關于Protel教學實踐方法的探索

摘要由于Protel強大的功能及應用的廣泛性，成為了工科院校電子類學生的必須掌握的專業基礎課程。對于這門專業性和實踐性都很強的課程，傳統的講解加上機練習模式使學生繪制的電路圖存在很多問題，沒有實用價值。為了使學生能夠在有限時間內熟練掌握本門課程并達到事半功倍的效果，文章從教學實踐方法方面進行了探索。

關鍵詞 Protel 原理圖 電路板 教學方法

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A

The Exploration of Teaching Practice Methods About Protel

ZHENG Changzheng， MAO Zhe， XIE Yan

(Electrical Information Engineering Department， Wuhan Polythnic University，Wuhan， Hubei 430024)

AbstractBecauseProtel has powerful and extensive application，The protel has become a Professional basic coursefor Electronics student in engineering colleges.About this strong Professional and practical courses， the traditional explanations coupled with Operating practice mode are still used in Many schools.There are many problems in Student'scircuits as they are no practical value. In order to enable students to master this coursewithin a limited time and to achieve a multiplier effect， The article explores the aspects of teaching reform fromPractice method.

Key wordsprotel; schematic；PCB；teaching methods

0 引言

隨著電子工業的發展，集成電路的應用越來越廣泛，電路板的設計越來越復雜精密，Protel專業軟件也越來越受到電路設計者的青睞。因此，Protel是工科電子類學生必須掌握的一門工具，它可以為學生以后的就業提供更好的籌碼。筆者結合多年的教學經驗和學生學習使用該軟件的情況，在教學內容、教學方法、學習方法等方面進行了改革探索，使學生的學習達到了事半功倍的效果，取得了良好的教學成果。

1 選擇合適的教學內容

本課程需要結合前期的基礎課、專業基礎課的相關知識和背景，如電路基礎、模擬電子線路、數字電子線路等，所以教學過程中應該以“實踐為主，重在應用”為原則安排本課程的教學，使學生融會貫通。在教學中，為了避免使學生錯誤地認為本門課程只是學習計算機操作，而忽略它的電子專業性，教學案例和學生練習的內容應盡量選擇學生熟悉的電路圖，例如可以結合模擬電路或數字電路中的相關知識對某一電路進行設計，如三極管放大電路、555定時器電路、MCS51單片機最小控制系統等，這樣講解Protel制圖時，學生會有一種似曾相識的感覺，容易接受，教學就會相對容易進行。使學生在學習過程中明白，本門課程不是“為了畫圖而畫圖”，其重點在于利

用計算機輔助設計這一方便快捷的手段設計電路。

2 采用靈活的教學方法

傳統的教學方法一般是按照教材的順序給學生上課，老師每節課講解幾個知識點，然后再讓學生上機練習。這樣使得教與練分開，學生不能靈活運用已學知識，學習主動性不夠，缺少實踐能力。因此，在教學中應盡量安排學生在機房上課，做到一人一機，邊學邊練，并且靈活采用任務驅動教學法和項目教學法，大大提高了教學效果和學習效率。

（1）任務驅動教學法。在教學過程中，以完成一個個具體的任務為目的，把教學內容巧妙的隱含在教學過程中，每一個任務的確立都要根據學生現有的知識狀況，讓學生自己提出問題，并經過思考和老師的點撥，自己解決問題，激發學生自主學習與探究學習的動機。例如在學習制作單面板時，事先給出一個實物，要求每位同學根據實物，作出相應的任務安排。此任務隱含著幾個知識點：原理圖的設計、元件的封裝選擇與制作、電路板尺寸、布局原則和布線原則等。這樣以任務為主線，教師為主導，學生為主體，教師從單純的灌輸轉變為組織引導，從而有效地強化學生的學習興趣和積極性。

（2）項目教學法。在熟悉設計環境和完成簡單的原理圖和PCB設計制作以后，以具體工程項目為中心，完成一整套的設計過程，例如以ARM控制系統為例，講解制作雙面板的整體過程，把學習的重點放在如何根據實際要求選取器件的具體封裝形式、如何制作器件封裝、如何生成網絡表、電路板尺寸選擇和布局布線的調整上。培養學生工程實踐和系統的觀念，通過講解實例，使學生掌握PCB設計的整體流程及細節內容。上機操作時，學生就會有一種成就感，認為自己的PCB作品有很高的實際價值，學習積極性也大大提高。

