關(guān)于《電子CAD》課程的項目化實踐教學(xué)研究

董會錦++勞勝領(lǐng)

摘 要：目前很多高校的電子電氣類專業(yè)都開設(shè)有《電子CAD》等類似的電子電路設(shè)計類課程，雖然Protel99SE軟件的升級版Protel DXP已經(jīng)由Altium公司在2002年率先推出，而且其電子電路設(shè)計功能更加強大，但因為Protel99SE軟件操作界面更加簡單友好，操作過程也較Protel DXP簡單，因其功能對于正在電子電路初級學(xué)習階段的學(xué)生來說已經(jīng)相當強大，而且很多學(xué)校對此電子電路設(shè)計軟件的教學(xué)研究比較充足，所以現(xiàn)在很多高校依然在使用Protel99SE軟件進行《電子CAD》課程的教學(xué)。而學(xué)生一旦掌握Protel99SE軟件的使用，再學(xué)習Protel DXP也就水到渠成，靠自學(xué)也能很快上手。本文主要研究Protel99SE軟件的項目化實踐教學(xué)過程，對Protel DXP軟件僅作適當介紹。

關(guān)鍵詞：電子CAD 項目化 實踐教學(xué)

中圖分類號：G712 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）07（b）-0162-01

《電子CAD》課程是高職院校電子電氣類專業(yè)開設(shè)的一門關(guān)鍵的專業(yè)課，課。本文精選相關(guān)實踐教學(xué)內(nèi)容，對《電子CAD》課程的日常教學(xué)實現(xiàn)項目實踐化且便于教學(xué)和學(xué)生操作。通過相關(guān)項目實踐學(xué)習，學(xué)生應(yīng)掌握電子CAD的制圖規(guī)范、protel99se的使用技術(shù)、電子線路原理圖的標準化繪制技術(shù)和電子線路PCB板設(shè)計技術(shù)，學(xué)生應(yīng)具有初步的電子產(chǎn)品設(shè)計能力。

1 《電子CAD》課程的項目化實踐教學(xué)設(shè)計

務(wù)實而且可操作的實踐教學(xué)是《電子CAD》課程項目化教學(xué)的核心，在平時的教學(xué)及項目實踐過程中，緊緊圍繞該課程的項目教學(xué)目標而進行教學(xué)。教學(xué)時間安排上，課內(nèi)時間主要用于教師對相關(guān)知識點的點播和引導(dǎo)，課外時間可由學(xué)生充分發(fā)掘利用，主要用于學(xué)生對相關(guān)教學(xué)項目的理解、執(zhí)行和延伸學(xué)習。整個項目化實踐教學(xué)都要以可見的相關(guān)電路或?qū)嵲诘碾娮赢a(chǎn)品為基礎(chǔ)，以提高學(xué)生的專業(yè)素質(zhì)和職業(yè)素養(yǎng)為最高教學(xué)目標。

根據(jù)以上教學(xué)目標，我把《電子CAD》課程整合成以下十二個實踐項目進行教學(xué)，其中包括十一個單元項目和一個綜合性的貫穿項目。

項目一：繪制簡單電路原理圖。

學(xué)生應(yīng)該能設(shè)置圖紙的大小和屬性，能編輯標題欄內(nèi)容。能加載元件庫、放置元件、繪制導(dǎo)線、放置電源和接地符號和修改元件屬性，以及對象的復(fù)制、粘貼和刪除等。

項目二：繪制具有復(fù)合式元件和總線結(jié)構(gòu)的原理圖。

通過此項目的學(xué)習，學(xué)生應(yīng)該能放置復(fù)合式元件、能查找元件符號、能繪制總線式結(jié)構(gòu)、能放置端口、能使用管理器瀏覽原理圖以及掌握瀏覽原理圖的其他方法等。

項目三：編輯原理圖元件符號。

通過此項目的學(xué)習，學(xué)生應(yīng)掌握原理圖元件庫的文件結(jié)構(gòu)和文件界面。應(yīng)該能繪制普通的元件符號和復(fù)合式元件符號，能在同一ddb文件中使用，也能在不同的ddb文件中使用。

項目四：學(xué)習原理圖編輯器的其他編輯功能。

通過此項目的學(xué)習，學(xué)生應(yīng)該能繪制一般的電子電路框圖，還能對原理圖的有關(guān)內(nèi)容進行編輯和修改。另外，學(xué)生應(yīng)該還能利用原理圖產(chǎn)生元件清單，能打印合適的原理圖。

項目五：層次原理圖的設(shè)計。

通過此項目的學(xué)習，學(xué)生應(yīng)該了解層次原理圖的結(jié)構(gòu)，能查看主電路圖和子電路圖，能自頂向下進行層次原理圖設(shè)計以及自底向上進行層次原理圖設(shè)計。

