緒論

一、課程說明

1.課程背景

印制電路板（Printed Circuit Board，PCB）的設計是以電路原理圖為根據，實現電路設計者所需要的功能。印制電路板的設計主要指版圖設計，需要考慮外部連接的布局、內部電子元器件的優化布局、金屬連線和通孔的優化布局、電磁保護、熱耗散等各種因素。優秀的版圖設計可以節約生產成本，達到良好的電路性能和散熱性能。簡單的版圖設計可以用手工實現，復雜的版圖設計需要借助計算機輔助設計（CAD）實現。

作為電子信息技術專業的一門理實一體化課程，面向印制電路板的設計這一工作領域，涵蓋電路原理圖設計和PCB圖設計兩項典型工作任務。其理論基礎要求不高，屬于動手能力要求較高的基本技能。因此，本書以基本訓練為主，兼顧相關知識和職業素養，著力于培養學生電子設計的基礎性能力，使學生掌握PCB設計方法、工藝規范和制作流程，具備電路圖繪制、電路板設計、報表生成等崗位能力。

由于Altium Designer軟件在我國廣泛應用，功能強大、操作簡便、易上手、適合電路設計初學者使用，因此本書選用Altium Designer作為承載軟件，培養學生電路設計通用技能。

2.能力目標

通過本書的學習，可達到以下目標：

①能夠讀懂電路圖，識別元器件類型。

②能夠根據現有電路草圖，繪制規范、美觀的電路原理圖。

③能夠根據電路原理圖和安裝要求設計PCB圖。

④能夠根據電路原理圖或PCB圖生成元器件清單。

⑤能夠檢查檢驗電路原理圖和PCB圖。

⑥能夠對給定的圖樣進行優化或修整。

⑦能夠熟練使用Altium Designer軟件。

3.技術標準

本書對所設計原理圖和PCB的技術標準如下：

①原理圖繪制正確、無連線錯誤、能通過電氣規則檢查ERC（Electrical Rule Check）。

②原理圖上元器件符號擺放緊湊、合理、美觀。

③PCB圖連接正確、能通過設計規劃檢查DRC（Design Rule Check）。

④元器件的布局合理、擺放緊湊。

⑤印制導線的寬度、走向符合電氣設計技術要求。

⑥元器件放置和爬線符合防火安全要求。

4.訓練方法

本書的訓練原則是，基于真實工作流程，對關鍵技能進行重復性強化，由淺入深、循序漸進地培養學生的電子設計基本能力。

①通過10個任務，完成項目一：繪制超聲波測距儀的原理圖。

其中，任務一至任務八為不同的電路模塊原理圖繪制，在畫各個單獨模塊時，有些常用操作將會有必要地重復，且每個模塊各有特點，繪制每個模塊都會有新的收獲。任務九和任務十是整體性任務，應在前8個任務完成后再執行。

任務一　接口模塊原理圖繪制；任務二　測溫模塊原理圖繪制；任務三　JTAG模塊原理圖繪制；任務四　電源模塊原理圖繪制；任務五　數據傳輸模塊原理圖繪制；任務六　信號接收模塊原理圖繪制；任務七　信號產生模塊原理圖繪制；任務八　單片機外圍電路原理圖繪制；任務九　超聲波測距儀原理圖整理；任務十　輸出超聲波測距儀的網絡表。

②通過4個任務，完成項目二：設計超聲波測距儀的PCB圖。

這4個任務是按照真實生產流程順序執行的設計步驟，執行時不能打亂順序。

任務一　網絡表的導入；任務二　手動布局；任務三　自動布線；任務四　檢查整理。

③通過4個任務，完成項目三：設計原理圖符號及PCB封裝。

任務一　新建單片機芯片STC11F02；任務二　創建多部件原理圖符號74LS00；任務三　利用設計向導設計PCB封裝；任務四　手工繪制封裝。

④通過2個任務，完成項目四：設計U盤層次原理圖。

任務一　采用自頂向下的方法繪制單片機系統電路；任務二　采用自下而上的方法繪制層次原理圖。

⑤通過1個任務，完成項目五：電源切換裝置的電路設計。

任務　AVR單片機控制電路PCB設計

該項目為綜合性項目，技能要求較高，需前4個項目熟練完成后執行。

⑥通過1個任務，完成項目六：激光顯示器的設計與制作。

任務　激光顯示器的設計與制作

該項目來自全國職業院校技能大賽決賽題目，綜合考核學生PCB設計技能并拓展考查相關職業能力。