4.3 原理图综合实例——超声波测距系统设计
超声波测距系统是一种常用的距离检测系统，通过不断检测超声波发射后遇到障碍物所反射的回波，从而测出发射和接收回波的时间差，然后求出距离S=CT/2，式中的C为超声波波速。在常温下，空气中的声速约为340m/s。超声波也是一种声波，其传播速度C与温度有关，在使用时，如果温度变化不大，则可认为声速是基本不变的。本系统测距精度要求很高，超声波传播速度确定后，只要测得超声波往返的时间，即可求得距离。本系统以STC11F02单片机为核心，设计由单片机控制电路、超声波发射与接收电路、报警显示电路等几部分组成，如图4-60所示。下面，我们来完成该电路原理图的具体绘制。
图4-60 超声波测距系统
1.新建工程及原理图文件
（1）启动Altium Designer，单击菜单栏中的【文件】|【新的】|【项目】|【项目】命令，在弹出的菜单中列出了可以创建的各种工程类型，如图4-61所示，使用默认设置，单击
按钮。工程名称命名为PCB_Project.PrjPCB。
图4-61 选择创建工程
（2）在工程文件PCB-Project.PrjPCB上右击，执行快捷菜单中的【保存工程为】命令，在弹出的保存文件对话框中键入文件名R Radar.PrjPCB，并保存在指定的文件夹中。
此时，【Projects】面板上，工程文件名变为R Radar.PrjPCB，在该工程中没有任何内容，根据设计的需要，可以陆续添加各种设计文档。
（3）在工程文件R Radar.PrjPCB上右击，执行【添加新的到工程】|【Schematic】命令，则在该工程中添加了一个新的电路原理图文件，系统默认名为Sheet1.SchDoc。在该文件上右击，执行【保存为】命令，将其保存为R Radar. SchDoc，如图4-62所示。
图4-62 原理图文件
在新建原理图文件的同时，我们也就进入了电路原理图的编辑环境中。
（4）在编辑窗口内使用文档选项快捷键O+D，在打开的Document Options【Properties】属性面板中进行图纸参数的设置，如图4-63所示。
图4-63 Document Options属性面板
我们将图纸的尺寸即【Sheet Size】选择为A4，【orientation】（定位）选择为Landscape，【Title Block】（标题块）选择为Standard，【Vertical】（栅格范围）设为4。单击面板中【Document Font】后的位置，在打开的【Font Settings】对话框中，将字体设为Times New Roman，字形设为常规，大小设为10，其他参数均采用系统的默认设置，如图4-64所示。
图4-64 【Font Settings】面板
2.查找所需元件并放置、编辑
绘制原理图的过程中，放置元件的基本依据是根据信号的流向放置，或从左到右，或从上到下，首先应放置电路中的关键元件，之后再放置电阻、电容等外围元件。本例中，所用到的关键元件有STC11F02、SN74LS138、NE5532等。其中，在系统提供的集成库中并没有找到STC11F02，因此需要先自行绘制它的原理图符号，再进行放置。由于在这里，我们的学习重点是原理图的绘制，而对于库元件的制作，暂时先不需要太多的了解，在后面的章节中再详细讲述。
（1）放置STC11F02，如图4-65所示。
图4-65 放置STC11F02
（2）打开【库】面板，单击
按钮，在弹出的【搜索库】对话框中查找元件SN74LS138N和NE5532P，搜索结果如图4-66（a）和（b）所示。
图4-66 搜索结果显示
（3）单击
按钮，放置SN74LS138N；单击
按钮，放置NE5532P，并进行属性编辑，如图4-67所示。
图4-67 放置关键芯片并编辑
此处，只使用了查找到的元件，并没有加载其所在的元件库。
（4）在【库】面板的当前元件库中选择集成库Miscellaneous Devices.IntLib，在元件列表中分别选择【Dpy Amber-CA】（数码管）、【Trans Adj】（变压器）、【Speaker】（扬声器）、【LED0】（发光二极管）、【NPN】（三极管）、【XTAL】（晶振）、【Diode 1N4148】（二极管）、【Cap】（电容）、【Res2】（电阻）、【Cap Pol1】（极性电容）等，一一进行放置，并使用相应的对话框进行参数设置，如图4-68所示。
图4-68 放置分立元件并编辑
（5）打开集成库Miscellaneous Connectors.IntLib，在元件列表中选择Header 3（3脚单排接头），单击
按钮进行放置。双击元件，打开Component【Properties】属性面板，如图4-69所示。单击标签
，在【元件管脚编辑器】对话框中，对元件引脚进行如图4-70所示的设置。设置后的元件如图4-71所示。
图4-69 Component属性面板
图4-70 【元件管脚编辑器】对话框
图4-71 编辑后的接头
由于放置的元件较多，为了避免混乱，对元件的标识，我们可以采用自动标识的方式来完成。
（6）执行【工具】|【标注】命令，打开【标注】对话框，设置【处理顺序】为Down then across，其余均采用系统的默认设置。设置完毕，按照前面讲过的标识操作，完成对所有放置元件的自动标识，如图4-72所示。
图4-72 元件自动标识
3.放置电源及接地
（1）单击【布线】工具栏中的VCC电源端口图标
，进行电源的连续放置。
（2）单击【布线】工具栏中的GND端口图标
，进行接地符号的连续放置。
（3）设置电源及接地符号的属性，结果如图4-73所示。
图4-73 放置电源和接地符号
4.调整元件位置，进行电气连接
由前面的学习我们知道：元件之间建立电气连接关系既可以使用导线直接连接，也可以采用放置网络标签的方式。在元件较多的情况下，适当地使用网络标签，能够使电路原理图结构清晰，便于阅读和修改。
（1）调整元件的位置，进行合理放置。
（2）单击【布线】工具栏中的放置线图标
，完成元件连接。
（3）单击【布线】工具栏中的绘制总线图标
，在元件SN74LS138与2个数码管之间采用总线进行连接，且采用网络标签，如图4-74所示。
图4-74 完成电气连接
（4）单击【布线】工具栏中的放置No ERC标志图标
，在芯片STC11F02的5个悬空引脚处放置No ERC标志符号。
放置No ERC标志符号，可让系统忽略对此处的ERC检查，以免产生不必要的错误报告。
最后完成的电路原理图如图4-60所示，单击
按钮保存。