计算机辅助电气电子线路设计课程.docx

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计算机辅助电气电子线路设计课程

目录

第一章课程设计任务书1

1.1课程设计的目的1

1.2课程设计的内容1

1.3课程设计的具体要求2

第二章电气元器件图设计4

2.1绘制简单电路图4

2.2添加元件库7

2.3添加元件8

第三章电气原理图设计10

第四章元器件封装设计11

第五章PCB图设计12

第六章设计体会15

附录116

附录216

附录217

附录318

附录419

附录520

第一章课程设计任务书

1.1课程设计的目的

通过本课程的实习，使学生掌握设计电路原理图、制作电路原理图元器件库、电气法则测试、管理设计文件、制作各种印制电路板、制作印制板封装库的方法和实际应用技巧；使学生掌握电路原理图的设计方法，掌握电路板的绘制方法和技巧；培养学生的动手操作能力，提高学生的专业技能水平；为学生胜任实际PCB板设计打下坚实的基础。

主要包括以下内容：

1、电气原理图（SCH）设计系统。

2、电气原理图元件库编辑。

3、印制电路板（PCB）设计系统。

4、印制电路板元件库编辑。

1.2课程设计的内容

1.2.1原理图（SCH）设计系统

（1）原理图的设计步骤；

（2）绘制电路原理图；

（3）文件管理；

（4）生成网络表文件；

（5）层次原理图的设计。

基本要求：

掌握原理图的设计步骤，会绘制电路原理图，利用原理图生产网络表，以达到检查原理图的正确性的目的；熟悉文件管理的方法和层次原理图的设计方法。

1.2.2原理图元件库编辑

（1）原理图元件库编辑器；

（2）原理图元件库绘图工具和命令；

（3）制作自己的元件库。

基本要求：

熟悉原理图元件库的编辑环境，熟练使用元件库的常用工具和命令，会制自己的元件库。

1.2.3印制电路板（PCB）设计系统

（1）印制电路板（PCB）的布线流程；

（2）设置电路板工作层面和工作参数；

（3）元件布局；

（4）手动布线；

（5）电路板信息报表生成。

基本要求：

熟悉PCB布线的流程，熟练设置电路板的工作层面和参数，根据实际情况，规范的对元件进行布局。

掌握自动布线和手动布线的方法，并会对布线后生成的信息报表进行检查，以达到修改完善PCB的目的。

1.2.4印制电路板元件库编辑

（1）PCB元件库编辑器；

（2）PCB元件库绘图工具和命令；

（3）制作自己的PCB元件库

基本要求：

基本要求：

熟悉印制电路元件库的编辑环境，熟练使用元件库的常用工具和命令，会制作自己的元件库。

1.3课程设计的具体要求

按照给定的电气原理图样本图绘制原理图和PCB图，其中学号尾号为单号的学生设计第一张图，为双号的学生设计第二张图：

图1dpj原理图

图2Power原理图

第二章电气元器件图设计

2.1绘制简单电路图

2.1.1原理图设计过程

　　原理图的设计可按下面过程来完成。

设计图纸大小首先要构思好零件图，设计好图纸大小。

图纸大小是根据电路图的规模和复杂程度而定的，设置合适的图纸大小是设计好原理图的第一步。

设置protel99se/Schematic设计环境包括设置格点大小和类型，光标类型等等，大多数参数也可以使用系统默认值。

旋转零件用户根据电路图的需要，将零件从零件库里取出放置到图纸上，并对放置零件的序号、零件封装进行定义和设定等工作。

原理图布线利用protel99se/Schematic提供的各种工具，将图纸上的元件用具有电气意义的导线、符号连接起来，构成一个完整的原理图。

调整线路将初步绘制好的电路图作进一步的调整和修改，使得原理图更加美观。

报表输出通过protel99se/Schematic提供的各种报表工具生成各种报表，其中最重要的报表是网络表，通过网络表为后续的电路板设计作准备。

