搜索
2-1第二章原理图设计2-2本章学习重点和难点电路板设计主要包括两个阶段：原理图设计和PCB设计。原理图设计是在原理图编辑器中完成的，而PCB设计是在PCB编辑器中进行的。只有原理图设计完成并经过编译、修改无误之后，才能进行PCB电路板的设计。原理图设计的任务是将电路设计人员的设计思路用规范的电路语言描述出来，为电路板的设计提供元器件封装和网络表连接。设计一张正确的原理图是完成具备指定功能的PCB电路板设计的前提条件，原理图正确与否直接关系到后面制作的电路板能否正常工作。此外，原理图设计还应当本着整齐、美观的原则，能清晰、准确地反映学生意图，方便日常交流。本章将通过指示灯显示电路和单片机最小系统这个两个实例，讲述原理图设计的方法和步骤。指示灯显示电路原理图如图2-1所示。单片机最小系统的原理图如图2-2所示。2-3本章学习重点和难点指示灯显示电路2-4本章学习重点和难点单片机最小系统2-52.1原理图设计的基本流程设置工作参数载入原理图库放置元器件元器件位置调整注解、修饰布线检查、修改新建原理图2-62.1原理图设计的基本流程一、新建原理图设计文件为了方便电路板设计文件的管理，在新建原理图设计之前，应当先创建一个设计数据库文件，然后再在该设计数据库文件下新建原理图设计文件。二、设置图纸区域工作参数图纸区域工作参数的设置指的是图纸大小、电气栅格、可视栅格和捕捉栅格等参数的设置，它们构成了学生进行原理图设计的工作环境。只有这些参数设置合理，才能有助于提高原理图设计的质量和效率。2-72.1原理图设计的基本流程三、载入原理图库在原理图设计过程中，放置的元器件全部来源于载入到原理图编辑器中的原理图库。如果原理图库没有载入原理图编辑器，那么在绘制原理图时就找不到所需的元器件。因此，在绘制原理图之前，学生应当先将需要的原理图库载入原理图编辑器中。需要注意的是，系统提供的原理图库涵盖了众多厂商、种类齐全的元器件，并非每一个原理图库在原理图的设计过程中都会用到。因此，应当根据原理图设计的需要只将所需的原理图库载入到原理图编辑器即可。2-82.1原理图设计的基本流程放置元器件指的是从原理图库中选择所需的各种元器件，并将其逐一放置到原理图设计中，然后根据电气连接的设计要求和整齐美观的原则，调整元器件的位置。一般地，在放置元器件的过程中，需要同时完成对元器件的编号、添加封装形式和定义元器件的显示状态等操作，以便为后面的电路板设计工作打好基础。四、放置元器件五、原理图布线原理图布线，指的是在放置完元器件后，用具有电气意义的导线、网络标号、电源和接地符号，以及端口等图件将元器件连接起来，使各元器件之间具有特定的电气连接关系，能够实现一某项电气功能的过程。2-92.1原理图设计的基本流程在原理图设计基本完成之后，可以在原理图上作一些相应的说明、标注和修饰，以增强原理图的可读性和整齐美观性。六、补充完善七、校验、调整和修改完成原理图设计和调整后，学生可以利用Protel99SE提供的各种校验工具，根据设定规则对原理图设计进行检验，然后再做进一步的调整和修改，以保证原理图的正确无误。2-102.2设置图纸区域工作参数定义图纸外观栅格参数设置自定义图纸外形在新建好原理图设计文件后，下一步就可以设置图纸区域工作参数了。图纸区域工作参数的设置包括图纸选项和一些参数的设置。其中，与原理图设计关系最密切的参数包括图纸大小和方向的设定、电气栅格、可视栅格和捕捉栅格等。本节中将对这些参数的设置作详细地介绍2-112.2设置图纸区域工作参数2.2.1定义图纸外观第一步：执行菜单命令【Design】/【Options…】，打开【DocumentOptions】（文档参数）设置对话框，如下图所示。2-122.2设置图纸区域工作参数2.2.1定义图纸外观第二步：设置图纸尺寸。将光标移至【StandardStyle】（标准图纸格式）选项，单击【Standardstyles】文本框后的按钮，在下拉菜单列表中选择“A4”即可将图纸尺寸设定为A4大小，如下图所示。2-132.2设置图纸区域工作参数2.2.1定义图纸外观第三步：设定图纸方向。对图纸方向的设定是在【Options】（选项）栏中完成的，该区域中包括图纸方向的设定、标题栏的设定及边框底色的设定等几部分。单击【Orientation】（方向）选项的按钮，在下拉列表框中选择【Landscape】（水平）选项即可将图纸的方向设定为水平方向，如下图所示。。2-142.2设置图纸区域工作参数2.2.1定义图纸外观第四步：设置【TitleBlock】（图纸标题栏）。单击【TitleBlock】选项后的按钮，在下拉列表中选择【Standard】（标准型）选项，即可将图纸的标题栏设置为标准型，如下图所示。2-152.2设置图纸区域工作参数2.2.1定义图纸外观第五步：设置【TitleBlock】（显示图纸标题栏）。选中【TitleBlock】选项前的复选框，复选框中为“√”表示选中该项，选中此项可以显示图纸标题栏。第六步：设置【ShowReferenceZones】（显示参考边框）。选中此项可以显示参考图纸边框。第七步：设置【ShowBorder】（显示图纸边框）。选中此项可以显示图纸边框。第八步：设置【ShowTemplateGraphics】（显示图纸模板图形）。