毕业设计（论文）角度传感器简单应用系统.doc

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1、 题 目：角度传感器简单应用系统学 院：信息电子技术学院年 级：08级专 业：生物医学工程姓 名：学 号：指导教师：摘 要角度测量是技术测量中的一个重要组成部分，随着生产和科学技术的发展，对产品和零部件角度测量应用越来越广泛，对精度要求也越来越高。特别是在现代工业技术中，角度是机械、仪器仪表和电子产品制造业中的重要几何参数之一，它的准确度直接影响着产品的质量与寿命，因而角度测量在现代工业中占有重要的地位。角度传感器是用来测量固定部件和转动部件之间的旋转角度，广泛应用于动态系统的角度精密测量，如惯性导航、机械控制、无人驾驶飞行器、指挥仪和雷达等系统的方位角或俯仰角测量。本课题设计一个角度传感器应

2、用系统，该系统能控制倾斜角度，保持水平和显示倾斜角度值等功能。硬件部分主要包括STC89C52单片机最小系统，ULN2003电机驱动电路，SCA60C倾角传感器，电源模块,数码管显示模块等。系统通过角度传感器实时采集角度信号，采用STC89C52单片机控制并产生脉冲信号精确控制步进电机的转速和角度，ULN2003作为电机驱动模块，IO口输出具有时序的脉冲信号作为4相5线步进电机的控制信号，进而驱动28BYJ-48步进电机，使步进电机上的平板随着摆杆的摆动而旋转。系统还可以通过键盘输入系统设置步进电机所要达到的角度值。用数码管显示器显示设置角度值。当步进电机达到设置值时，启动报警装置。此时步进电

3、机停止工作，数码管显示设置角度值。关键词：角度测量；SCA60C角度传感器；STC89C52单片机 AbstractAngle measurement is an important part of the technical measurement, and measurement applications with the development of production and science and technology, products and parts more widely and increasingly high precision. Particularly in t

4、he modern industrial technology, the angle is one of the important geometrical parameters in machinery, instrumentation, and electronic products manufacturing, its accuracy has a direct impact on the quality of the product life, and thus the angle measurement in modern industry occupies an important

5、 status. The angle sensor is used to measure the angle of rotation between the fixed parts and rotating parts are widely used in the dynamic system point of view the precision measurement of the azimuth or elevation, such as inertial navigation, machine control, unmanned aerial vehicles, command ana

6、lyzer and radar systems angle measurements. This project is to design an angle sensor applications, the system can control the tilt angle, keeping it level and display tilt angle value.Angle sensor applications STC89C52 microcontroller, precise control of speed and angle of the stepper, the stepper

7、motor on the tablet can swing to the preset angle pulse signal generated by the microcontroller. Stepper motor offset angle sensor real-time monitoring. Angle value is displayed in real time through the digital display. The hardware part including STC89C52 smallest single-chip system, the ULN2003 th

8、e motor drive circuit, SCA60C tilt sensor, power supply module, digital tube display module. Real-time acquisition system through the angle sensor angle signal using STC89C52 SCM, ULN2003 as motor drive modules, IO port output timing pulse signal as phase 4 wire stepper motor control signals and the

9、n drive 28BYJ-48 stepper motor, so that stepper motor plate and rotate with the swing of the pendulum. The system can also set the stepper motor through the keyboard input system to achieve the angle value. Digital tube display to set the angle value. Reaches the set value when the stepping motor to

10、 start the alarm device. The stepper motor to stop working, the digital display to set the angle value.Keywords: angle measurement; the SCA60 angle sensor; STC89C52 microcontroller目 录第 1 章 绪论 11.1 角度测量研究意义 11.2 角度测量研究现状31.3 主要角度传感器介绍51.3.1电位器式角度传感器51.3.2光栅式角度传感器51.3.3磁感应同步器51.3.4霍尔角度传感器51.4 主要研究内容6第

