电路板设计与制作任务步骤1 创建Multi-board项目工程【任务内容】1.创建一个新的Multi-board工程2.添加文件到Multiboard工程3.设置用于多板设计的PCB项目4.从工程中删除文件5.以新名字另存文件【任务完成】一、创建一个新的Multi-board工程单击【文件】【New】【Project】，弹出【New Project】
2、（菜单列表）对话框。在对话框中列出了可以创建的各种工程类型。单击选择Multiboard工程类型，再选择Default默认工程模版，最后选择工程存放路径，改好工程文件名，单击【OK】按钮保存即可。启动主菜单步骤如图5-2-1所示。图5-2-1启动主菜单步骤二、添加文件到Multiboard工程1.添加新文件在【Project】面板中，右击所创建的工程，在弹出的快捷菜单栏中选择【给工程添加新的】选型，在二级菜单中再选择需要的子图文件。如绘制SCH原理图文件，可以单击【Schematic】，添加新文件步骤如图5-2-2所示。如果界面中没有出现【Project】面板，则单击右下角【Panels】，在
3、弹出的菜单中单击【Project】，就会打开【Project】面板。图5-2-2添加新文件步骤2.保存文件添加好新建文件以后，对添加新文件应及时保存。注意子图文件保存路径应与对应的工程文件存放路径一致。在原理图编辑环境中单击【文件】【保存为】，弹出【Save MultiBoardSchematic1.MbsDoccAS】对话框，选择保存路径在【文件名】栏内输入新文件名，单击【保存】按钮，如图5-2-3示。图5-2-3保存文件三、设置用于多板设计的PCB项目多板系统设计中子板设计的Altium Designer PCB项目将包含特定的连接，例如边缘连接器或接头插头/插座，这些连接包含在系统设计中
4、与其他PCB的电气和物理接口中。这些连接器及其相关的电气网络需要通过多板原理图（逻辑）设计文档进行检测和处理，以在系统级设计中建立板间连接性。通过设置PCB项目中连接器的属性，在【Properties】的参数窗口中，点击【Parameters】参数中的【Add】按钮，添加【Parameter】参数，将名称修改为【System】，值修改为【Connector】，以启用此功能，这里我们采用之前章节所使用的直流电机控制电路来展示多板设计PCB项目。操作过程如图5-1-1所示。图5-1-1【Properties】中添加【System】【Connector】参数四、从工程中删除文件工程文件是一个系统的组
5、合，所以删除工程文件也有规定步骤。删除方法很多，在这里介绍比较简单的快捷键方式。在【Project】面板中，右击想要删除的文件，在弹出的快捷菜单中单击【从工程中移除】，如图5-2-4所示。图5-2-4从工程中删除文件五、以新名字另存文件在原工程文件已经被保存的前提下，可以右击，在弹出的快捷菜单中单击【文件】【保存工程为】，在弹出的对话框中注明新的名字来保存工程文件，如图5-2-5所示。图5-2-5另存为文件 多板原理图设计【任务内容】1.新建多板原理图文件2.绘制多板原理图【知识准备】多板原理图设计可以使得PCB设计相互连接以创建一个完整的功能系统，图示清晰可以方便知道电路板之间的电气连接方式
6、，多板原理图绘制流程如图5-3-29所示。图5-3-29【多板原理图绘制流程】【任务完成】一、新建多板原理图文件在【Projects】（工程）面板中，右击新建的工程，在弹出的快捷菜单中单击【给工程添加新的】【MultiBoardSchematic】，【Projects】（工程）面板中将出现一个新的原理图文件，MultiBoardSchematic1.MbsDoc为新建文件的默认名称，如图5-3-1所示。图5-3-1添加新的文件到工程1.多板原理图编辑器界面多板原理图编辑器界面主要由菜单栏、工具栏、面板标签、状态栏等组成，如图5-3-2所示。图5-3-2原理图编辑界面2.主菜单栏Altium D
7、esigner 20设计系统对于不同类型的文件操作，菜单栏的内容会发生相应的改变。在多板原理图编辑器环境下，菜单栏会变成图5-3-3所示形式，而多板原理图的各种编辑都可以通过菜单中的相应命令来完成。图5-3-3多板原理图编辑器环境下的菜单栏【文件】菜单：主要用于文件的新建、打开、关闭、保存与打印等操作。【编辑】菜单：用于对象的选取、复制、粘贴与查找等编辑操作。【视图】菜单：用于视图的各种管理，如工作窗口的放大与缩小，各种工具、面板、状态栏及节点的显示与隐藏等。【工程】菜单：用于与工程有关的各种操作，如工程文件的打开与关闭、工程文件的编译及比较等。【放置】菜单：用于放置原理图中的各组合部分。3.
