基于Protel 2004DXP的電子線路設計

◆崔玉美

基于Protel 2004DXP的電子線路設計

◆崔玉美

Protel 2004DXP以其強大的功能特點，受到廣大電子工程師的青睞。以學生實訓制作的秒表電路設計為例，介紹PCB電路板的設計過程及軟件使用過程中的技巧和注意事項。

Protel 2004DXP；電子線路設計；PCB；EDA

10.3969/j.issn.1671-489X.2016.12.012

1　前言

隨著計算機技術和電子技術的不斷發展，EDA（Electronic Design Automation）軟件已經成為人們進行電子電路設計不可或缺的工具。利用這些輔助設計軟件，可以在計算機上完成電子產品的電路設計、性能分析和印制電路板設計整個過程，極大提高電子線路設計的效率和設計質量，為電子工程師提供便捷。

在眾多的EDA軟件 中，Protel是廣大電子工程師應用最多的一款軟件。為了適應技術的不斷發展，Altium公司先后推出不同版本的Protel軟件，2004DXP是經典版本。

2　Protel 2004DXP的特點

Protel 2004DXP以全新的設計理念，提供了一套完全集成的設計工具，界面友好，操作簡單易學，功能強大，因而得到廣泛應用。它的主要特點：1）打破傳統的設計工具模式，提供以項目為核心的設計環境；2）能夠在原理圖階段進行數模混合電路仿真和信號完整性分析；3）支持FPGA設計和PLD設計，并提供強大的VHDL仿真和綜合功能；4）提供先進的自動布局布線功能；5）真正實現PCB制造的CAM系統［1］。

3　利用Protel 2004DXP設計電路的流程

一個完整的電路設計是指一個電子產品從功能分析、設計思路、可行性驗證到電路原理圖設計、印制電路板制作、調試測試一直到最后產品形成的全過程。利用Protel 2004DXP設計電路大致要有以下幾個步驟：

創建PCB項目→繪制電路原理圖→ERC檢查→設計PCB電路板→DRC檢查→打印電路板圖→電路板制作

4　秒表的設計

繪制電路原理圖 電路原理圖的設計是整個電路的設計基礎，首先要設計出高質量的原理圖，才能為后期的PCB制作奠定好的基礎。

首先創建一個項目（秒表.Prjpcb），在項目上點擊右鍵追加新文件schematic（秒表.Schdoc），在編輯區會自動打開一張空白的圖紙，然后就是放置需要的各種元器件。在放置元器件之前要加載元器件庫，因為Protel的各種元器件按功能或廠家分放在不同的文件中，在畫圖時要根據需要加載不同的元件庫。當然有些時候要用到的元器件在軟件提供的library中可能找不到，這就要根據實際用到元件的引腳、外形等自己去創建元件。比如下面用到的80C51，就需要去創建圖形符號和封裝。

加載好元件庫，放置秒表電路所需的元器件，調整好相對位置，放置連接導線。繪制好的原理圖如圖1所示。而言之，不管運用何種教育技術，不論教育技術如何先進，最終的落腳點和評價標準應該回歸到能否優化學生的學習效果，提高學生的學習能力，促進學生可持續性發展。

作者：崔玉美，上海城市管理職業技術學院副教授，研究方向為電工電子和EDA技術的教學與科研（200438）。

4　結語

教育信息技術具有無可比擬的優勢，將不斷發展的教育信息技術運用于課堂教學是不可逆轉的趨勢，并對原有的大學英語課堂生態產生重大影響。筆者認為在研究課堂生態時，研究者應以信息化語境為契機，科學、合理、有效地整合信息技術與高校教學，建立生態良好、發展持續、共生共贏的大學英語教學體系。■

［1］沈家模.信息化與社會主義市場經濟［J］.情報科學，1993（3）：29-36.

［2］秦如祥.教育信息化的概念、特征和目的［J］.理論探索，2004（3）：63-64.

［3］范坤.廣東省義務教育信息資源優化配置研究［D］.武漢：華中師范大學，2011.

［4］劉長江.信息化語境下大學英語課堂生態的失衡與重構［D］.上海：上海外國語大學，2013.

［5］陳堅林.計算機網絡與外語課程的整合：一項基于大學英語教學改革的研究［M］.上海：上海外語教育出版社，2010：194-195.

［6］吳鼎福，諸文蔚.教育生態學［M］.南京：江蘇教育出版社，2000：206.