11、 2 章 开发工具以及需求分析的介绍 72.1 C语言介绍72.2 系统开发用到的工具92.2.1 Altium Desiger工具92.2.2 Keil工具软件122.3 需求分析142.3.1角度传感器142.3.2步进电机162.3.3单片机18第 3 章 系统硬件设计 223.1 系统总体设计框图223.2 方案比较与论证223.2.1角度测量选择与论证233.2.2步进电机选择与论证243.2.3控制器选择与论证243.2.4电机驱动选择与论证243.2.5显示装置选择与论证253.3 硬件设计电路253.3.1角度采样电路253.3.2步进电机驱动电路273.3.3主机控制部分28

12、3.3.4键盘及显示部分303.3.5串口部分32第 4 章 系统软件设计与实现 334.1 系统主程序设计334.2 系统模块设计344.2.1键盘及显示程序344.2.2步进电机驱动程序344.2.3角度采集354.2.4单片机控制程序35结 论37致 谢38参考文献39附录1 英文参考文献及其译文41 附录2 程序源代码56附录3 原理图61第1章绪论1.1 角度测量研究意义我国是世界文明发达最早的国家之一，有着悠久的角度计量历史。从现己出土的部分文物及史料记载，在公元前几百年的战国时期，我国就已经有了简单的角度量具铜矩尺。它与现代测量直角的直角尺形状相似，是我国目前发现的最早的角度量具

13、。随着生产的发展，角度测量技术也在不断地改进和提高。特别是在现代工业技术中，角度是机械、仪器仪表和电子产品制造业中的重要几何参数之一，它的准确度直接影响着产品的质量与寿命，因而角度测量在现代工业中占有重要的地位。特别是近十几年，随着角度感器的发展和微型计算机在这方面的应用，使角度测量技术上升到了一个新的高度，测量范围和精度都有了很大的提高。如何进一步改进角度测量手段对提高加工精度和科学研究等方面都有十分重要的意义。角度是一个十分重要的物理量。在国际上明确规定弧度(平面角单位)和球面度(立体角单位)是国际单位制中除七个基本物理量以外仅有的两个辅助单位。角度有四种表示形式，分别为弧度制、百进制、密

14、位和六十分制。角度侧量是计量科学的重要组成部分，特别是微小角度的测量在精密加工，航空航天，通讯和军事等许多领域都具有非常重要的作用和意义。角度测量的重要工具是角度传感器。角度传感器主要用来测量固定部件和转动部件之间的旋转角度。随着自动控制水平的不断提高，作为自动控制系统的重要元件，角度传感器得到了迅速的发展，逐渐成为仪表测量、工业自动化、信号检测和航空航海等领域的一种重要传感器。角度传感器应用范围广泛，已进入我们的生活的方方面面。诸如惯性导航、机械控制、无人驾驶飞行器、指挥仪、雷达、导弹、各种火炮、航天飞机和卫星等，均需要对方位角或俯仰角等多种动态角度进行精密测试。SSA00系列标准版倾角传感

15、器配合液位传感器用于山体滑坡或雪崩监测，通过无线传感系统将数据传输到中央控制系统，实时监测山体状态，可以有效减小山体滑坡带来的损失。大坝垮塌事故已经发生过，为了及时发出预警信号，减少财产损失，通过倾角传感器的监测、观测仪器和设备，以及时取得反映大坝和基岩性态变化以及环境对大坝作用的各种数据的观测和资料处理等工作。其目的是分析估计大坝的安全程度，以便及时采取措施，设法保证大坝安全运行。为了实现挖掘机的三维空间定位，在安装工作装置个关节角度传感器的基础上，又安装平台回转角度检测装置和平台倾角传感器，并在斗杆上安装激光接收仪用于检测地面激光发射器发射的水平机关相对于接收仪零位的高度。建立挖掘机的运动

