前言

電路設(shè)計自動化（electronic design automation, EDA）指的就是將電路設(shè)計中各種工作交由計算機來協(xié)助完成，如電路原理圖（schematic）的繪制、印刷電路板（printed-circuit board, PCB）文件的制作、執(zhí)行電路仿真（simulation）等設(shè)計工作。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)計工作已經(jīng)無法單純依靠手工來完成，電子線路計算機輔助設(shè)計（computer aided design, CAD）已經(jīng)成為必然趨勢，越來越多的設(shè)計人員使用快捷、高效的CAD設(shè)計軟件來進行輔助電路原理圖、印制電路板的設(shè)計，打印各種報表。

EDA軟件Protel是Altium公司在20世紀80年代末推出的電路行業(yè)的CAD軟件，它在國內(nèi)使用時間較長，是國內(nèi)電路設(shè)計者的首選軟件。

OrCAD是由OrCAD公司于20世紀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)計者使用它。

Proteus軟件是英國Labcenter Electronics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，還能仿真單片機及外圍器件，受到單片機愛好者、從事單片機教學(xué)的教師、致力于單片機開發(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。

Quartus Ⅱ 是Altera公司推出的綜合性PLD/FPGA開發(fā)軟件，支持原理圖、VHDL、Verilog HDL以及AHDL（Altera Hardware Description Language）等多種設(shè)計輸入形式，內(nèi)嵌自有的綜合器以及仿真器，可以完成從設(shè)計輸入到硬件配置的完整PLD設(shè)計流程。

EWB（Electronics Workbench）是加拿大Interactive Image Technologies公司在20世紀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)計與仿真。

Allegro是Cadence公司推出的先進的PCB設(shè)計布線工具。Allegro提供了良好且交互的工作接口和強大完善的功能，它與前端產(chǎn)品Cadence、OrCAD、Capture的結(jié)合，為當前高速、高密度、多層的復(fù)雜PCB設(shè)計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)C chip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（Zuken Inc.）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，或強強聯(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。

Altium Designer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)中運行。這套軟件通過對原理圖設(shè)計、電路仿真、PCB繪制編輯、拓撲邏輯自動布線、信號完整性分析和設(shè)計輸出等技術(shù)的完美融合，為設(shè)計者提供了全新的設(shè)計解決方案，使設(shè)計者可以輕松進行設(shè)計，熟練使用這一軟件必將使電路設(shè)計的質(zhì)量和效率大大提高。

Altium Designer除了全面繼承了包括Protel 99 SE、Protel DXP在內(nèi)的先前一系列版本的功能和優(yōu)點外，還增加了許多改進和高端功能。該平臺拓寬了板級設(shè)計的傳統(tǒng)界面，全面集成了FPGA設(shè)計功能和SOPC設(shè)計功能，從而允許工程設(shè)計人員能將系統(tǒng)設(shè)計中的FPGA與PCB設(shè)計及嵌入式設(shè)計集成在一起。Altium Designer由于在繼承先前Protel軟件功能的基礎(chǔ)上，綜合了FPGA設(shè)計和嵌入式系統(tǒng)軟件設(shè)計功能，因為對計算機系統(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Altium Designer 13展開講解。因為該版本軟件使用較為穩(wěn)定，市面上用戶量較大，使用時間較長。

本教材以源自生活的典型單片機系統(tǒng)、PCB設(shè)計全流程8個步驟、Altium Designer 13軟件各大菜單為主線，深入淺出地介紹了Altium Designer 13軟件平臺下原理圖設(shè)計以及PCB設(shè)計的具體方法。全書共有13個項目。

項目1為Altium Designer 13軟件安裝與認識，描述了硬件環(huán)境需求和如何安裝Altium Designer 13，講述了Altium Designer 13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。

項目2為LED彩虹小夜燈電路制作，以彩虹小夜燈的PCB設(shè)計為任務(wù)載體，描述了從原理圖設(shè)計到PCB設(shè)計的全流程，共8個步驟：①新建一個工程項目；②新建一個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PCB文件并添加到工程；⑥導(dǎo)入設(shè)計到PCB文件；⑦布局與布線；⑧運行設(shè)計規(guī)則檢查驗證設(shè)計。

項目3為原理圖元器件庫的創(chuàng)建，以本教材所指單片機系統(tǒng)在默認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，直至完成元件報表和庫報表，對于庫界面的菜單介紹，只做必要的講解。

項目4為元器件封裝庫的創(chuàng)建，以本教材所指單片機系統(tǒng)在默認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，直至生成報表，對于庫界面的菜單介紹，只做必要的講解。

項目5到項目8，以PCB設(shè)計全流程8個步驟的前4個步驟為主線，分別以心形燈驅(qū)動電路原理圖繪制、單片機最小系統(tǒng)電路原理圖繪制、LCD1602顯示電路原理圖繪制、層次電路設(shè)計為任務(wù)載體，闡述原理圖界面下各菜單的使用方法。

項目9為電路仿真分析，介紹仿真元件庫以及仿真器的設(shè)置，包括一般設(shè)置、靜態(tài)工作點分析、瞬態(tài)分析、交流小信號分析，以光控液晶屏亮度的電路、整流電路、典型單管放大電路三個典型電路來闡述軟件的仿真功能，對于仿真界面的菜單介紹，只做必要的講解。

項目10到項目13，以PCB設(shè)計全流程8個步驟的后4個步驟為主線，分別以心形燈驅(qū)動電路PCB設(shè)計、單片機最小系統(tǒng)電路PCB設(shè)計、LCD1602顯示電路PCB設(shè)計、層次電路PCB設(shè)計為任務(wù)載體，闡述PCB設(shè)計界面下各菜單的使用方法。

本教材忽略了涉及FPGA/ARM等類型器件的EDA設(shè)計功能，主要圍繞原理圖設(shè)計和板級設(shè)計功能進行介紹，淺顯易懂，針對任務(wù)介紹詳細步驟，讀者在閱讀的同時如果能完成實例中的步驟，可以很快掌握PCB板圖設(shè)計的方法，成為一個能獨立完成電路設(shè)計、PCB設(shè)計任務(wù)的電路設(shè)計工程人員。

本教材由蔣水秀、何俊主編，秦青、龔大墉、任玉升為副主編、其他參加編寫的人員有沈孟鋒、徐觀生、汪盛凡等。本教材的編著得到了Altium中國分公司聚物騰云物聯(lián)網(wǎng)（上海）有限公司的華文龍經(jīng)理和Altium資深教育技術(shù)顧問馬熙飛先生的大力支持；得到了工業(yè)和信息化部人才交流中心、全國軟件和信息技術(shù)專業(yè)人才大賽組委會、北京國信長天科技有限公司的大力支持；得到了工信部國家信息化計算機教育認證（CEAC）信息化培訓(xùn)認證管理辦公室、萬維凱旋教育集團的大力支持；也得到了杭州科技職業(yè)技術(shù)學(xué)院部分學(xué)生的協(xié)助。在編寫過程中，編者參閱了許多同行專家的著作和文獻，在此一并真誠致謝。

限于編者水平，疏誤之處在所難免，請通過電子郵箱469407569@qq.com提出寶貴意見。

編者

2017年1月