电子线路CAD实习点阵LED驱动.doc

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1、 1实习目的 了解Protel99 SE软件的功能及其使用说明，对软件基本操作能够熟练掌握。以Protel原理图输入方法来设计描述电路，通过学习，深入理解电路设计的流程和方法以及简单PCB板的设计生产工艺，通过上机实验，能够独立进行电路图的设计。掌握Protel设计电路设计流程； SCH模块的设计技巧与方法。通过实验，掌握基本的实验方法和技能，预计原理图库文件设计，网络表的分析，PCB模块的设计技巧与方法，PCB的工艺流程，单面及双面板的制作。培养从事科学实验的技能，技巧，提高分析和解决问题的能力，培养我们的创新能力。2实习内容2.1 Protel简介2.1.1 Protel的发展历程初期Pr

2、otel windows版本：八十年代末期推出了Windows版本下的Protel For Windows1.0,Protel For Windows1.5等版本。 中期Protel Windows版本：开发了与Windows95对应的3.X版本。近期版本：98年推出的Protel98，开始基本满足了大多数使用者的需求，特别是出色的自动布线功能得到了用户的支持。 99年推出的Protel99及后来的Protel99se让Protel用户耳目一新，因为在软件中新增了很多全新的功能。 2002年下半年推出了最新版本ProtelDXP，该版本耗时2年多，无论在功能，规模上都比Protel 99 se

3、，有极大的飞跃，主要在仿真与布线方面有了较大提高。 2004年最新产品Protel 2004。 2.1.2 Protel 99 SE简介Protel99SE是PROTEL公司在80年代末推出的EDA软件,应用广泛功能强大，完整的板级全方位电子设计系统。它包含了电原理图绘制、模拟电路与数字电路混合信号仿真、多层印制电路板设计（包含印制电路板自动布线）、可编程逻辑器件设计、图表生成、电子表格生成、支持宏操作等功能。可见Protel99SE不仅在绘制原理图、PCB版布局布线等方面功能更加完善，而且为用户提供功能强大、使用方便的仿真器，它可以对当前所画的电路原理图进行即时仿真，因此在电路的整个设计周期

4、都可以仿真查看和分析其性能指标，以便及时发现设计中存在的问题并加以改正，从而更好的完成电路设计。下面对Protel99SE做个简介。Protel99se软件中提供了SIM99se数模混合仿真器集成软件可以对许多电子线路进行模拟设计，模拟运行，反复修改。提供了接近6000各仿真元件和大量的数学模型期间，可以对电工电路，低频电子线路、高频电子线路和脉冲数字电路在一定范围内进行仿真分析。 仿真结果以多种图形方式输出，直观明了，可以单图精细分析，也可以多图综合比较分析、并可通过不同的角度进行分析，以获得对电路设计的准确判断。Protel 99 se仿真方面其具有的特点有： 强大的分析功能。 用户可以根

5、据Protel 99 SE电路仿真器所提供的功能，分析设计电路的方面性能，如电路的交直流特性、温度漂移、噪声、失真、容差、最坏情况等特性。 丰富的信号源。 其中包括基本信号源：直流源、正弦源、脉冲源、指数源、单频调频源、分段线性源，同时还提供了齐全的线性和非线性受控源。 充分的仿真模型库。 Protel 99 SE提供了20多个模拟和数字仿真元件库，共包含6000多个常用元器件。这些组件库包括了常用二极管、三极管、单结晶体管、变压器，晶闸管、双向晶闸管等分立组件，还有大量的数字器件和其它集成电路器件。 同时Protel 99 SE提供了一个开放的库维护环境，允许设计者改变原有器件模型，也可创建

6、新器件模型。 友好的操作界面。 无需手工编写电路网表文件。系统将根据所画电路原理图自动生成网表文件并进行仿真。通过对话框完成电路分析各参数设置。方便地观察波形信号。可同时显示多个波形，也可单独显示某个波形；可对波形进行多次局部放大，也可将两个波形放置于同一单元格内进行显示并分析比较两者的差别。强大的波形信号后处理，可利用各种数学函数对波形进行各种分析运算并创建一个新的波形。方便地测量输出波形。Protel 99 SE提供了两个测量光标，打开它们可测量波形数据。2.2 原理图的绘制 2.2.2 原理图的设计流程图1 设计流程图 2.2.2 新建一个设计库（1）启动Protel 99 SE，从Wi