8、工具栏在MbsDoc原理图设计界面中，Altium Designer 20 提供了功能强大的工具栏，这里主要介绍绘制MbsDoc原理图的常用工具栏。如图5-3-4单击【视图】【工具栏】【自定义】，弹出如图5-3-5所示的【Customizing Sch Editor】对话框（定制原理图编辑器），在该对话框中可以对工具栏进行增减等操作，以便用户创建自己的个性化工具栏。图5-3-4打开【自定义工具栏】图5-3-5创建个性化工具栏【多板原理图编辑器】工具栏【多板原理图编辑器】工具栏提供了用于放置命令的快捷按钮。按钮下部的小三角形形状表示下拉菜单，可以用于访问其他相关命令。单击并按住按钮打开其菜单。为
9、了帮助重复放制对象，按钮图标和功能将主动更改以显示上一次使用的菜单选项。如图5-3-6所示。图5-3-6【多板原理图编辑器】工具栏二、绘制多板原理图1.添加PCB项目设计模块组成多板系统设计的PCB项目之间的连通性是通过在多板原理图上放置代表性的模块，并使用虚拟连接或电线将其裸露的连接器（Entries）连接在一起而建立的。选择【模块】按钮放置至原理图中，使用属性面板定义【Source】属性为【控制板.PrjPcb】，【Assembly/Board】属性为【控制板.PcbDoc】，操作过程如图5-3-7所示。将之前章节所绘制直流电机控制的控制板与驱动板的PCB工程添加好以后，如图5-3-8所示
10、，PCB项目工程文件均已加载在多板设计工程目录下。图5-3-7设置PCB模块属性图5-3-8多板设计工程目录2.导入连接器端口可以通过【设计】【从子项目导入】命令，如图5-3-9所示可以把之前设置的【System】：【Connector】参数的连接器端口导入至PCB模块上。导入后对应的PCB模块上显示之前设置的对应的连接器端口，如图5-3-10所示。图5-3-9从子项目导入连接器端口图5-3-10 PCB模块显示对应的连接器端口3.设置连接器端口属性在此电路的对应的端口中，PCB2驱动板的JP1对应的是+12V电源输入至PCB1控制板的JP1，如图5-3-11所示应将PCB1的JP1连接器端口
11、类型设置为【Female】，PCB2的JP1连接器端口类型设置为【Male】。图5-3-11设置端口属性4.连接子项目模块要将子项目模块中的连接器连接在一起时，需要在模块连接器端口之间放置逻辑连接。原理图编辑器活动栏与【放置】菜单栏中提供了多种连接类型，其中【直接连接】指的是插接在一起的连接器，【线缆】指的是使用导线连接在一起的连接器。如图5-3-12所示单击【直接连接】并拖动连接线创建逻辑连接。连接好以后单击连接线可以看到【Properties】窗口中对应连接器的端口网络参数，如图5-3-13所示 图5-3-12直接连接命令图5-3-13连接器的端口网络参数5.分割连接器端口在子项目连接器和
12、一个或多个以上项目连接的情况下，可以使用多板原理图编辑器中的【拆分】功能对源连接器进行逻辑划分，可以按照引脚进行划分。如果要拆分连接，如图5-3-14所示先选择模块，在【properties】面板中点击【Split】按钮，然后在跳出的【Split Entry】窗口中，检查设置需要拆分到另一个接插件的引脚，这里我们选中电源的+12V引脚，点击【Accept】按钮确认。编辑器将分离出来的引脚自动创建一个新的端口。根据需要将其连接到其他的模块。图5-3-14分割连接器端口如图5-3-15所示，PCB1模块中的JP1已经分出+12V与GND电源。在这里只是示范如何分割连接器端口，在实际使用中可以将一个