16、学模式，推导车体相对于大地的坐标变换矩阵，即完成三维空间的车体定位，并得到常用简单的车体高程定位公式，实现挖掘机挖掘轨迹的三维空间定位为实现挖掘机的三维空间轨迹精确与挖掘机深度控制打下基础。随着电子技术的发展和应用，汽车的安全性、舒适性和智能性越来越高。汽车侧向倾斜角度传感器的应用是防止汽车在行驶中发生倾翻事过的一种有效方法。是提高汽车安全性的重要措施，特别是越野车。双层客车等重心较高的汽车更有必要性。汽车倾翻的实质是：行驶中向外的倾翻力矩大于向里的稳定力矩，当重心高度一定时，倾斜力矩油倾翻力（向外的侧向力）决定。近年来机器人技术发展很快，欧美等工业发达国家早就开始对各种机器人进行系统的研究，

17、随着科技的进步和时的推移，取得了大量的研究成果。我们知道机器人上应用了大量的传感器，其中倾角传感器可以实时监测机器人的状态。目前的轨道测量方式智能程度差,测量精度低,操作时间长,迫切需要设计一种适用于一般工务段使用的便携式智能化轨道检测仪倾角传感器用于轨检仪，用于实时检测铁道的倾斜度和高度差。输电线铁塔的倒塌事件时有发生，一旦发生倒塌，将会造成巨大的损失，倾角传感器应用于输电线铁塔倾斜角度监测，可以实时监测输电线倾斜角度，一旦因为大风等自然灾害导致倾斜角度过大，实时发出预警信号，由工作人员维修减少损失。倾角传感器在船载水平平台上应用，用于船载卫星跟踪天线的底座，以保持天线始终处于水平状态，对平

18、台进行实时控制，可以隔离船体的俯仰和横滚运动，使平台处于水平。太阳能是一种清节的能源，它的应用正在世纪范围内普遍的增长，利用太阳能发电就是一个使用太阳能的方式，因此为了得到充足的利用太阳能，如何选择太阳能电池方位角与倾斜角是一个重要的问题，利用倾角传感器调整角度，将太阳能的利用率进一步提高。1.2角度测量研究现状角度测量一般是通过传感器获取转角信号，经转换成电路参数量，再通过转换电路转换成电信号输出。随着微处理器和集成芯片的发展，对输出信号的处理日趋完善，功能也日益强大，可直接显示、打印、记录、储存或供给控制系统，完成测量或控制的功能。角度传感器的应用十分广泛，涉及众多的行业，如机械加工、航空

19、航天、智能机器人等，在当今的工业技术中占有重要的一席之地。在机械工业中，处处需要角度测量。例如各种机床部件的水平和垂直位置的调整、生产中各零部件角度的检验、各种圆分度误差的检验以及切削刀具角度的检验等生产操作都离不开角度的测量。一般来说，依靠圆分度的机械式角度测量装置精度较低，但在引入了多齿分度技术后，一般被认为精度不很高的机械式角度测量仪器也有了新的发展。例如一种类似于齿轮端面离合器结构形式的多齿分度盘，己成为圆分度的重要器件。它可使分度差误差本来较大的单个齿盘，通过两个相同齿盘的紧密啮合后的平均效应将分度精度大为提高，目前己能达到跃居高精度圆分度行列。以多齿分度盘为圆分度器件的多齿分度台还

20、具有结构简单、使用方便和对使用环境要求不高等许多优点。而且通过不同啮合齿数的两对以上齿盘的差动或细分装置，可获得较小的分度间隔。多齿分度技术的出现，为提高机械分度精度开辟了新的途径。机械式的角度测量技术发展得相对比较成熟，近几年对角度测量技术的研究和应用大都在光电技术上寻找突破口。特别是随着现代计算机技术的发展，诞生了多种多样的角度传感器。通常按工作原理来分有电位式角度传感器、电阻应变式角度传感器、光栅式角度传感器、磁栅式角度传感器、感应同步器和码盘式角度传感器等。各类角度传感器的主要性能汇总在表1-1，表中数据为近似值，鉴于同种原理有不同测量方法和数据处理方式，故得到的精度和分辨率并不一定相