圖1　秒表原理圖

圖2　ERC檢查

原理圖繪制好后，很難保證沒有電氣連接方面的錯誤，因此必須對設計好的原理圖進行電氣規則（ERC）檢查，如圖2所示。每個人繪制的原理圖出現的問題都可能不一樣，在設計好的原理圖中找出Messages對話框中對應的錯誤并進行改正，要保證原理圖正確無誤。一個正確的原理圖設計好之后，可以輸出各種報表，如網絡表、元器件序列表等。

設計PCB電路板 首先要在項目文檔（秒表.Prjpcb）上點擊右鍵追加新文件PCB（秒表.Pcbdoc），在編輯區會自動打開一張空白的PCB文檔；要先規劃電路板和大致的形狀，然后加載原理圖的網絡表，執行菜單設計/Import Changes From秒表.Prjpcb，將會彈出工程變化訂單［2］；執行變化后，在PCB編輯區就可以看到網絡表和元器件的封裝已經加載到電路板中。

但是元器件布局很不合理，甚至有些重疊，根本無法完成布線操作，所以首先要對元器件進行布局，合理的布局是PCB板成功布線的關鍵。

Protel 2004DXP提供了自動布局和手動布局兩種元件布局方法。首先進行自動布局，然后手動調整不合理的地方，布局前后的PCB板如圖3、圖4所示。

圖3　布局前的PCB板

圖4　布局后的PCB板

圖5　完成的秒表PCB電路板

圖6　DRC檢查

接下來就要根據設計要求設置布線規則，完成PCB的布線。本例要求單面布線，地線和電源線為30 mil，一般線寬為20 mil。Protel 2004DXP的布線功能同樣提供了自動布線和手動布線兩種方法。先執行菜單自動布線全部對象，軟件會自動對PCB板的元器件按照設定的規則進行布線；如果布局合理，電路又不是很復雜的話，基本上1分鐘左右就可以布線完畢，之后再手動調整不合理的線條。

當然，還可以根據需要對PCB板進行補淚滴和覆銅處理等。畫好的電路板如圖5所示。

電路板的制作 PCB電路板設計好之后，要進行DRC檢查。在工具菜單下選擇設計規則檢查，彈出圖6對話框，根據需要勾選對話框中相應的項目，運行DRC檢查，如果有違反設計規則的項目，會彈出錯誤信息對話框［3］。根據提示修改相應的問題，確保無誤，就可以輸出各種作業文件了，比如PCB信息報表、網絡狀態報表等；也可以按層打印PCB板，用于電路板制作、焊接和調試等。

5　軟件使用過程中的技巧及注意事項

軟件的使用過程中，特別是初學者，軟件使用不夠熟練，如果操作不當，可能會出現一些不必要的麻煩，影響軟件的正常使用和設計的順利進行。

1）原理圖繪制過程中，要注意電氣對象和非電氣對象的區別。如用于元件引腳之間連接的是導線，一定注意不能是繪圖工具中的直線，直線是沒有電氣屬性的，否則導入到PCB環境中時，元件的引腳是沒有網絡連接的。

2）在原理圖中所有用到的元器件均應按類型命名或編號，不能出現某個元件的名字為“？”，否則在調入網絡表時元件的引腳找不到對應的網絡標簽。這個問題是初學者經常碰到的。

3）如果原理圖中要用到總線，要注意總線上網絡標簽的書寫方式，如AD［0..7］，中間為兩個英文的標點，出現這個錯誤有時是很難發現的。

4）Protel 2004DXP軟件是以項目為核心的，所有文件（包括*.SCHDOC和*.PCBDOC）要在一個指定的工程項目文件（*.PRJPCB）下，不能是自由文檔Free Document，否則在把網絡表調入PCB環境時會找不到對應的文件［4］。

5）在PCB板布局時，若元器件較多，建議先進行自動布局，利用軟件先大致將器件排列一下，再進行手動布局。

6）如果項目中有元器件需要自己制作，在繪制原理圖形符號時，引腳的順序不一定按實際元件引腳的順序放置，一般為了在繪制原理圖時連線方便，都是按功能放置引腳。然而需要注意的是，引腳標號和功能一定要和實際元器件相同。

6　結束語

Protel 2004DXP以其強大的設計功能、簡單易操作等優點，得到非常廣泛的應用。當然，設計出一款好的電子產品也不是一件容易的事情，要反復操作實驗，在實踐中不斷積累經驗，方能快速又準確地設計出合格的PCB板。■

參考文獻

［1］劉剛.Protel DXP2004 SP2原理圖與PCB設計［M］.北京：電子工業出版社，2010.

［2］王正勇.Protel DXP 實用教程［M］.北京：高等教育出版社，2008.

［3］張義和，陳敵北，周金圣.例說Protel2004［M］.北京：人民郵電出版社，2006.

［4］張睿，趙艷華，劉志剛.精通Protel Dxp2004電路設計［M］.北京：電子工業出版社，2007.

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1671-489X（2016）12-0012-03