13、连接器分开连接至多个连接，并编辑连接网络。选中其中一条虚拟线，可以看到属性区域中输入与输出的任意一端，还包括其条目名称、引脚与网络名。图5-3-15连接已分割连接器6.连接管理器在模块间建立连接以后，如图5-3-16所示可以通过打开【设计】【连接管理器中】，所示多板设计中的整体连接性在【连接管理器】中有详细的连接说明。这里列出了连接器的连接指示符和类型分组中所有的网络与引脚分配，包括了模块的连接器名称和网络名，以及输入输出连接器，点击对话框的【Show Mated Pins】选项可以在列表中显示详细信息。如图5-3-17【连接管理器】对话框下部的【Select conflict connect
14、ion】区域将更新当前多板系统设计与子项目之间的任何连接冲突。图5-3-16打开【连接管理器】图5-3-17【连接管理器】界面7.系统设计更新在多板系统设计过程中，可能还需要修改子项目，并将这些更改更新至系统设计之中使其同步，通过工程变更将设计重新导入到多板设计中，可以实现此更新过程。如图5-3-18使用【设计】【从子项目导入】命令，从系统设计中的所有的子项目导入更改，右击【设计】【从选定子项目导入】命令，可以导入更新当前选中的模块的连接数据 图5-3-18更新子项目如图5-3-19执行以后将弹出【工程变更指令】，此弹窗将记录当前系统设计连接和已从子项目中导入的连接数据之间的所有差异，点击【执
15、行变更】则将子项目的连接数据更新至多板设计系统中 图5-3-19执行变更指令8.解决子项目连接器冲突子项目模块中连接器的针脚不一定是匹配的，尤其是连接器分成几个部分连接到不同的PCB模块中，要编辑或纠正模块之间的引脚匹配。如图5-3-20所示控制板与驱动板之间两个连接器网络中的L2与M 网络是不匹配的，将数据更新至多板设计原理图中，再打开【连接管理器】，如图5-3-21可以发现连接管理器中突出显示网络信息并建议更改。图5-3-20连接器界面图5-3-21【连接管理器界面】如图5-3-22点击【Confirm】按钮弹出【Confirmation】对话框，点击确定可以解决此冲突并应用于所有相同类型
16、的冲突。如图5-3-23所示校正以后的【连接管理器】中修改的网络会以绿色突出显示，并反映在窗口中。点击【Apply Changes】将应用更新后，分配至多板系统设计。这里需要注意应用了冲突解决方案以后，对话框中显示的网络名称不会改变，因为他们代表子项目系统设计中的网络名称。图5-3-22点击【Confirm】按钮图5-3-23校正后的【连接管理器】如图5-3-24点击【Revert】按钮弹出【Confirmation】对话框，点击确定会将PCB1的JP2网络不一致的地方修改为一致。如图5-3-25所示修改以后的【连接管理器】中修改的网络会以绿色突出显示，并反映在窗口中。点击【Apply Cha
17、nges】将应用更新后，分配至多板系统设计。这里需要将多板原理图中修改的网络接口更新至子项目中，如图5-3-26点击【设计】【更新子项目】按钮，如图5-3-27弹出工程变更指令，查看变更的指令是否是修改的网络，单击【执行变更】。如图5-3-28所示变更后接插件原理图已经变更且已经与PCB1中JP2网络参数一致。这里需要注意此更新仅仅只更新原理图，更新完成以后需要自行从原理图再更新至PCB并修改 图5-3-24点击【Revert】按钮图5-3-25修改后的【连接管理器】图5-3-26更新子项目图5-3-27工程变更指令图5-3-28变更后的原理图步骤3 创建物理板级装配【任务内容】1.创建多板装
18、配体文档2.多板装配编辑器界面3.将多板设计原理图更新至多板装配文档4.熟悉工作区坐标轴5.熟悉工作区操作方式6.熟悉多板装配体配对7.熟悉更新或编辑装配体8.熟悉切换投影视角9.向多板装配体添加其他对象10.了解装配体的剖面图【知识准备】印刷电路板并不是独立存在的，它们通常是组装在一起并与其他电路连接在一起的，然后将它们容纳在箱子或外壳里。在整个设计过程中，Altium Designer都支持创建多板装配。多板装配可以使得各个装配体相互配合连接以创建一个完整的产品，图示可以方便知道多板装配绘制流程如图5-4-34所示。图5-4-34【多板原理图绘制流程】【任务完成】一、创建多板装配体文档首先
