基于protel2004的原理圖與PCB板繪制技巧和方法

摘要：現(xiàn)在的通信與電子領(lǐng)域快速發(fā)展，復(fù)雜的電路設(shè)計(jì)和布線一般人工是無法單獨(dú)完成的，需要借助電子線路設(shè)計(jì)軟件來實(shí)現(xiàn)，即電路設(shè)計(jì)自動(dòng)化。大規(guī)模集成電路的使用使電路板走線愈加精密和復(fù)雜，電子線路CAD軟件中Protel是突出的代表，其界面易懂、操作簡(jiǎn)單、功能強(qiáng)大，針對(duì)原理圖編輯和PCB設(shè)計(jì)以及電路仿真等操作的界面清晰便于理解。

關(guān)鍵詞：Protel2004；數(shù)字顯示溫度計(jì)；原理圖；PCB板；電路設(shè)計(jì) 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：TP391 文章編號(hào)：1009-2374（2016）03-0072-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.03.036

1 概述

EDA指的就是將電路設(shè)計(jì)中的各種工作交給計(jì)算機(jī)來協(xié)助完成。學(xué)習(xí)Protel2004對(duì)于通信工程是必不可少的課程。Protel2004提供了一個(gè)集成開發(fā)環(huán)境，將原理圖設(shè)計(jì)和電路仿真以及PCB設(shè)計(jì)等功能有機(jī)地結(jié)合在一起。通過對(duì)Protel2004的學(xué)習(xí)，總結(jié)出一些繪圖技巧和操作方法，下文以數(shù)字顯示溫度計(jì)為例來進(jìn)行說明。

2 創(chuàng)建PCB項(xiàng)目

在進(jìn)行創(chuàng)建原理圖和PCB板之前，先創(chuàng)建一個(gè)PCB項(xiàng)目。如果不創(chuàng)建則后續(xù)所建的原理圖與PCB板無法同步與更新以及其他相關(guān)的智能管理。所以要先創(chuàng)建一個(gè)PCB項(xiàng)目名字為“數(shù)字顯示溫度計(jì)”，并保存在一個(gè)已知或新建的文件夾A中，以避免后續(xù)的創(chuàng)建保存在不同的位置，造成麻煩。

3 設(shè)計(jì)原理圖

3.1 創(chuàng)建原理圖及元件放置

在該項(xiàng)目中追加新文件——原理圖，并命名為數(shù)字顯示溫度計(jì)原理圖（創(chuàng)建后的原理圖中默認(rèn)有圖紙明細(xì)表，若想要自己創(chuàng)建或刪除可通過在設(shè)計(jì)選項(xiàng)的圖紙選項(xiàng)中圖紙明細(xì)表前的對(duì)勾取消即可）。

第一步：根據(jù)已知的或構(gòu)思好的電路圖在元件庫中調(diào)用并放置元件，一般通過查找選項(xiàng)來查詢不太確定其所在哪個(gè)元件庫的元件。注意：在元件庫查找對(duì)話框中范圍應(yīng)選擇路徑中的庫，使得查找范圍擴(kuò)大。若仍然無法找到則可通過創(chuàng)建自己的元件庫來實(shí)現(xiàn)元件的

調(diào)用。

有關(guān)放置元件的技巧：（1）在調(diào)用元件前可先預(yù)估使用該同種元件的個(gè)數(shù)以便在選用時(shí)直接放置相應(yīng)的數(shù)目，并且在放置第一個(gè)元件前可先按快捷鍵Tab來確定其名稱和數(shù)值，在其后的放置會(huì)根據(jù)名稱順序來命名；（2）在放置時(shí)可通過按空格鍵來改變?cè)姆较?；?）若參數(shù)欄中沒有你所想要的可自己追加然后可視即可；（4）有些元件在后面的連接中為了方便可在元件屬性的圖形欄中將鏡像前點(diǎn)擊對(duì)勾，使之鏡像。

