电子线路CAD课程设计.doc

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郑州航空工业管理学院

结 课 设 计（论文）

2011 级 通信工程 专业 1113074 班级

课 程 电子线路CAD
姓 名 学号
指导教师 王 娜

二О一 三 年 十一 月 十七 日
30

目录
一 抄画电路原理图 1

二 集成库制作 7

2.1 原理图元件库元件制作 7

2.2 零件封装库零件制作 9

三 电路原理图设计及PCB制作 12

四 设计分析与心得体会 29

五 参考文献 30

第一题 抄画电路原理图
1. 先在指定硬盘根目录下，新建一个以自己名字学号命名的设计文件，将所建立的项目文件存入该文件夹中。
具体步骤：【文件\新建\工程\PCB工程】，再将“PCB_Project1.PrjPCB”改为“杨占彪111307433.PrjPcb”，如图1-1。

图1-1 新建PCB工程（一）
2. 在考生的设计文件下新建一个原理图子文件，文件名为：原理图设计.SchDoc，
具体步骤：【文件\新建\原理图】，再将“sheet1.SchDoc”改为“原理图设计.SchDoc”，如图1-2。

图1-2 新建PCB工程（二）
3. 设置图纸大小为1200*1000，X区域数是5，Y区域数是3。
具体步骤：【设计\文档选项\图纸选项】，再将定制类型下的使用定制类型后打上“√”，再在定制宽度后填上1200，定制高度后填上1000，X区域计数后填上5，Y区域计数后填上3。刃带宽默认值为20。如图1-3。

图1-3 修改图纸大小

4. 按图1-4尺寸及格式画出标题栏，填写标题栏内文字（注：尺寸单位为：mil）；

图1-4

具体步骤：
① 去掉标题栏：方法为：打开“设计\文档选项”，去掉“图纸明细表”前面的“√”。
在“设计\文档选项\图纸选项”页面下设置图纸大小为A4，水平放置，上图中写出的文字，如：“姓名、班级、出生年月日……评卷人” 都用汉字输入法输入。
② 先用实用工具箱”中的图标“”画线，按照题目要求做一个尺寸与其一致的表格。尺寸可以参考左下角的数值，如果用系统默认的单位每一小格是10mil。
③ 标题栏中“=Organization”等特殊字符串所代表的各项内容均要从“设计\文档选项\参数”界面 的“数值”一栏中输入，方法：将“*”去掉，然后按标题栏中的要求输入相应内容。即：在“=Organization”中输入所在单位：郑州航空工业管理学院，在“=Address1”栏的中输入姓名：×××，在“=Address2”中输入身份证号码，在“=Address3”中输入准考证号码，如图1-6。

图1-6 参数设置

④ 再点击“实用工具箱”中的图标“”，按键盘左侧的“Tab”，点击“注释\文本”右侧的下拉菜单，分别选择“=Organization”、“=Address1”、“=Address2”、“=Title”、 “=DocumentName”、“=SheetNumber” 、“=Sheettotal” 、“=CurrentTime”和“=CurrentDate”等特殊字符串，并将其放入标题栏中相应的位置。如图1-5。

图1-5 标题栏

注意：
① 要实现上述②的转换，必须将“系统主选单图标\原理图优先设计\Schematic\Graphical Editing\选项”中的第3项“转换特殊字符串（V）”前面画上“√”。如图1-7。
② 填写完标题栏后，要将“汉字输入”转化为“英文EN”的形式。

图1-7 转换特殊字符串

5. 按照附图一内容画图；
具体步骤：【点击鼠标右键\放置\元件】，在元件库中找到需要用的元件并放到原理图中相应地方，在放置元件之前按住Tab键出现元件属性清单，修改元件属性，然后用工具栏中的“”将各元件连接，如果找不到的元件可以在元件库中点击，不过效率较低；用标记线路，用分别标记接地和电源，用放置端口；放置元件如图1-8，成品图如图1-9。

图1-8 放置元件

图1-9 成品图

6. 生成材料清单及网络表；
具体步骤：【设计\工程的网络表\Protel】生成网络表，如图1-10。
具体步骤：【报告\Bill of Materials\输出】生成材料清单，如图1-11。

图1-10 网络表

图1-11 材料清单

第二题 集成库制作
2.1 原理图元件库元件制作
⒈ 按照附图二提供的内容，设计一集成库以自己的学号命名，如：111307433.Libpkg；
具体步骤：【文件\新建\工程\集成库】建立一个集成库，并将名字改为“111307433.Libpkg”保存在第二题的文件夹下。如图2-1。
⒉ 创建原理图元件库为1.Schlib，并添加元件TCN75。如图2-2。
具体步骤：【鼠标右键\放置\矩形】先画元件的外部轮廓，接着【鼠标右键\放置\引脚】，将元件引脚放到轮廓边，在放置引脚前按下Tab键修改引脚属性。如图2-3。
完成元件制作后及时保存，成品如图2-4。