文件保存及打印输出最后的步骤是文件保存及打印输出。

原理图的设计流程图如下图2.1所示。

图2.1原理图设计流程

2.1.2新建一个设计库

（1）启动Protel99se，出现以下启动界面，如图2.2所示。

图2.2　启动界面

启动后出现的窗口如下图2.3所示。

图2.3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2.4对话框。

　　DatabaseFileName处可输入设计库存盘文件名，点击Browse...改变存盘目录。

图2.4　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2.5主设计窗口。

图2.5　主设计窗口

（3）选取File/New...打开NewDocument对话框，如图2.6，选取SchematicDocument建立一个新的原理图文档。

图2.6　新建文档对话框

2.2添加元件库

在放置元件之前，必须先将该元件所在的元件库载入内存才行。

如果一次载入过多的元件库，将会占用较多的系统资源，同时也会降低应用程序的执行效率。

所以，通常只载入必要而常用的元件库，其它特殊的元件库当需要时再载入。

添加元件库的步骤如下：

（1）双击设计管理器中的Sheet1.Sch原理图文档图标，打开原理图编辑器。

（2）点击设计管理器中的BrowseSch选项卡，然后点击Add/Remove按钮，屏幕将出现如图2-7所示的“元件库添加、删除”对话框。

图2.7　“元件库添加/删除”对话框

（3）在DesignExplorer99\Library\Sch文件夹下选取元件库文件，然后双击鼠标或点击Add按钮，此元件库就会出现在SelectedFiles框中，如上图2－7所示。

　（4）然后点击OK按钮，完成该元件库的添加。

2.3添加元件

由于电路是由元件（含属性）及元件间的边线所组成的，所以现在要将所有可能使用到的元件都放到空白的绘图页上。

　　通常用下面两种方法来选取元件。

　　1.通过输入元件编号来选取元件

　　做法是通过菜单命令Place/Part或直接点击电路绘制工具栏上的按钮，打开如图2－8所示的“PlacePart”对话框，然后在该对话框中输入元件的名称及属性，如图2.8所示。

图2.8　输入元件的编号及属性

Protel99se的PlacePart对话框包括以下选项。

（1）LibRef　在元件库中所定义的元件名称，不会显示在绘图页中。

（2）Designator　流水序号。

　　（3）PartType　显示在绘图页中的元件名称，默认值与元件库中名称LibRef一致。

　　（4）Footprint　包装形式。

应输入该元件在PCB库里的名称。

　　放置元件的过程中，按空格键可旋转元件，按下X或Y可在X方向或Y方向镜像，按Tab键可打开编辑元件对话框。

2.从元件列表中选取添加元件的另外一种方法是直接从元件列表中选取，该操作必须通过设计库管理器窗口左边的元件库面板来进行。

　　下面示范如何从元件库管理面板中取一个与门元件，如图2.9所示。

首先在面板上的Library栏中选取MiscellaneousDevices.lib，然后在ComponentsInLibrary栏中利用滚动条找到AND并选定它。

接下来单击Place按钮，此时屏幕上会出现一个随鼠标移动的AND符号，按空格键可旋转元件，按下X或Y可在X方向或Y方向镜像，按Tab键可打开编辑元件对话框。

将符号移动到适当的位置后单击鼠标左键使其定位即可。

图2.9　选取元件

第三章电气原理图设计

确定起始点和终止点，Protel99就会自动地在原理图上连线，从菜单上选择"Place/Wire"后，按空格键切换连线方式，自动连线、任意角度、45°连线、90°连线，使得设计者在设计时更加轻松自如。