3.2 原理庫的創(chuàng)建

但有些元件在元件庫中無法找到，則需要通過自己創(chuàng)建元件庫來實(shí)現(xiàn)。創(chuàng)建后改名為“自己創(chuàng)建的元件庫”并保存在文件夾A中。例如本次設(shè)計(jì)中所需要用到的LCD液晶顯示字符模塊型號(hào)為DM1602和數(shù)字溫度計(jì)型號(hào)為DS18B20。創(chuàng)建過程及技巧如下：元件庫的創(chuàng)建首先要在已創(chuàng)建過的數(shù)字顯示溫度計(jì)項(xiàng)目下追加新的元件庫Schematic Library，然后在SCH Library欄中對(duì)元件的名字和屬性進(jìn)行編輯和修改，將其第一個(gè)默認(rèn)的名字改為L(zhǎng)CD，庫參考改為DM1602。再進(jìn)行繪制元件的外形，但要注意具有電氣特性的是引腳，所以在添加引腳時(shí)要設(shè)置正確的引腳屬性，并且要注意引腳的電氣連接點(diǎn)應(yīng)放置在外側(cè)，繪制完畢后保存。在創(chuàng)建第二個(gè)元件時(shí)，直接在SCH Library欄中點(diǎn)擊追加后修改新的名字即可，但要注意當(dāng)前的輸入狀態(tài)應(yīng)是英文輸入，同樣在對(duì)數(shù)字溫度計(jì)DM18B20元件繪制時(shí)仍然以類似的方法完成。

元件庫創(chuàng)建完后即可在原理圖中進(jìn)行調(diào)用，用到的元件已全部調(diào)用出來。

3.3 元件的連接

第二步：元件通過導(dǎo)線連接起來。在連接過程中需要注意起點(diǎn)一定要設(shè)置在元器件管腳上，以出現(xiàn)紅色叉號(hào)為標(biāo)志。由于元件的數(shù)目比較多，在連接時(shí)元件的不同位置和方向都影響著連線后原理圖的清晰，故可通過使用快捷鍵shift和space來調(diào)整導(dǎo)線的方向避免過多的導(dǎo)線交叉在一起。但仍要注意：兩條導(dǎo)線交叉放置時(shí)相交的點(diǎn)與兩條導(dǎo)線交叉并連接的點(diǎn)是不同的，后者有較明顯的深藍(lán)色圓點(diǎn)在相交點(diǎn)處。

3.4 原理圖的電氣檢查

第三步：進(jìn)行電氣檢查。對(duì)連接好的元器件進(jìn)行編譯，可能會(huì)出現(xiàn)warning和error。對(duì)于出現(xiàn)的錯(cuò)誤，一定要對(duì)其原理圖出錯(cuò)的地方進(jìn)行修改，若是警告則視情況而定，有時(shí)可以忽視。編譯后的原理圖如圖1所示（可以利用文本框在原理圖上標(biāo)注作者及其他有關(guān)信息等）：

原理圖的繪制基本就完成了。下面開始對(duì)其原理圖進(jìn)行相應(yīng)的PCB板設(shè)計(jì)。

4 PCB板的設(shè)計(jì)及繪制

4.1 PCB板各層的作用

在做PCB板之前，應(yīng)該先對(duì)自己創(chuàng)建的元件庫中的元件進(jìn)行元件封裝。對(duì)上面所述的DM1602和DS18B20進(jìn)行封裝。首先應(yīng)該在該項(xiàng)目中追加元件封裝庫并對(duì)其命名，保存在文件夾A中。在進(jìn)行封裝設(shè)計(jì)和PCB板設(shè)計(jì)之前應(yīng)先對(duì)PCB的各個(gè)層有初步的了解。PCB板的第一層是絲印層（silkscreen layers）：在元件面上有若干元件封裝符號(hào)和文字說明，又稱為覆蓋層，覆蓋層分為頂層覆蓋層（top overlay）和底層覆蓋層（bottom overlay），一般在單面板中用到的為頂層絲印層，底層絲印層在多面板中用到；第二層是絕緣基板；第三層是信號(hào)層（布線層），在單面板中稱為焊接面；第四層為阻焊層（bottom solder）：它在信號(hào)層下面并有一層絕緣漆，使得在焊接的時(shí)候液態(tài)的焊錫能均勻地覆蓋在元件管腳和焊盤周圍。這些層疊加在一起構(gòu)成了PCB板。