項目六：認識印刷電路板和元件封裝。

通過此項目的學(xué)習，學(xué)生應(yīng)該了解印刷電路板的結(jié)構(gòu)，了解每個工作層的意義，以及銅模導(dǎo)線、焊盤、過孔和字符等的表示。還應(yīng)熟悉元件封裝，并且能自己做一些特殊的封裝，能建立自己的元件封裝庫。

項目七：自動布局與自動布線的基本步驟。

通過此項目的學(xué)習，學(xué)生應(yīng)該能根據(jù)原理圖產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)表文件，新建PCB文件、設(shè)置當前原點和繪制物理邊界、繪制電氣邊界、恢復(fù)絕對原點、加載元件封裝庫、裝入網(wǎng)絡(luò)表、設(shè)置自動布局規(guī)則、自動布局、調(diào)整元件布局、自動布線以及掌握單面板和雙面板的設(shè)置。

項目八：自動布局與自動布線中的其他設(shè)置。

通過此項目的學(xué)習，學(xué)生應(yīng)該能在自動布局前進行元件預(yù)布局，能在自動布線前設(shè)置線寬和安全間距。還能在自動布線前進行預(yù)布線，能放置合適的螺絲孔以及創(chuàng)建自己的項目元件封裝庫。

項目九：印刷電路板圖中引出端的處理。

通過此項目的學(xué)習，學(xué)生應(yīng)該能利用焊盤和接插件處理印刷電路板中的引出端。處理的過程要能兼顧電路板是否美觀和實用性。

項目十：創(chuàng)建和使用PCB元件封裝。

通過此項目的學(xué)習，學(xué)生應(yīng)該能新建自己的PCB元件封裝庫文件，能手工繪制PCB元件封裝，能利用向?qū)ЮL制PCB元件封裝，能在同一設(shè)計數(shù)據(jù)庫中使用自己繪制的元件封裝。此外，學(xué)生還應(yīng)能在不同設(shè)計數(shù)據(jù)庫中使用自己繪制的元件封裝。

項目十一：印刷電路板圖的自動布局和手工布線。

通過此項目的學(xué)習，學(xué)生應(yīng)該能手工繪制印刷電路板圖，能對繪制好的導(dǎo)線進行編輯，且能改變導(dǎo)線的拐彎模式，能改變字符串的位置和方向，能放置填充，能放置多邊形平面填充（即覆銅），能進行補淚滴操作，能進行對象的排列與對齊，能通過兩個網(wǎng)絡(luò)文件進行電氣檢查。

項目十二：綜合項目設(shè)計。

基于TDA2030的單聲道功放的PCB設(shè)計和制作本項目是一個綜合性的貫穿項目。

通過本項目的學(xué)習，使學(xué)生初步掌握運用Protel99se軟件設(shè)計電子電路圖的能力。學(xué)生應(yīng)首先打開Protel99se軟件，按照要求繪制好原理圖之后，就要著手對元器件進行編號，填寫相應(yīng)的PCB封裝代碼，對于一些特殊的器件，要建立自己的PCB封裝庫，設(shè)計出相對應(yīng)的合適的封裝。把PCB封裝全部做好之后，根據(jù)原理圖更新PCB圖，如果沒有錯誤，就可以布局布線了，如果有錯誤，再修改PCB封裝，重新更新PCB圖。在這里，我們一般采用手工布局和手工布線。把PCB圖設(shè)計好之后，在實驗室里我們可以利用三氯化鐵腐蝕法做出印刷電路板，然后打孔，焊接，調(diào)試，裝機。

2 結(jié)語

自《電子CAD》課程經(jīng)過課改實現(xiàn)項目化教學(xué)實踐以來，學(xué)生的學(xué)習積極性大有提高，經(jīng)過一段時間的辛苦學(xué)習，但最后學(xué)生在實訓(xùn)室獨立做出自己的PCB板后，那種小有學(xué)習成就感的喜悅表情證明以前所有的辛苦學(xué)習都是值得的。不僅如此，一部分學(xué)生在掌握Protel99se軟件的使用技術(shù)后，又去圖書館借了有關(guān)Protel DXP軟件操作使用的書籍自己去延伸學(xué)習。這些都是難能可貴的學(xué)習現(xiàn)象，也只有這樣，學(xué)生的學(xué)習興趣和積極性被激發(fā)出來，教師的教學(xué)也就變得簡單而順利了，也只有這樣，學(xué)生的專業(yè)素質(zhì)和職業(yè)素養(yǎng)才會得到很大的提高。

參考文獻

[1] 及力.電子CAD實訓(xùn)報告[M].北京郵電大學(xué)出版社出版，2010.

[2] 高鵬，安濤.電路設(shè)計與制板protel99入門和提高[M].人民郵電出版社，2000.endprint