21、同。以下介绍几种典型的角度传感器：表1-1 角度传感器的主要性能量程原理量程精确度线性度分辨率特点光电电位器式03300.23%无附加力矩，分辨率较高，寿命长，响应快，线性度较差电阻应变式1800.5%0.10.5%0.050.1%性能稳定可靠激光式45d=50cm时为0.1rad精度高，常作为计量基准；设备复杂，成本高光栅式360最高0.60.01精度高，易数字化，能动态测量，既可用于整圆测量，也可用于非整圆测量，对环境要求较高陀螺式3070漂移率2min0.001h2%能测量动坐标转角，机械陀螺精度低，采用新型结构和原理（如激光）时精度高，结构复杂，工艺要求高应变计 式1801%F.S测量

22、范围大，性能稳定可靠，应用范围广，既可测角位移和角度，稍加改进还可以测量倾角感应同步器360（0.51)0.1精度较高，易数字化，能动态测量，结构简单，对环境要求低，电路较复杂码盘式3600.70.1分辨率高，精度高，易数字化，非接触式，寿命长，功耗小，可靠性高，电路较复杂激光式450.1精度高，设备复杂，成本高微动同步器401%0.05%2分辨率高，无接触，体积小，结构可靠，线性度好，测量范围小，电路较复杂霍尔传感器36010.1%结构简单，精度较低，生产成本低电容式70250.1分辨率高，灵敏度高，结构简单，重量轻，体积小，不受电磁场干扰，也不产生干扰磁场，反力矩小，需用的电源功率小，本身

23、电容量小，内阻抗高，分布参数影响较大，对外界干扰较敏感，需屏蔽1.3主要角度传感器介绍1.3.1 电位器式角度传感器电位器是一种常用的电子元件，在仪表与传感器中可作为传感元件，把输入的机械位移(角位移或线位移)转换成与之成一定函数关系的电阻或电压输出。电位器式角度传感器的原理类似一个滑动变阻器，将导线紧密地缠绕在骨架上，导线上装有一电刷，当电刷位置改变时，电阻随之改变且阻值的变化与所转角度成一定函数关系。非线绕式的原理与线绕式的一致，不同的是在骨架上喷导电层或用导电材料制成骨架。骨架的形状可根据需要定制，用作测角传感器时一般做成圆弧形。这类角度传感器市场上比较常见，精度一般不高，适合一般的测量

24、场合。例如上海智松传感科技有限公司生产的WDJ型号的角度传感器，其线性精度最高为0.1%。1.3.2 光栅式角度传感器光栅式角度传感器是依据莫尔条纹现象进行测量的。两块栅距相等的光栅夹角为0时，在单侧光源的照射下会产生莫尔条纹现象。光通过两块光栅后光能量的分布是一个近似的正弦波5J。光栅相对移动一个周期时，莫尔条纹对应变化一个周期。此时在光栅背面设置一个光栏，并用光电元件来接受透过两块光栅的光能量，则光电元件输出的电压信号将随着光栅的移动而变化，移动一个栅距变化一个周期。可根据变化的周期来测量线位移或角位移。光栅式角度传感器的精度主要取决于光栅的刻线密度，密度越大的精度越高，常用的是300一

25、1500线/毫米。受加工水平的影响，其密度不可能无限提高。目前关于光纤光栅的研究比较热门，总的来说，近几年用光栅的干涉原理来测量线位移或角位移的研究比较多而且精度较高，如NPL测角仪的不确定度为0.05秒。1.3.3 磁感应同步器感应同步器由两个平面绕组组成，一个是连续绕组，另一个是分段绕组，有偶数段，分成A、B两相，两者的分段绕组相互间隔。这是一种多极感应元件，能对误差起补偿作用，精度较高。连续绕组通上稳定的交流电，当两个面的绕组有相对转动时，分段绕组上会产生感应电流，每转动一个栅距电流变化一个周期。A相与B相相差二，可以用鉴相或鉴幅方式确切反映一个空间周期内的任何角度变化。1.3.4 霍尔