图2-1 新建集成库

图2-2 自建元件TCN75

图2-3 修改引脚属性

图2-4 元件TCN75成品图

2.2 零件封装库零件制作
具体步骤：【文件\新建\库\PCB库】，再在PCB Library空白处【单击鼠标右键\组件向导】，
这里采用封装向导来制作，采用向导制作精度高，方便快捷，符合要求且与实际的误差小。在元件模式下选择SOP，点击下一步。接着修改长和宽以及元件的外部轮廓的大小，具体如下：

图2-5 元件制作向导（一）

图2-6 元件制作向导（二）

图2-7 元件制作向导（三）

图2-8 元件制作向导（四）

图2-10 元件制作向导（六）
图2-9 元件制作向导（五）

图2-11 元件制作向导（七）

完成PCB封装后，保存为“2.Pcblib”，此时在PCB Library内应该显示如图2-12，然后将这个PCB封装添加到原理图元件库，从图2-13可以看出在PCB Library内应该有一个名字为MSOP8的元件封装，在SCH Library内的封装正是这个MSOP8，原理图元件为TCN75，它的原理图为中间显示的部分，封装为下部显示的部分。这时需要把“111307433.LIBPKG”编译成“111307433.IntLib”就可以在原理图中使用了。
编译的具体步骤为：【右键点击“111307433.LIBPKG”/编译 】

图2-12 PCB封装成品图

图2-13 PCB元件库与原理图元件库比较

第三题 电路原理图设计及PCB制作
1. 先根据题目要求画原理图，由于555定时器具有定时功能，故在此选用555定时器作为主控器件。555定时器的计算公式为：，这里选用国家标称电阻及电容，电阻为精度为5%的碳膜电阻，电容为E96系列的电解电容，值为110uF。成品如图3-1。
具体步骤：【创建PCB工程/添加原理图文件/添加元件】

图3-1 延时电路成品图

2. 稳压电路采用LM317，它是一种输入电压大，输出电压较稳定的三段集成式稳压器件，其计算公式为，其中为可变电阻，为固定电阻，这里我们选用的可变电阻，的阻值选用1k的电阻。只需适当更改可变电阻值就可以改变输出电压大小。成品如图3-2。

图3-2 稳压电路成品图

⒊ 自动注释元器件，采用自动注释方便快捷高效。
具体步骤：【工具/注释/更新修改列表/接受更改】，更改后的元件注释中的“？”全部被相应的数字代替，具体如图3-3，生成后的原理图如图3-4。

图3-3 注释元件

图3-4 电路总图

⒋ 更新到PCB板
具体步骤：① 电路原理图ERC电气规则检测【工程\】如果没有错误则不会弹出Messages窗口，如果有错误则需要修改，可以在该错误上双击鼠标找到错误原因，方便修改。如图3-5，修改后（没有错误）Messages窗口没有消息，如图3-6。
② 在PCB板显示元件参数【在PCB板中点击\优先选项\PCB\Editor\Defaults\Component\编辑值】，将注释下隐藏后的“√”去掉，点击确定就可以使元件参数在PCB板显示。
③ 【设计\\使更改生效\执行更改】，如果在生成PCB板的时候没有错误，则在状况栏中显示的是“√”，如果有错，则显示的是“×”，需要修改。如图3-7，图3-8。

图3-5 电路原理图ERC电气规则检测（一）

图3-6 电路原理图ERC电气规则检测（二）

图3-7 更新到PCB板（一）

图3-8 更新到PCB板（二）

5． 调整PCB板布局
具体步骤：在PCB板中点击工具栏中的找到该电路后，按住鼠标左键并将其拖动到PCB板的黑色区域内，用键盘上的空格键可以调整元件的角度使其与其他元件的连线最短，按照信号流向合理布局，即按照从上到下，自左向右的顺序排列元件，并且在Keep-Out Layer层用下的画出布线区域边界，如图3-9，调整好的电路如图3-10。

图3-9 画板子电气边界

图3-10 调整好的PCB板

6． 设置PCB布线规则
具体步骤：① 设置全板的安全间距为10mil【自动布线\全部\编辑规则\Electrical\Clearance\Clearance】,在约束中将线宽改为10mil，设置安全间距如图3-11。

图3-11 设置安全间距

② 设置VCC、GND设定布线宽度为30mil，其他ALL均为15mil；并设定布线优先等级 VCC>GND>ALL【自动布线\全部\编辑规则\Routing\Width】，单击鼠标右键，新建规则，在网络中选择相应的网络，在约束下修改线宽，如图3-12，在编辑完成线宽后需要修改优先级，【自动布线\全部\编辑规则\Routing\Width\优先权】,将需要先布的线调整到上面，如图3-13。