19、根据之前章节创建的“直流电机控制.PrjMbd”多板项目，如图5-4-1来创建一个“直流电机控制.MbsDoc”多板组件文件。添加好新建文件以后，对添加新文件应及时保存。注意子图文件保存路径应与对应的工程文件存放路径一致。右击【文件】【保存为】，弹出【Save Assembly1.MbaDocAS】对话框，选择保存路径在【文件名】栏内输入新文件名，单击【保存】按钮。图5-4-1创建“直流电机控制.MbsDoc”文件二、多板装配编辑器界面多板装配编辑器界面主要由菜单栏、工具栏、面板标签、状态栏等组成，如图5-4-3所示。图5-4-3多板装配编辑器界面图5-4-4工作区活动栏三、将多板设计原理图更
20、新至多板装配文档在多板装配设计前需要将多板原理图的文件转移到多板装配文件中，如图5-4-5所示点击多板原理图编辑器主菜单中，【设计】【Update Assembly 直流电机控制.MbaDoc】，弹出工程变更指令界面，如图5-4-6，点击执行变更，此时软件将查询多板原理图的每个模块，将每个子项目选择的PCB文件添加至多板装配，因为需要分析加载每个PCB的完整数据，所以这个过程会比较长。加载完成后，回到多板装配编辑器界面，可以看到，如图5-4-8多板装配中已经将控制板与驱动板的PCB装配体导入。图5-4-5多板装配导入原理图 图5-4-6执行变更图5-4-8 PCB模型成功导入至多板装配四、工作
21、区坐标轴如图5-4-9所示在多板编辑器界面左下角，有一个红绿蓝轴标记，是整个工作区的轴坐标。当我们选择导入的其中一个PCB时，如图5-4-10会显示另外一个坐标轴，这是这个器件本身的坐标轴。图5-4-10装配体坐标轴进入各个平面均有快捷键，键盘上按下【Z】或者是在工作区坐标轴上点击箭头，会将视图重新定向为从Z轴向下进入XY平面。再次单击蓝色，或使用【Shift+Z】快捷键，将从相反方向查看。键盘上按下【X】或者是在工作区坐标轴上点击箭头，会将视图重新定向为从X轴向下进入YZ平面。再次单击红色，或使用【Shift+X】快捷键，将从相反方向查看。键盘上按下【Y】或者是在工作区坐标轴上点击箭头，会将
22、视图重新定向为从Y轴向下进入XZ平面。再次单击绿色，或使用【Shift+Y】快捷键，将从相反方向查看。五、工作区操作方式如果需要调整对应工作区显示方式，可以使用以下操作方式：1.右键单击鼠标右击拖动当前平面视图，显示平移手型光标，类似于PCB板中的操作。2.Ctrl+鼠标滚轮放大缩小当前平面视图。3.Shift+Ctrl+右击（按住）围绕当前的X和Y视图平面轴旋转工作区的视图。单击和拖动位置定义旋转中心。向上或向下拖动可围绕当前视图平面X轴旋转视图，向左或向右拖动可围绕当前视图平面Y轴旋转视图。六、多板装配体配对在机械CAD软件中，在空间中关联两个对象的概念是设计过程的基本部分，该过程称为将这
23、两个对象配合在一起的过程。将两个对象配对后，可以将它们作为单个对象进行操作。然后可以将这些配对的对象与另一个对象配对，并通过此过程将一组离散的对象形成一个组件，这是机械设计的本质。基本上，对象已经对齐，不再通过对齐和定位来关联。配合是在两个单独的对象之间形成的连接。连接位于每个对象表面上用户选择的位置。配对后，对象将重新定向，因此其表面平面和垂直轴对齐。定义配对如图5-4-11我们需要将需要控制板放置于驱动板的上方，这里我们可以使用软件中的定义配对，请按以下步骤来操作：图5-4-11控制板与驱动板接口位置单击切换到配合模式。如图5-4-12先选中驱动板上的JP2公口的一个平面，单击鼠标左键，此