26、角度传感器自 1879年美国物理学家 EdwinHethertHall发现霍尔效应以来，以此为基础的霍尔传感器已发展成一个品种多样的磁传感器产品家族，被越来越多地应用于现代工业控制的各个领域。而由此衍生的霍尔传感器产业也在近十几年逐渐发展壮大起来，日益生机勃勃。霍尔角度传感器是根据霍尔效应来设计的，测量原理如下：当永磁体旋转时，霍尔元件可感应到磁场的磁向量并输出分别与位置角口正弦、余弦信号成比例的玲和称信号。通过称除玲，则由敏感芯片自身灵敏度差异或磁场变化引起的误差被抵消，模拟输出电压代表的角度与磁体、温度和IC的增益敏感度无关。即芯片输出电压成为敏感芯片所检测到的场强的一元函数，代表磁体在整

27、个3600范围内的绝对机械位置。目前基于霍尔效应角度传感器的研究测量精度不高，精度在0.50左右。一般市场上常见的基于霍尔效应的角度传感器精度不是很高，例如美国MEAS传感器公司生产的Accustarll系列的倾角传感器精度为0.01。1.4主要研究内容本角度传感器应用系统采用STC89C52单片机，由单片机产生脉冲信号精确控制步进机的转速和角度，使步进电机上的平板能够摆动到预设角度。角度传感器实时监测步进电机的偏移量。通过数码管显示器实时显示角度值。硬件部分主要包括STC89C52单片机最小系统，ULN2003电机驱动电路，SCA60C倾角传感器，电源模块,数码管显示模块等。系统通过角度传感

28、器实时采集角度信号，采用STC89C52单片机控制，ULN2003作为电机驱动模块，IO口输出具有时序的脉冲信号作为4相5线步进电机的控制信号，进而驱动28BYJ-48步进电机，使步进电机上的平板随着摆杆的摆动而旋转。系统还可以通过键盘输入系统设置步进电机所要达到的角度值。用数码管显示器显示设置角度值。当步进电机达到设置值时，启动报警装置。此时步进电机停止工作，数码管显示设置角度值。应用AD6设计工具完成原理图和PCB图绘制。制作印刷电路板并焊接元器件。利用Keil软件设计工具编写驱动程序。进行系统测试与仿真。采用角度传感器实时监测偏移量，应用步进电机改移角度。从何实现摆杆偏移到预设角度值。数

29、码管显示达到偏移量位置。第 2 章开发工具以及技术的介绍2.1 C语言介绍C语言是国际上广泛流行的计算机高级语言，既可以用来编写系统软件，也可用来编写应用软件。早期的操作系统软件主要是用汇编语言编写的。由于汇编语言依赖于计算机硬件，程序的可读性和可移植性都比较差，所以为了提高系统软件的可读性和可移植性，最好改用高级语言。但是，一般的高级语言难以实现汇编语言的某些功能（汇编语言可以直接对硬件操作，例如对内存地址的操作、位操作等）。人们希望找到一种兼具一般高级语言和低级语言优点的语言，于是，C语言就在这种情况下应运而生了。C语言是在B语言的基础上发展起来的，它的根源可以追溯到ALGOL60。直到1

30、975年UNIX第六版发布后，C语言的突出优点才引起人们的普遍主义。随着UNIX的日益管饭使用，C语言也迅速得到推广。C语言和UNIX可以说是一对孪生兄弟，再发展的过程中相辅相成。1978年以后，C语言先后一直到大、中、小、微型计算机上，已经独立于UNIX和PDP了。C语言便很快风靡全世界了，成为世界上应用最广泛的集中计算机语言之一。一种语言之所以能存在和发展，并具有较强的生命力，总是有其不同于或优越于其他语言的特点。C语言的主要特点如下：(1)运算符丰富。C语言的运算符包含的范围很广泛，共有34中运算符。C语言吧括号、赋值、强制类型转换等都作为运算符处理，从而使c语言的运算类型及其丰富，表达