7、ndows操作系统的开始菜单或桌面快捷图标进入Protel 99 SE环境，出现以下启动界面，如图2所示。 图2启动界面启动后出现的窗口如下图3所示 图3启动后的窗口（2）选取菜单File/New来新建一个设计库，出现如下图4对话框。Database File Name处可输入设计库存盘文件名，点击Browse.改变存盘目录。 图4新建设计库对话框如果您想用口令保护您的设计文件，可点击Password选项卡，再选Yes并输入口令，点击OK按钮后，出现如图5主设计窗口。 图5主设计窗口（3）选取File/New.打开New Document对话框，如图6，选取Schematic Document

8、建立一个新的原理图文档。 图6新建文档对话框 2.2.3 电路图的绘制与编辑 设置画图环境 装入所需的元件库，在设计管理器中选择Browse SCH页面，在Browse区域中的下拉框中选择Library,然后单击ADDRemove按钮，在弹出的窗口中寻找Protel 99 SE子目录，在该目录中选择LibrarySCH路径，在元件库列表中选择所需的元件库，即可把元件库增加到元件库管理器中。以方便在使用时直接使用。如图7所示。 图7 元件库 放置所需元件 根据实际电路的需要，到元件库中找出需要的元件，然后用元件管理器中的Place按钮元件放置在工作平面上，再根据元件之间的走线把元件调整好。 图8

9、 Document Options选项卡 编辑元件 Schematic中所有的元件对象都各自拥有一套相关的属性。某些属性只能在元件库编辑中进行定义，而另一些属性则只能在绘图编辑时定义。 改变元件的属性，也可以通过菜单命令Edit/Change。该命令可将编辑状态切换到对象属性编辑模式，此时只需将鼠标指针指向该，然后闽南鼠标左键，就可打开Part对话框。如图9所示。图9 Part对话框在元件的某一属性上双击鼠标左键，则会打开一个针对该属性的对话框。如在显示文字U？是双击，由于这是Designator流水序号属性，所以出现对应的Part Designator对话框。如图10所示。 图10 Part

10、 Designator对话框 利用Protel 99 SE提供的各种工具、指令进行布线，将工作平面上的器件用具有电气意义的导线、符号线连接起来，构成一个完整的电路原理图。 生成网络表 对绘出的图进行电气检查无误后，生成网络表文件；对生成的网络表文件进行检查，看是否有缺漏的元件名、参数及封装；检查无误后，保存文件。2.2.4 电路图的检查 检查原理图，使用Protel 99 SE的电气规则，进行电气规则检查后，系统会自动生成检测报告，并在电路图中有错误的地方放上红色的标记。既执行菜单命令ToolREC对画好的电路图原理进行电气规则检查。如图11所示。 则检查对话框 图11 检查设置框 生成网络表

11、。网络表是由电路图设计和印刷设计之间的桥梁，执行菜单命令DesignCreate Netlist可以生成具有元件名、元件封装、参数及元件之间连接关系的网络表。2.3 印刷版的绘制 2.3.1 印刷电路板的一般步骤 电路原理图设计产生网络表印刷电路板设计图12 流程 2.3.2 印刷电路板的设计过程印刷电路板设计是一个辛苦、繁重、耗费精力而又细致的工作，要经过几个过程才能最后完成。在实际的设计过程中，要经常修改电路原理图，重复前面已做过的工作，才能得到较理想的结果。电路板的设计过程大致可以划分为下列几个步骤：绘制电路原理图：利用SCH 99绘制电路原理图生成网络表。设计电路原理图，是设计印刷电路

12、板的第一步。只有依据正确的电路原理图，才能设计出正确的PCB图。用电路设计软件进行电路原理图设计的最大优点是修改方便。当所设计的电路图非常简单时，可以不必进行原理图的绘制和网络表的生成，而直接进行PCB的设计。规划电路板：在绘制印制电路板之前，自己还要对电路板有一个初步的规划，比如电路板采用多大的物理尺寸、采用几层电路板（单面板、双面板还是多层）、各元件采用何种封装形式及其安装位置等。这是一项极其重要的工作，它是确定电路板设计的框架。设置参数：设置参数主要是指设置元件的布置参数、层数参数、布线参数等。有些参数用其默认值即可。通过设置工作环境，可以将元件布局参数、布线参数、板层参数、界面等设置成