图3-12 线宽设置

图3-13 调整优先权

③ 设置电路板布线为双面板形式【自动布线\全部\编辑规则\Routing Layers\Routing Layers】,将激活的层下的两个层后的方框中的“√”打上，如图3-14。

图3-14 双层布线设置

④ 以最短距离方式实施布线【自动布线\全部\编辑规则\Routing Topology\Routing Topology】，在拓扑结构中选择Shortest，如图3-15。

图3-15 最短距离布线

7． PCB布线和修改
① 用自动布线命令对全板布线【自动布线\Route All】，如图3-16，这里需要注意图中有一处为100%的地方（图中标注处），表示全部布线。

图3-16 自动布线

② 重新定义PCB板形状【设计\板子形状\重新定义板子外形】，然后将板子的外形画出，如图3-17。

图3-17 重新定义PCB板形状

③ 对必要的标注性文字进行添加，并在电路板Top Overlay层上添加个人姓名（汉语拼音）及日期【选择工具栏中的\按住Tab键】，在弹出的属性框中将需要添加的文字加入，如图3-18。

图3-18 添加标注性文字

8． 电路原理图ERC电气规则检测及电路PCB板信息DRC检测
① 电路原理图ERC电气规则检测，见第4步第①项。
② 在PCB板中【工具\设计规则检查\运行DRC】，检查结果如图3-20所示，注意到Warnings:0 RuleViolations:0,表示没有DRC错误，图3-21表示DRC检测的细节。

图3-19 DRC检测(一)

图3-20 DRC检测(二)

图3-21 DRC检测(三)

9．生成制板所需Gerber File和NC Drill Files；
① 生成制板所需Gerber File,在PCB板中【文件\制造输出\Gerber Files】，在层选项卡中将用过的层打上“√”，点击确定。如图3-22。

图3-22 生成制板所需Gerber File（一）

图3-23 生成制板所需Gerber File（二）

图3-24 生成制板所需Gerber File（三）

图3-25 生成制板所需Gerber File（四）

② 生成制板所需NC Drill Files，在PCB板中【文件\制造输出\NC Drill Files】，选项采用默认选项不用修改，点击确定后即可生成DC Drill Files，成品如图3-26。

图3-26 生成制板所需NC Drill Files

四 设计分析与心得体会
  正所谓“纸上得来终觉浅，觉知此事要躬行。”学习任何知识，仅从理论上去求知，而不去实践、探索是不够的。在学习protel2004的过程中，我们在王老师指导和帮助下，从一开始什么都不懂到现在的基本掌握，从理论学习到自己动手操作实践，一步一步，我们朝着更高的方向迈进。下面，就我在学习过程中的一些问题和想法，谈谈我的学习的心得体会： 
第一，电子线路CAD是一门考验动手能力的课程。正像大家所说，电子线路CAD是我们从事电子信息工程类专业人员必须掌握一门重要的基本工具，其重要性不言而喻。既然如此的重要，对我们来说，其要求肯定也不是掌握一点理论知识、书本经验，而是掌握其实际应用的货真价实的动手能力。只有真正的动手操作，才可以将理论联系实际，将课本上的理论知识转化为一种实际动手操作能力，从而彻底地掌握它。 
第二，电子线路CAD是一门考验大家耐心和细致的课程。众所周知，电子信息行业涉及面极广，所应用的知识更是种类繁多，如果从事这方面的工作，对从业者的细致耐心的考验是必不可少的。然而，在学习的过程中，我们被要求要认真细致的完成作业和实践课程，这为我们以后从事这一方面的工作打下良好的基础，养成严谨审慎的科学态度。例如最简单的电气连接的检验，虽然是基础的问题，却是我们必须注意的问题。 
通过这次课程设计使自己明白了原来的那点知识是非常欠缺的，要学习的东西还很多，通过这次课程设计，明白学习是一个长期积累的过程，在以后的工作和生活中都应该不断的学习，努力提高自己的知识和综合素质。希望以后像这样的课程设计在多一点。 

五 参考文献
[1] 鲁捷等. Protel2004电路设计.北京:清华大学出版社,2008.
[2]  康华光．电子技术基础（模拟部分）.北京:高等教育出版社,2006． 
[3]  Stephen Prata．Primer Plus．技桥工作室译．北京:人民邮电出版社,2003． 
[4]  康华光．电子技术基础（数字部分）.北京:高等教育出版社,2006． 
[5]  邵群涛.电气制图与电子线路CAD[M].北京:机械工业出版社,2005.