31、式类型多样化。灵活使用各种运算符可以实现其他高级语言中难以实现的运算(2)语言简洁、紧凑，使用方便、灵活。C语言一共有32个关键字、9中控制语句。程序书写形式自由，主要用小写字母表示，压缩了一切不必要的成分。C语言程序比其他旭东高级语言简练，原程序短，因此输入程序时工作量少。(3)语法限制不太严格，程序设计自由度大。例如，对数组下标越界不做检查，有程序编写者自己保证程序的正确。对变量的类型使用比较灵活，例如，整型量与字符型数据以及逻辑数据可以通用。一般高级语言的语法检查比较严格，能监察出几乎所有的语法错误，而c语言允许程序编写者有较大的自由度，因此放宽了语法检查。程序员应当仔细检查程序，保证其

32、正确性，而不要过分依赖于C语言编译程序去查错。“限制”与“灵活”是一对矛盾。限制严格，就是去灵活性；而强调灵活，就必然放松限制。一个不熟练的人员，编写一个正确的C语言程序可能会比编一个其他高级语言程序难一些。也就是说，对用C语言的人，要求对程序设计更熟练一些。(4)具有结构化的控制语句。如ifelse语句、while语句、dowhile语句、switch语句、for语句等。用函数作为程序的模块单位，便于实现程序的模块化。C预验收完全模块化和结构化语言。(5)数据类型丰富。C语言提供的数据类型有：整型、浮点型、字符型、数组类型、指针类型、结构类型、共用体类型等，能用来实现各种复杂的数据结构的运算

33、。尤其是指针类型数据，使用十分灵活和多样化。(6)C语言允许直接访问物理地址，能进行微操作，能实现汇编语言的大部分功能，可以直接对硬件进行操作。因此C语言既具有高级语言的功能，又具有低级语言的许多功能，可用来编写系统软件。C语言的这种双重性，使它既是成功的系统描述语言，有事通用的程序设计语言。有人把C语言成为“高级语言中的低级语言”或“终极预言”，意为兼具有高级语言和低级语言的特点，但一般人习惯将C语言称为高级语言。因为C语言程序也要通过编译、连接才能得到可执行的目标程序，这是和其他高级语言的相同点。(7)用C语言编写的程序可移植性好（和汇编语言比）。基本上不做修改就能用于各种型号的计算机和各

34、种操作系统。(8)生成目标代码质量高，程序执行效率高。C语言一般只比汇编程序生成的目标代码率低10%20%。由于C语言的这些优点，使C语言应用面很广。许多大的软件都用C语言编写，这主要是由于C语言的可移植性好和硬件控制能力高，表达和运算能力强。许多以前只能用汇编语言处理的问题，现在可以改用C语言来处理了。C语言程序构成：(1)C语言程序是由函数构成的。一个C语言源程序至少包含一个main函数，也可以包含一个main函数和若干个其它函数。在C语言中，函数是程序的基本单位。被调用的函数可以说系统提供的库函数，也可以说用户自定义的函数。C语言的库函数十分丰富，ANSIC提供了100多个库函数。如果要

35、调用库函数，则要用#include命令把包含库函数的头文件包含在此程序中。(2)一个函数由两部分组成：函数首部，奇函数第一行。包括函数类型、函数名、函数的形参、形参类型以及函数属性等。函数体，即函数首部下面的大括号内的部分。如果一个函数有多个大括号，则最外层的一对为函数体。函数体一般包括：声明部分和执行部分。函数的一般格式为：数据类型 函数名（函数参数表） 声明部分 执行部分当然，在某些情况下可以没有声明部分，也可以没有执行部分。如：main() 这是一个空函数，但是为合法的。(3) 每一个语句和数据定义的最后都必须有一个分号，分号是语句必要地组成部分，润徐有空语句，空语句只有分好没有其他内容

36、。(4)C语言程序的书写格式自由，一行内可以写多个语句，一个语句也可以写在多行上，C语言程序没有行号。(5) C语言本身没有输入和输出语句，输入/输出油库函数来完成。(6)不管main函数在程序的什么位置，一个C语言程序总是从main函数开始执行的。(7)一个C语言程序可以由一个文件组成，也可以由若干个文件组成。一个文件可以包含一个函数也可以包含多个函数。也可以将两个函数放在两个文件中分别进行编译，然后进行连接把他们合成一个可执行文件，以供运行。(8) 可以用/*/对C语言程序注释。/和*之间不允许留空格，只是部分可以出现在程序的任何位置，注释可以为若干行。总之，C言程序可以由若干个源文件做成