24、时已经选中了第一个平面。按住Shift，单击鼠标右键，翻转至控制板的背面，如图5-4-13选中控制板上的JP2的母口接插件的第二个平面。如图5-4-14此时初步的配对已经成功，可以看到控制板已经位于驱动板的上方，接插件也已经初步连接。操作过程中可按Esc键退出配合模式。图5-4-12选中接插件的平面 图5-4-13选中另一侧接插件的平面图5-4-14初步配对1.修改配对如图5-4-14虽然控制板已经移动到驱动板上方，但是位置不是我们想要的结果，所以我们需要修改配对的参数来达到我们想要的效果，请按以下步骤来操作：如图5-4-15单击操作界面右下角的【Panels】按钮，打开【Multiboard
25、 Assembly】窗口。此时双击配合【Mates】，如图5-4-16会弹出属性窗口，【Distance】代表的是之前匹配的两个面之间的距离，【Offset(X/Y)】代表的是两个面X轴与Y轴的之间的位移，【Orientation】可以修改两个面之间的相对位置，一个是反面，一个相同面，【Rotation】则是修改面的方向。这里我们只需要修改对应面的方向改为180度，可以看到如图5-4-20显示控制板已经正好位于驱动板的上方，接插件也已经连接。放大装配体发现如图5-4-18示，接插件并未正确接插在一起，所以我们需要调整X轴位移参数，将控制板左移，如图5-4-19所示这里我们设置X轴位移值为-4.
26、7mm，如图5-4-20所示，公母接插件已经正确贴合。图5-4-15打开Multiboard Assembly窗口图5-4-16【Properties】属性窗口图5-4-17修改方向参数图5-4-18接插件未正确连接图5-4-19修改位移参数图5-4-20修改完成后的效果2.删除配合添加配合以后，2块PCB默认已装配成为一个整体，拖动时以整体拖动，如果需要删除配合，则需要打开【Multiboard Assembly】窗口，右击删除配合，如图5-4-21所示。图5-4-21删除配合七、更新或编辑装配体在装配过程中如果需要修改对应PCB器件的位置，则可以按图5-4-22选中装配体并鼠标右击选择编辑
27、所选部件。随后单击此PCB装配体中所有的元件器，都是可以移动的。如图移动了U2以后，如图5-4-24右击点击【结束部件编辑】，此时会弹出【工程变更指令】，如图5-4-25提示会将U2位置更改的操作更新至PCB中，点击执行变更，如图5-4-26我们发现PCB中的U2位置已经更改。我们将PCB中U2的走线重新更改以后，回到多板装配工作区，选中PCB中修改过的控制板，如图5-4-27右击选择更新所选部件，我们发现装配体中PCB的走线已经更新。图5-4-22编辑装配体图5-4-23编辑装配体中的元器件图5-4-24结束部件编辑图5-4-25执行工程变更指令图5-4-26PCB被更改图5-4-27更新所
28、选部件八、切换投影视角可以通过主菜单【视图】【切换投影类型】命令，或使用快捷键【P】，将装配体编辑器视图更改为透视或正视，2种效果如图5-4-28所示。透视图是三维图像的视图，描绘了更真实的图像或图形的高度、宽度和深度。正视图是通过将对象投影到和通常定位于对象的一个平面平行的平面上而创建的三维对象的视图。图5-4-28两种投影效果九、向多板装配体添加其他对象在多板装配中，我们经常需要导入CAD软件绘制的机械外壳，或者是多板原理图中引用的PCB。如图5-4-29可以导入想要的部件。在这里我们示范导入Step格式的机械外壳与导线，操作过程如图5-4-30所示。然后我们通过配合模式，将外壳、导线与PCB装配在一起，最后的成品效果如图5-4-32所示。图5-4-29导入部件菜单图5-4-30导入机械外壳及导线图5-4-31位置移动后效果图5-4-32装配完成效果十、装配体的剖面图在我们装配完成以后，无法看到装配体的内部情况，所以可以通过剖视图来揭示装配体内不可见的细节。点击工作区工具栏中的按钮切换部分视图按钮，如图将显示一个三维坐标系，拖动坐标系可以截取当前装配体的剖面，如图5-4-33所示。图5-4-33剖面视图