只要简单地定义AutoWire方式。

自动连线可以从原理图的任何一点进行，不一定要从管脚到管脚。

连接线路所有元件放置完毕后，就可以进行电路图中各对象间的连线（Wiring）。

连线的主要目的是按照电路设计的要求建立网络的实际连通性。

要进行操作，可单击电路绘制工具栏上的

 按钮或执行菜单Place/Wire将编辑状态切换到连线模式，此时鼠标指针由空心箭头变为大下字。

只需将鼠标指针指向欲拉连线的元件端点，单击鼠标左键，就会出现一条随鼠标指针移动的预拉线，当鼠标指针移动到连线的转弯点时，单击鼠标左键就可定位一次转弯。

当拖动虚线到元件的引脚上并单击鼠标左键，可在任何时候双击鼠标左键，就会终止该次连线。

若想将编辑状态切回到待命模式，可单击鼠标右键可按下Esc键。

图3.1　右键菜单

放置接点在某些情况下Schematic会自动在连线上加上接点（Junction）。

但通常有许多接点要我们自己动手才可以加上的。

如默认情况下十字交叉的连线是不会自动加上接点的。

如图3.2所示。

图3.2　连接类型

要放置接点，可单击电路绘制工具栏上的

 按钮或执行菜单Place/Junction，这时鼠标指针会由空心箭头变成大十字，且蹭还有一个小黑点。

将鼠标指针指向欲放置接点的位置，单击鼠标左键即可，单击鼠标右键可按Esc键退出放置接点状态。

第四章元器件封装设计

元器件封装设计步骤：

（1）执行File/New/PcbLibrary命令。

在设计窗口中显示一个新的名为“PcbLib1.PcbLib”的库文件和一个名为“PCBComponent_1”的空白元件图纸。

（2）执行存储命令，将库文件更名为“PCBFootprints.PcbLib”存储。

（3）点击PCBLibrary标签打开PCB库编辑器面板。

（4）现在你可以使用PCB库编辑器中的命令添加，移除或者编辑新PCB库中的封装元件了。

（5）使用PCB元件向导来进行元器件的快速绘制，执行Tools/NewComponent命令或者在PCB库编辑器中点击Add按钮。

元件向导自动开始。

点击Next按钮进行向导流程，选择不同的封装，根据器件PDF文档中尺寸的描述进行编辑可以迅速的完成相应器件的绘制。

（6）手工创建元件封装，在PCB库编辑器中创建和修改封装使用一套和在PCB编辑器中使用的一样的工具及设计对象。

任何东西，如角度标识，图片目标及机械说明，都可以作为PCB封装存储。

图4.1原件封装

第五章PCB图设计

（1）新建PCB文件

（2）绘制一张长127mm,宽101mm的双面PCB板

（3）加载网络表，并分析改正其中的错误

（4）加载完成后在PCB文档中进行布局

（5）布局完成后使用自动布线工具进行布线

（6）布线完成后进行DRC检测

第六章设计体会

通过为期两周的protel学习，比较全面地了解和掌握了绘制、编辑电路原理图和印制电路图的方法和技巧，并能处理一些常见问题。

在对protel软件的学习中，我有不少心得体会。

Protel99SE是澳大利亚ProtelTechnology公司推出的电子线路设计和布线软件，专门用于Windows9X/2000/NT操作系统下进行印制电路板设计，其中集成了一系列的电路设计工具，如高级设计技巧、智能布局和自动布线、全新的文件管理方式和网络设计机制，可以实现电路的并行高效设计。

其所设计的电子电路产品范围，涵盖了从小型的电子产品，一直到复杂的电子计算机，是目前国内电子行业使用最广泛的电子电路设计软件。

从刚开始对PROTEL的一无所知到现在课程设计的完成，学到了很多也很有成就感。

此次的课程设计让我受益颇深。

对于protel的认识起步比较早，但是从本次课程设计当中学习到了很多以前还很模糊的东西，在课程设计当中中碰到了一些比较难的问题，自己不畏困难，专心研究，学会如何独立思考并解决问题。

实在最后解决不了的就去请教学长和上网搜查资料。

以及周围同学大家互相学习，共同提高。

为将来更好的工作打好基础。

本次课程设计使我学到了关于protel软件的安装、电子线路原理图的设计、电路原理图元件库文件的设计、电子线路PCB电路板设计、PCB元件封装库设计。

这些内容对于我们今后的所用是远远不够的。

为此，在以后的时间里要进一步的去学习和思考，对protel要有近一步的认识，更好能熟练地掌握各种操作此软件。

附录1

原理图

附录2

PCB图

附录3

顶层图

附录4

底层图

附录5

元件清单