37、，每个源文件可以包含编译预处理命令和一个或多个函数，每个函数由函数首部和函数体组成。2.2 系统开发工具2.2.1 Altium Designer 6.0工具Altium Designer 为完整的板级系统设计平台。Altium Designer6.0 集成了 FPGA 设计的 PCB工具。Altium Designer是业界第一款也是唯一一种完整的板级设计解决方案。Altium Designer拓宽了板级设计的传统界限，集成了 FPGA 设计功能，从而允许工程师能将系统设计中的 FPGA 与 PCB设计集成在一起。Altium Designer以强大的设计输入功能为特点，在 FPGA 和板级

38、设计中，同时支持原理图输入和HDL硬件描述输入模式；同时支持基于 VHDL 的设计仿真，混合信号电路仿真、布局前/后信号完整性分析。Altium Designer 的布局布线采用完全规则驱动模式，并且在 PCB 布线中采用了无网格的SitusTM拓扑逻辑自动布线功能；同时，将完整的 CAM输出功能的编辑结合在一起。 基于 Altium新推出的支持 Livedesign的 DXP平台，Altium Designer 在整个系统设计流程中充分发挥其卓越的性能。Altium Designer 6.0，它是完全一体化电子产品开发系统的一个新版本，也是业界第一款也是唯一一种完整的板级设计解决方案 。Al

39、tium Designer 是业界首例将设计流程、集成化 PCB 设计、可编程器件（如 FPGA）设计和基于处理器设计的嵌入式软件开发功能整合在一起的产品，一种同时进行 PCB和 FPGA 设计以及嵌入式设计的解决方案，具有将设计方案从概念转变为最终成品所需的全部功能。 这款最新高端版本Altium Designer 6.0除了全面继承包括99SE，Protel2004 在内的先前一系列版本的功能和优点以外，还增加了许多改进和很多高端功能 Altium Designer6.0拓宽了板级设计的传统界限，全面集成了 FPGA 设计功能和 SOPC设计实现功能，从而允许工程师能将系统设计中的 FPG

40、A 与 PCB设计以及嵌入式设计集成在一起。 首先：在 PCB部分，除了 Protel2004 中的多通道复制；实时的、阻抗控制布线功能；SitusTM自动布线器等新功能以外，Altium Designer 6.0 还着重在：差分对布线，FPGA 器件差分对管脚的动态分配， PCB和 FPGA 之间的全面集成，从而实现了自动引脚优化和非凡的布线效果。还有 PCB文件切片，PCB多个器件集体操作，在 PCB文件中支持多国语言（中文、英文、德文、法文、日文）,任意字体和大小的汉字字符输入，光标跟随在线信息显示功能，光标点可选器件列表，复杂 BGA 器件的多层自动扇出，提供了对高密度封装（如 BGA

41、）的交互布线功能, 总线布线功能，器件精确移动，快速铺铜等功能。 交互式编辑、出错查询、布线和可视化功能，从而能更快地实现电路板布局,支持高速电路设计，具有成熟的布线后信号完整性分析工具. Altium Designer 6.0 对差分信号提供系统范围内的支持，可对高速内连的差分信号对进行充分定义、管理和交互式布线。支持包括对在FPGA 项目内部定义的 LVDS信号的物理设计进行自动映射。 LVDS 是差分信号最通用的标准，广泛应用于可编程器件。Altium Designer 可充分利用当今 FPGA 器件上的扩展 I/O管脚。其次， 在嵌入式设计部分，增强了 JTAG器件的实时显示功能，增强

