基于protel2004的原理圖與PCB板繪制技巧和方法

摘要：現在的通信與電子領域快速發展，復雜的電路設計和布線一般人工是無法單獨完成的，需要借助電子線路設計軟件來實現，即電路設計自動化。大規模集成電路的使用使電路板走線愈加精密和復雜，電子線路CAD軟件中Protel是突出的代表，其界面易懂、操作簡單、功能強大，針對原理圖編輯和PCB設計以及電路仿真等操作的界面清晰便于理解。

關鍵詞：Protel2004；數字顯示溫度計；原理圖；PCB板；電路設計 文獻標識碼：A

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

1 概述

EDA指的就是將電路設計中的各種工作交給計算機來協助完成。學習Protel2004對于通信工程是必不可少的課程。Protel2004提供了一個集成開發環境，將原理圖設計和電路仿真以及PCB設計等功能有機地結合在一起。通過對Protel2004的學習，總結出一些繪圖技巧和操作方法，下文以數字顯示溫度計為例來進行說明。

2 創建PCB項目

在進行創建原理圖和PCB板之前，先創建一個PCB項目。如果不創建則后續所建的原理圖與PCB板無法同步與更新以及其他相關的智能管理。所以要先創建一個PCB項目名字為“數字顯示溫度計”，并保存在一個已知或新建的文件夾A中，以避免后續的創建保存在不同的位置，造成麻煩。

3 設計原理圖

3.1 創建原理圖及元件放置

在該項目中追加新文件——原理圖，并命名為數字顯示溫度計原理圖（創建后的原理圖中默認有圖紙明細表，若想要自己創建或刪除可通過在設計選項的圖紙選項中圖紙明細表前的對勾取消即可）。

第一步：根據已知的或構思好的電路圖在元件庫中調用并放置元件，一般通過查找選項來查詢不太確定其所在哪個元件庫的元件。注意：在元件庫查找對話框中范圍應選擇路徑中的庫，使得查找范圍擴大。若仍然無法找到則可通過創建自己的元件庫來實現元件的

調用。

有關放置元件的技巧：（1）在調用元件前可先預估使用該同種元件的個數以便在選用時直接放置相應的數目，并且在放置第一個元件前可先按快捷鍵Tab來確定其名稱和數值，在其后的放置會根據名稱順序來命名；（2）在放置時可通過按空格鍵來改變元件的方向；（3）若參數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擊對勾，使之鏡像。

3.2 原理庫的創建

但有些元件在元件庫中無法找到，則需要通過自己創建元件庫來實現。創建后改名為“自己創建的元件庫”并保存在文件夾A中。例如本次設計中所需要用到的LCD液晶顯示字符模塊型號為DM1602和數字溫度計型號為DS18B20。創建過程及技巧如下：元件庫的創建首先要在已創建過的數字顯示溫度計項目下追加新的元件庫Schematic Library，然后在SCH Library欄中對元件的名字和屬性進行編輯和修改，將其第一個默認的名字改為LCD，庫參考改為DM1602。再進行繪制元件的外形，但要注意具有電氣特性的是引腳，所以在添加引腳時要設置正確的引腳屬性，并且要注意引腳的電氣連接點應放置在外側，繪制完畢后保存。在創建第二個元件時，直接在SCH Library欄中點擊追加后修改新的名字即可，但要注意當前的輸入狀態應是英文輸入，同樣在對數字溫度計DM18B20元件繪制時仍然以類似的方法完成。

元件庫創建完后即可在原理圖中進行調用，用到的元件已全部調用出來。

3.3 元件的連接

第二步：元件通過導線連接起來。在連接過程中需要注意起點一定要設置在元器件管腳上，以出現紅色叉號為標志。由于元件的數目比較多，在連接時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來調整導線的方向避免過多的導線交叉在一起。但仍要注意：兩條導線交叉放置時相交的點與兩條導線交叉并連接的點是不同的，后者有較明顯的深藍色圓點在相交點處。

