基于PROTEL的電路CAD課程設計教學方法

摘要：隨著社會的進步和人們生活水平的提高，為了順應當代社會對現代電子技術類人才的要求，電路CAD課程設計的教學方法也在不斷革新，以學生為主體、教師為輔助引導者作為教學的基本原則，制定課程的步驟、內容和目標，實踐證明實驗教學的方法十分有效。本文從電路CAD課程的教學現狀出發，對課程設計實驗教學方法提出了個人的幾點意見。

關鍵詞：PROTEL；電路課程；CAD課程設計；教學方法

中圖分類號：TM13 文獻標識碼：A 文章編號：1674-7712 （2013） 14-0000-01

實驗教學的標準隨著教育的改革不斷提升，學生的創新精神和靈活運用所學知識的能力都是實驗教學涵蓋的內容，學生在實驗過程中能夠鍛煉綜合設計、實際應用、創新思維等方面的能力，學會自主思考分析和解決問題。

一、電路CAD課程設計的現狀

電路CAD課程設計是電子信息工程專業課階段理論知識的綜合應用，教師在教學中，往往將其當作一門理論課來教學，通常會先給出一個具有某種功能的電路設計圖，對設計圖電路的主要部分工作原理和達到這一原理的主要功能進行講解，最后要求學生在PROTEL軟件中繪制電路系統的原理圖和印制板圖。這樣的教學方法不僅制約了學生的自主學習能力，學生處于被動學習狀態，學習能力和對知識的掌握能力下降，這樣的課程設計完全失去了教學的意義。

因此應當對這樣的教學方式進行改革，把教學目標設定為提升學生的動手操作能力，以學生為教學主體自主學習，教師輔以指導，啟迪學生的創造性思維，學會運用不同的方法解決問題。

二、基于PROTEL的電路CAD課程設計

讓學生通過所學的理論知識，設計一個實際應用的單片機測試系統，輔以電路設計工具軟件PROTEL，繪制出電路原理圖和PCB圖。

（一）PROTEL軟件的設計流程

PROTEL軟件是一個完整的全方位電路設計系統，包含有電路原理圖設計、PCB設計、PCB自動布線、可編程邏輯器件設計、模擬/數字信號仿真等功能模塊，并具有Client/Server（客戶/服務器）體系結構。其中PCB設計和電路原理圖設計是其最具代表性的功能，提供了完備的電路仿真器，使從原理圖的繪制到最終電路板設計的所有工作都能輕松完成。

該軟件設計流程為是：首先是工作環境設置和頁面設置，裝入元件庫，然后，將元件、電源符號、接地符號、連接線、網絡標號和說明信息分別依次放置在圖紙上合適的位置，再就是對電路圖進行檢查和調整，最后保存并輸出。

（二）課程設計的內容

對于學生想要設計什么系統，教師不應限制，檢測和設計系統時允許學生任意選擇物理量，另外，教師要對設計系統中所包含的內容進行規定，以保證課程設計能達到最終目標。

第一，MCS-51系列單片機必須包含在設計的系統的芯片中；第二，測試的物理量必須要顯示在4位LED中；第三，在檢測量超過設定值后，系統能夠自動發出警報；第四，要設置能夠讓測試系統根據實際情況作出相應調整的按鈕；第五，要配有一路傳感器和相應的調理電路；第六，要配備AD轉換芯片使檢測物理量的模數能夠轉換。

（三）測試系統的要求

為達到啟迪學生創造性思維的教學目的，測試系統的設計有以下幾點要求：

第一，學生必須制定多套測試系統繪制的方案，從中選擇最終方案并闡述理由；第二，測試系統必須達到方案最優化和實際的效益最大化的要求；第三，傳感器能夠穩定工作，精度要準確，若出現問題，則要給出彌補方案；第四，在繪制PCB之前，學生必須弄清其設計規則，既要完成任務，又要保證所設計的測試系統原理圖的功能的正確性和布局的美觀性以便實際裝配調試；第五，為設計提供完整詳細的說明書，例如工作原理、選擇元件的原因、PCB的設計規則等。

（四）測試系統的仿真分析和驗證

很多學生在以前并沒有接觸過設計，缺乏經驗，所以為了讓學生順利完成設計，需要仿真分析和校驗設計的原理圖，可以直接在PROTEL中對模擬電路、數字電路和數模混合電路進行仿真校驗。電路仿真的流程一般是首先將仿真電路、電源等繪制出來，然后將仿真分析的參數進行設置，繼而運行仿真分析，最后對結果進行觀察。以仿真的結果為依據，校驗傳感器調理正確與否。因而，在原理圖的設計和仿真分析之間需要反復校驗電路放大倍數的合理性以及能否正常工作，再調整選擇的參數，繪制出符合要求的原理圖。

三、總結

基于PROTEL的電路CAD課程設計的教學方法是教育革新的具體表現，其不僅能讓學生完全掌握理論知識，還鍛煉了學生的實際操作能力，同時也讓學生的創造性思維得到了發揮，提高了學生的綜合素質，這一教學方法應該被廣泛推廣應用。

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[作者簡介]謝婭婭（1979.5-），女，湖北荊門人，碩士，講師，研究方向： 通信與信息系統。