42、型基于 FPGA 的逻辑分析仪，可以支持32 位或64 位的信号输入。除了现有的多种处理器内核外，还增强了对更多的32 位微处理器的支持，可以使嵌入式软件设计在软处理器，FPGA 内部嵌入的硬处理器，分立处理器之间无缝的迁移。使用了 Wishbone 开放总线连接器允许在 FPGA 上实现的逻辑模块可以透明的连接到各种处理器上。Altium Designer 6.0支持 Xilinx MicroBlaze，TSK3000 等32 位软处理器，PowerPC 405 硬核，并且支持AMCC 405 和 Sharp BlueStreak ARM7 系列分立的处理器。对每一种处理器都提供完备的开发调

43、试工具。 引入了以FPGA为目标的虚拟仪器，当其与 LiveDesign-enabled硬件平台NanoBoard 结合时，用户可以快速、交互地实现和调试基于 FPGA 的设计，可以更换各种 FPGA 子板,支持更多的 FPGA 器件，例如 Cyclone II,Stratix II , ProASIC3,Virtex-4,MAX II等系列器件，提供了各个厂家近百种类型的 FPGA 子板，包括几十款 FPGA+ MCU（CPU）+RAM+SDRAM的子板。在器件库方面支持基于 ODBC和ADO 的数据库，可以使用OrCAD的器件库。完全兼容Protel98 /Protel99/ Protel

44、99se/ Protel DXP，并提供对 Protel99se下创建的DDB和库文件导入功能，还增加了 P-CAD,OrCAD PADS PCB等软件的设计文件和库的导入, AutoCAD 和其它软件的文件导入和导出功能。完整的 ODB+ / Gerber CAM-系统使得用户可以重新设计原有有的设计，弥补设计和制造之间的差异。第三，在原理图部分，新增加“灵巧粘帖”可以将一些不同的对象拷贝到原理图当中，比如一些网络标号， 一页图纸的BOM表，都可以拷贝粘帖到原理图当中。原理图文件切片，多个器件集体操作，文本筐的直接编辑，箭头的添加，器件精确移动，总线走线，自动网标选择等！ 强大的前端将多层次

45、、多通道的原理图输入、VHDL开发和功能仿真、布线前后的信号完整性分析功能。在信号仿真部分，提供完善的混合信号仿真,在对XSPICE 标准的支持之外，还支持对 Pspice模型和电路的仿真。对 FPGA 设计提供了丰富的 IP内核，包括各种处理器、存储器、外设、接口、以及虚拟仪器 。 Altium Designer 6.0以强大的设计输入功能为特点，在 FPGA 和板级设计中，同时支持原理图输入和 HDL硬件描述输入模式；同时支持基于VHDL的设计仿真，混合信号电路仿真、布局前/后信号完整性分析.Altium Designer 6.0的布局布线采用完全规则驱动模式，并且在PCB布线中采用了无网

46、格的 SitusTM拓扑逻辑自动布线功能；同时，将完整的 CAM 输出功能的编辑结合在一起。 Altium Designer 6.0中的Board Insight(TM) 系统把设计师的鼠标变成了交互式的数据挖掘工具。 Board Insight 集成了“警示”显示功能，可毫不费力地浏览和编辑设计中叠放的对象。工程师可以专注于其目前的编辑任务，也可以完全进入目标区域内的任何其他对象，这增加了在密集、多层设计环境中的编辑速度。 Altium Designer 6.0 引入了强大的逃逸布线尝试将每个定义的焊盘通过布线刚好引到BGA边界，这令对密集BGA类型封装的布线变的非常简单。 显著的节省了设计时间，设计师无需手动就可以完成在一大堆焊盘间将线连接这些器件的内部管脚。 Altium Designer 6.0极大地增强了对高密板设计的支持可用于高速数字信号设计，提供大量新功能和改进，改善了对复杂多层板卡的管理和导航，可将器件放置在 PCB板的正反两面，处理高密度封装技术，如高密度引脚数量的球型网格阵列 (BGAs)。 Altium Designer 6.0极大减少了带有大量管脚的器件封装在高密度板卡上设计的时间，简化了复杂板卡的设计导航功能，设计师可以有效处理高速差分信号，尤其对大规模可编程器件上的大量 LVDS资