4.2 元件的封裝

說明了PCB板的各個(gè)層的作用后，制作PCB板的基本過程如下：首先，要完成自己制作的元件的封裝，有兩種創(chuàng)建方式分別是手工創(chuàng)建和向?qū)?chuàng)建。利用向?qū)?chuàng)建時(shí)一般創(chuàng)建的是常見的標(biāo)準(zhǔn)封裝，方法為在元件封裝庫設(shè)計(jì)環(huán)境中打開PCB Library面板，在放置中點(diǎn)擊新元件，然后，在彈出的元件封裝向?qū)е邪刺崾緝?nèi)容一步一步通過想要的元件封裝格式來選擇和實(shí)現(xiàn)。由于上文所述的兩個(gè)元件不是常見的標(biāo)準(zhǔn)封裝，故通過手工創(chuàng)建此元件的封裝來說明手工創(chuàng)建的方法。

手工創(chuàng)建要與實(shí)際絕對(duì)吻合，并且在絲印層來完成繪制外形，在通過手工創(chuàng)建時(shí)要注意的步驟有：（1）放置焊盤時(shí)一定要放置基準(zhǔn)焊盤，在以往的練習(xí)中常在該處忘記，而導(dǎo)致在通過原理圖導(dǎo)出PCB板時(shí)，忘記放基準(zhǔn)焊盤的元件在調(diào)整時(shí)常?！安灰娏恕保鴮?dǎo)致這種現(xiàn)象出現(xiàn)的原因就在此。所以第一個(gè)焊盤一般要放在坐標(biāo)原點(diǎn)處（點(diǎn)擊放置中的焊盤，并且按ctrl+end快捷鍵使得光標(biāo)移動(dòng)到原點(diǎn)后再放置焊盤）。（2）外形的繪制，一般輪廓的顏色為黃色（在top overlay層），在繪制時(shí)要符合元件的基本外形。（3）放置文字（在top overlay層）。（4）進(jìn)行庫元件的設(shè)計(jì)檢查。按照上述方法與技巧畫出DM1602和DS18B20的封裝。

4.3 PCB板的繪制和設(shè)計(jì)

最后是PCB的設(shè)計(jì)。在原項(xiàng)目中追加一個(gè)PCB板，然后命名為“數(shù)字顯示溫度計(jì)PCB板”并保存在文件夾A中。首先要規(guī)劃好電路板的形狀和尺寸，與實(shí)際吻合（通過報(bào)告選項(xiàng)中的測(cè)量距離來測(cè)量尺寸）。在設(shè)計(jì)中的PCB形狀欄中選擇重定義PCB板形狀，這樣就可以根據(jù)自己設(shè)計(jì)來剪裁板子，然后在mechanical層中畫好尺寸。在調(diào)用之前要注意：剛才所做的封裝應(yīng)先追加到原理圖中對(duì)應(yīng)元件的封裝中。接著就可以通過設(shè)計(jì)選項(xiàng)中的Import Changes form數(shù)字顯示溫度計(jì)PRJPCB彈出的工程變化訂單對(duì)話框中使變化生效并執(zhí)行變化。但要注意：如果所做的封裝的焊盤與元件的引腳的標(biāo)識(shí)符不同時(shí)將會(huì)出錯(cuò)。在導(dǎo)出之后布局上可以根據(jù)情況而做適當(dāng)?shù)男薷?，然后合理布線并放置過孔和覆銅操作。PCB板的設(shè)計(jì)操作就基本完成了。

5 結(jié)語

在上文所述的關(guān)于數(shù)字顯示溫度計(jì)用protel2004繪制的原理圖、PCB板的方法、創(chuàng)建元件庫和封裝庫的操作及注意事項(xiàng)，是在學(xué)習(xí)protel2004后總結(jié)出來的方法和技巧，在以后的學(xué)習(xí)中將會(huì)對(duì)其有更深入的了解。

參考文獻(xiàn)

[1] 劉剛.Protel DXP 2004 SP2原理圖與PCB設(shè)計(jì)[M].北京：電子工業(yè)出版社，2014.

[2] 楊旭方.Protel DXP 2004 SP2實(shí)訓(xùn)教程[M].北京：電子工業(yè)出版社，2010.

作者簡(jiǎn)介：毛瑋英（1995-），女，河南洛陽人，河南大學(xué)學(xué)生，研究方向：通信工程。

（責(zé)任編輯：秦遜玉）