3 引導學生快速入門

學生第一次接觸Protel界面時，看到一堆英文，覺得無從下手。這時候應該打消學生的恐懼感，培養學生的學習興趣，給學生理清思路，使學生有一個清晰完整的設計概念和基本的設計流程。講清楚設計電路板最基本的兩大功能模塊，即：原理圖設計設計模塊和PCB設計模塊。其余的功能模塊只是一種輔助設計模塊，如電路仿真模塊、可編程器件設計模塊等。在學習開始階段，就要讓學生掌握數據庫文件的概念和項目組的概念，養成良好的專業設計習慣，例如：新建原理圖之前，要先建一個項目，明確項目文件的保存路徑，這樣在建其他項目或者做其它工作時，易于管理和設計。對于比較復雜的項目要了解項目組負責人、項目組成員的管理權限和任務分配的概念。對實際的公司設計項目過程有個了解，如項目的保密性、團隊的合作精神等。從實際入手，以單元教學的方式，讓學生對元件及電路板由感性認識到理性認識。讓學生在電子實驗室觀察元件及電路板實物，熟悉電路板布局、布線原則，并讓學生親手畫熟悉的電路板，通過Protel 3D展示，最后，用實驗室現有的Protel 制版機等設

備將學生做的電路圖雕刻出來做實驗。從而極大地調動學生的學習積極性。

4 應該關注的教學重點

在Protel中，設計電路板包含原理圖設計和PCB電路板設計兩大步驟。在教學時，可以先介紹原理圖設計部分，然后介紹PCB設計部分，分塊講授，逐層深入地進行講解，重點講解設計過程中容易忽略的細節問題。

4.1 電路原理圖的設計

電路原理圖的設計是整個電路設計的基礎，沒有正確的原理圖，PCB的設計和電路的仿真測試都無從做起。因此，在原理圖設計的教學過程中，要讓學生養成良好的習慣，用正確的方法，按照正確的步驟進行整個設計過程，原理圖的設計一般有如下步驟：設置原理圖設計環境；放置元器件；連接元器件；附加說明等。在原理圖設計中，對初學的學生需要強調以下幾點：（1）要正確設置圖紙尺寸，一般情況下打印機只能打A4的圖紙，因此在設計之初就要設置好尺寸，以免在打印輸出時圖紙過大，打不完整，如電路圖過于復雜，也可以采用層次圖的設計方法。這是初學者最容易忽略的問題；（2）放置元器件之前，需要加載元件庫，Protel自帶的兩個庫MiscellaneousDevices.ddb，Protel DOS schematic Libraries.ddb對初學者基本夠用，其余的元件庫可根據設計需要進行添加；（3）元器件連線時，要做到在元件端點處連線并且盡量做到一線連通，連線不應有重疊，也不要將幾段線連在一起，更不能將端點對接實現連接。否則，生成的網絡表文件就會出錯；（4）要區別電氣對象和非電氣對象。Drawing Tools工具箱中的命令都不具有電氣連接特性，只對電路圖起解釋說明作用，Wiring Tools工具箱中的命令絕大部分具有電氣連接特性。導線Wire具有電氣連接性能，用于實現元件的連接，而線條Line不具有電氣連接性能，只能用于對圖紙的解釋說明部分，這是初學者最容易混淆的地方；網絡名稱Net Label具有實際的電氣連接意義，能讓導線連接的復雜電路圖簡化，注釋Text String只是在文字上對圖紙的解釋說明。Bus Entry命令不具有電氣連接特性，只起到說明作用。

4.2 PCB的設計

PCB設計是Protel設計的核心內容，是電路設計中最重要、最關鍵的一步。PCB的設計一般有如下步驟：規劃電路板；設置參數；載入網絡表；自動布局；手工布局調整；自動布線；手工布線調整；打印輸出。

在PCB設計中，應注意重點強調以下問題：（1）設計PCB時，最好有兩樣基本工具，即游標卡尺和打印機。在設計時可能要對某些器件的尺寸及安裝孔進行實物測量，同時設計完成后，還要按1:1的比例把圖紙打印出來，把實物擺上去，看元器件的位置是否沖突。（2）層的定義及使用，要注意當前工作層的切換，禁止布線區域要在KeepOut Layer層，同時應該是閉合的曲線。（3）要學會看芯片的數據手冊，會看元件的三視圖，了解尺寸和公差的含義，元件的封裝要選擇正確。（4）要盡量減少過孔的數量，采用自動布線方式的電路圖是以布通為基本原則而采用大量過孔，但這并不是最優的，在實際工作環境中，由于過孔的銅箔長期暴露在空氣中，時間過長就會產生氧化脫落現象，這是很難查找的隱性故障，為以后的維護帶來困難。因此電路板上的過孔數量是越少越好，這也體現了設計者的設計水平和能力。

5 總結

Protel 是一門操作性很強的課程，在教學過程中，教師要著重培養學生的思維能力，多動手、多上機實踐，使學生學會獨立地分析問題和解決問題，從而讓學生在有限的時間內取得良好的學習效果。

參考文獻

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