13、个人习惯和需要的方式。以后再启动PCB设计软件时，只作必要的参数修改即可。 装入网络表及元件封装 ：该步是将已生成的网络表装入，此时元件的封装会自动放置在印制电路板图的电气边界之外，但这些元件封装是叠放在一起没有布局的。若没有生成网络表，则可以用手工的方法放置元件。元件的布局 ：布局是印刷电路扳设计的一个非常重要的环节。布局的好坏，不仅影响布通率，甚至可能会影响电路板的性能。布局可以由手工进行，也可以由计算机自动进行。可以利用自动布局和手工布局两种方式，将元件封装放置在电路板边框内的适当位置。适当位置包含两个意思：一是元件所放置的位置能使整个电路板看上去整齐美观，二是元件所放置的位置有利于布线

14、。 布线：完成元件之间的电路连接。有两种方式：自动布线和手工布线。若在PCB设计系统中装入了网络表，则在该步中就可以采用自动布线方式。手工布线效率低，但所布线条的形状、走向等完全受控。文件保存及输出：保存PCB图，然后根据需要利用各种图形输出设备，如打印机、绘图仪等输出电路板的布线图。 2.3.3 人工布线画电路板 (1) 建立一个新项；在新项中建立一个新的PCB文件。 在图13所示的工作层设置中，依照要求进行选择。若为单面板只选择Bottom Layer层。 加载封装库。不论是采用手工还是自动布线，都必须首先装入元件封装库。 图13 Libraries选项卡设置禁止布线区单击编辑区下面的工作

15、层选项栏中的Keep-Out Layer 选项，选择当前 工作层为禁止布线层。 图14 禁止布线区放置元件。单击 Place DIP 8按钮，在弹出的对话框中按OK 按钮。用鼠标将该元件封装拖放到禁止布线区内的适当位置后，单击左键确定放置位置。 修改元件属性。在刚放置的元件上双击鼠标，弹出如图15所示的元件属性设置对话框。 图15 元件属性对话框 布线。若为单面板布线则只能在Bottom Layer进行。单击工作区下方的Bottom Layer，将布线层置为底层。用鼠标单击布线工具栏中的 按钮，进入布线状态。根据原理图中元器件的连接关系移动鼠标，正确放置每一条连线。单击鼠标右键结束布线。2.4

16、 设计过程中出现的问题及解决方法在利用软件进行设计的过程中，遇到的主要问题有以下几个：原理图器件的寻找。对照原理图，有的器件在原理图中有它的名称，可以直接输入其名称就可以搜寻的到，可是有些器件就没有标注名称，就比较困难地调出。即原理图中未定义元件的封装形式；印刷电路板封装的名称不存在，致使在封装库中找不到；封装可以找到，单元件的管脚名称与印刷电路库中封装的管脚名称不一致。对这个问题采取的办法是，与同学进行交流，或者是上网进行查询，加入元件库，然后再解压文件库，从获得需要的元件，这就较好地解决了这个问题。PCB库文件的建立。PCB库文件的建立的过程中，开始的阶段没有重视引脚的编号，直接导致了后面

17、的操作步骤出现了很多的问题。对这个问题，同样与同学进行深入的交流，不断地尝试新的方法进行一一的排除问题，较好地处理了这个问题。网络表的导入。导入网络表这个操作是简单的，但是导入后弹出的错误提示却比较难以解决，尤其是出在库文件的封装问题上，比较棘手。对这个问题，同样是进行多交流，多尝试，也很好地处理好了问题，有了较大的进步。PCB布线。布线采取自动布线，简单易行，但是却出现了红线，这明显不符合题目所给的要求，问题出在哪！当时一直找不出来。对这个问题，与同学交流只是一个方面，寻求相关书籍的查找，才发现问题出在选取层的问题上，也很好地解决了问题，对理论知识有了更加深刻的理解。易将PlaceLine和

18、PlaceWare混淆。前者是指Place graphical lines on the current document，而后者指Place electrical lines on the current schematic document，这两者完全不同，前者用于在图中标注一些信息用，而后者是代指电气线路，在两者混用的情况下造成虚连接。在绘制电气图线时没有对接好，而是将器件的引脚与电气线路重叠在了一起，从表面看很难看出是虚连接，但是通过电气规则检查还是能找出此类问题的。这两些问题的解决方案就是用正确的电气图线连接电路并注意与器件引脚的衔接。 器件封装问题。因为我们用Protel所设计的电