3.4 原理圖的電氣檢查

第三步：進行電氣檢查。對連接好的元器件進行編譯，可能會出現warning和error。對于出現的錯誤，一定要對其原理圖出錯的地方進行修改，若是警告則視情況而定，有時可以忽視。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注作者及其他有關信息等）：

原理圖的繪制基本就完成了。下面開始對其原理圖進行相應的PCB板設計。

4 PCB板的設計及繪制

4.1 PCB板各層的作用

在做PCB板之前，應該先對自己創建的元件庫中的元件進行元件封裝。對上面所述的DM1602和DS18B20進行封裝。首先應該在該項目中追加元件封裝庫并對其命名，保存在文件夾A中。在進行封裝設計和PCB板設計之前應先對PCB的各個層有初步的了解。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）：它在信號層下面并有一層絕緣漆，使得在焊接的時候液態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成了PCB板。

4.2 元件的封裝

說明了PCB板的各個層的作用后，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，有兩種創建方式分別是手工創建和向導創建。利用向導創建時一般創建的是常見的標準封裝，方法為在元件封裝庫設計環境中打開PCB Library面板，在放置中點擊新元件，然后，在彈出的元件封裝向導中按提示內容一步一步通過想要的元件封裝格式來選擇和實現。由于上文所述的兩個元件不是常見的標準封裝，故通過手工創建此元件的封裝來說明手工創建的方法。

手工創建要與實際絕對吻合，并且在絲印層來完成繪制外形，在通過手工創建時要注意的步驟有：（1）放置焊盤時一定要放置基準焊盤，在以往的練習中常在該處忘記，而導致在通過原理圖導出PCB板時，忘記放基準焊盤的元件在調整時常常“不見了”，而導致這種現象出現的原因就在此。所以第一個焊盤一般要放在坐標原點處（點擊放置中的焊盤，并且按ctrl+end快捷鍵使得光標移動到原點后再放置焊盤）。（2）外形的繪制，一般輪廓的顏色為黃色（在top overlay層），在繪制時要符合元件的基本外形。（3）放置文字（在top overlay層）。（4）進行庫元件的設計檢查。按照上述方法與技巧畫出DM1602和DS18B20的封裝。

4.3 PCB板的繪制和設計

最后是PCB的設計。在原項目中追加一個PCB板，然后命名為“數字顯示溫度計PCB板”并保存在文件夾A中。首先要規劃好電路板的形狀和尺寸，與實際吻合（通過報告選項中的測量距離來測量尺寸）。在設計中的PCB形狀欄中選擇重定義PCB板形狀，這樣就可以根據自己設計來剪裁板子，然后在mechanical層中畫好尺寸。在調用之前要注意：剛才所做的封裝應先追加到原理圖中對應元件的封裝中。接著就可以通過設計選項中的Import Changes form數字顯示溫度計PRJPCB彈出的工程變化訂單對話框中使變化生效并執行變化。但要注意：如果所做的封裝的焊盤與元件的引腳的標識符不同時將會出錯。在導出之后布局上可以根據情況而做適當的修改，然后合理布線并放置過孔和覆銅操作。PCB板的設計操作就基本完成了。

5 結語

在上文所述的關于數字顯示溫度計用protel2004繪制的原理圖、PCB板的方法、創建元件庫和封裝庫的操作及注意事項，是在學習protel2004后總結出來的方法和技巧，在以后的學習中將會對其有更深入的了解。

參考文獻

[1] 劉剛.Protel DXP 2004 SP2原理圖與PCB設計[M].北京：電子工業出版社，2014.

[2] 楊旭方.Protel DXP 2004 SP2實訓教程[M].北京：電子工業出版社，2010.

作者簡介：毛瑋英（1995-），女，河南洛陽人，河南大學學生，研究方向：通信工程。

（責任編輯：秦遜玉）