19、气原理图最终是要生成印刷电路板图PCB的，而元件的型号不同会造成体积及形状的不同，因此在电气原理图SCH中应该根据实际情况注明各个器件的封装格式，如果不填写封装信息，在印刷电路板图中将不会产生相应的器件，若封装信息错误，在印刷电路板图中将会相应出错。PCB图中器件颜色变绿。在生成的PCB文件中调整器件与器件的位置时经常遇到的问题，当出现绿色，便意味着器件与器件的间距太小了，导致实际组装器件时困难。解决方案：将器件与器件的间距调整到一个合适的位置，既不要太大，以便集成化，又不要太小，以免造成制造困难。集成稳压块形状同封装不符。在由SCH文件生成PCB文件时，发现集成稳压块的形状与要求的不符。解决

20、方案：这时应先检查SCH图，检查封装信息是否正确，然后重新生成一次PCB文件，一般问题可以解决。 PCB图自动布线后部分线变绿。在调整好PCB图中各个器件的位置并自动布线后，发现图中除了有代表顶层布线的红线和底层布线的蓝线外，还有绿线，经询问指导老师后得知，这是手动布线不合理的原因。解决方案：重新安排各个器件的位置或重新生成PCB文件，然后重新布线，问题解决。添加元件库。初装的Protel缺少的元件库可以在默认路径下找到C:Program FilesDesign Explorer 99 SELibraryPcbGeneric Footprints。文件名为International Recti

21、fiers.ddb，将这个文件添加到PCB文件中就可以了。3 心得体会 这一周是电子CAD实习，为期一周的实习结束了。实习其实就是锻炼我们的实际动手能力。在这个飞速发展的时代,日新月异的科技伴随着人才更加激烈的竞争。在新环境下我们又有了心得挑战，纯理论知识已不是我们需要的，学好语数外走遍天下已成为过去。现在社会对技术更加看重，实践能力是重中之重。面对严峻的形式，唯有全面发展，提高自身素质，不仅要求具有丰富的理论知识，还要拥有实践能力；使我们在现代社会大展身手。Protel 99SE软件对以后我们专业课的学习具有很大的辅助作用，当然，这几天的学习并不能完全掌握Protel 99 SE，我们只是初

22、步掌握了它的基本功能，相信在以后我能熟练地掌握这一软件。同时这次实习也让我们掌握和熟练使用Protel 99 SE这个软件。通过绘制原理图，我发现把课本中学到的知识充分用起来确实是我们当前最应该做的。而且在画图时一定要细致，因为我在绘图时时常犯些错误，要么就是某一处没有设置属性，或者属性没有修改，在放入元件时，布局不合理，不美观；在PCB的制作时，出现属性不全或设置错误的情况需要重新修改等，俗话说“世上无难事只怕有心人”，我相信在以后的学习中多次实战才能会逐渐熟练地应用Protel 99 SE这个软件。电子CAD的实习，是我受益匪浅：夯实了基础知识。电子CAD的实习使我对学过的专业知识“温故而

23、知新”，不仅巩固了以前所学过的知识，而且拓展了知识面，同时理解了电子线路的设计和流程，体会到自身理论与实际操作之间的差距，从而夯实了电子线路的基础知识。化压力为动力。在是过程中说不遇到困难那是吹牛，我在电子CAD实习中遇到了较多的困难，但是我并没有因为困难而泄气，而是给自己压力，勇敢积极面对并迎接挑战，使我学会了在任何困难中都不能退缩的能力，使自己看到自己的不足之处,比如对以前所学过的知识理解的不够深刻,掌握的不够牢固。这次实习使自己增强了独立完成任务的能力，使自己既学到了知识，又掌握了软件的操作使用。对毕业后的走向有了清楚地认识。以前以为电子行业的就业方向很少，但是通过这次实习，使我了解了电子行业的就业范围相当的广泛，从而使自己继续夯实相关的理论知识，提高自己的实践能力。 当然，知识上的收获重要，精神上的丰收更加可喜，让我知道了学无止境的道理。我们每一个人永远不能满足于现有的成就，人生就像在爬山，一座山峰的后面还有更高的山峰在等着你。挫折是一份财富，经历是一份拥有。这次电子CAD实习必将成为我人生旅途上一个非常美好的回忆！在整个实习过程中一直有我们敬爱的老师们兢兢业业地对软件的相关操作的讲解，使我们掌握了软件的利用，在此对老师们表示感谢。第 18 页 共 18 页