选中此项可以显示图纸模板图形。2-162.2设置图纸区域工作参数2.2.1定义图纸外观第九步：设置【Border】（图纸边框的颜色）。单击【Border】选项后的颜色框，即可弹出如下图所示的【ChooseColor】（选择图纸边框颜色）对话框。第十步：设置【Sheet】（图纸的颜色）。2-172.2设置图纸区域工作参数2.2.2栅格参数设置栅格参数设置包括图纸栅格设置和电气栅格设置两部分。栅格参数设置的好坏与否直接影响原理图设计的效率和质量，比如电气栅格比捕捉栅格相差太大，则在原理图设计过程中就不易捕捉到电气节点，这样将会极大的影响绘图效率。图纸栅格的设定第一步：设置【Grids】（图纸栅格）。第二步：设置【ElectricalGrid】（电气栅格）。电气栅格设置2-182.2设置图纸区域工作参数2.2.3自定义图纸外形如果在绘制原理图的过程中，系统提供的图纸类型不能满足原理图设计的需要，则可以自定义图纸的外形。自定义图纸格式的方法是：选中文档参数设置对话框中【CustomStyle】（自定义样式）栏中【UseCustom】（自定义图纸大小）前的复选框，然后在各选项后的文本框中输入相应的值即可，如下图所示。2-192.3载入原理图库在原理图设计中，元器件通常叫做原理图符号。原理图符号代表着实际元器件的引脚电气分布关系。为了方便原理图符号的管理，Protel将所有的元器件按制造厂商和元器件的功能进行分类整理，将具有相同特性的原理图符号存放在一个文件中。原理图库文件就是存储原理图符号的文件。Protel99SE作为专业的计算机辅助电路板设计软件，常用元器件的原理图符号，都可以在Protel99SE的原理图库中找到。学生在放置元器件时只需在原理图库中调用所需的原理图符号即可，而不需要逐个去制作原理图符号。因此，在正式绘制原理图之前，应当先载入原理图库文件。还有一点需要提醒学生，对于某个原理图设计，可能只需要几个原理图库就可以完成原理图设计，只需把这几个原理图库载入到原理图编辑器即可，而不必载入所有的原理图库。这样做可以减轻系统运行负担，加快运行速度。2-202.3载入原理图库【MiscellaneousDevices.ddb】：该库文件包含常用的元器件，比如电阻、电容和二极管等元器件。【ProtelDOSSchematicLibraries.ddb】：该库文件包含一些通用的集成电路元器件，在该设计数据库文件中还包括了多个原理图库文件，如下图所示。2-212.3载入原理图库第一步：在原理图编辑器中，单击按钮，将原理图编辑器管理窗口切换到浏览原理图管理窗口。第二步：单击【Browse】栏右下方的下拉按钮，在下拉列表中选择【Libraries】（原理图库文件），切换至浏览原理图库的状态。第三步：在原理图编辑管理窗口中，单击按钮，打开【ChangeLibraryFileList】（载入原理图库）对话框，如下图所示。2-222.3载入原理图库第四步：单击【查找范围】文本输入框后的下拉按钮，将硬盘空间指向原理图库所在的位置。系统提供的原理图库文件在安装目录下：“…\DesignExplorer99SE\Library\Sch\…”。第五步：在系统提供的原理图库列表中选择原理图库文件“MiscellaneousDevices.ddb”和“ProtelDOSSchematicLibraries.ddb”，分别单击按钮将这两个库文件添加到【SelectedFiles】（选中的原理图库文件）栏中，结果如下图所示。2-232.3载入原理图库第六步：单击按钮，结束添加库文件操作，则添加原理图库后的原理图管理窗口，如下图所示。2-242.4放置元器件放置元器件的方法主要有以下几种：利用菜单命令【Place】/【Part…】放置元器件；利用快捷键P/P放置元器件；利用放置工具栏中的按钮放置元器件；利用原理图符号列表栏放置元器件。2-252.4放置元器件2.4.1利用菜单命令【Place】/【Part…】放置元器件→→→2-262.4放置元器件2.4.2利用快捷键P/P放置元器件→2-272.4放置元器件2.4.3利用放置工具栏中的按钮放置元器件利用放置工具栏中的按钮也可以放置元器件。单击原理图编辑器放置工具栏中的按钮，即可打开放置元器件对话框，其后的操作与执行菜单命令放置元器件和按快捷键放置元器件的操作完全相同。2-282.4放置元器件2.4.4利用原理图符号列表栏放置元器件→→→→2-292.4放置元器件2.4.5删除元器件执行菜单命令【Edit】/【Delete】。此外，也可以使用快捷键E/D。当鼠标变为十字形状后，将光标移到要删除的元器件上，单击左键即可将该元器件删除。删除一个元器件也可以先选中待删除的元器件，此时元器件的周围会出现虚线框，然后按Del键，也可以删除选中的元器件。在进行各种操作时，鼠标与键盘相配合会大大简化工作步骤，提高工作效率。学生在今后的实践中应当学会鼠标与键盘的配合使用。1.删除一个元器件2-302.4放置元器件2.删除多个元器件→2-312.5调整元器件位置调整元器件位置的方法：•移动元器件；•旋转和翻转元器件；•排列和对齐元器件。2-322.5调整元器件位置调整元器件的位置2-332.5调整元器件位置2.5.1移动元器件移动单个元器件移动多个元器件2-342.5调整元器件位置2.5.2元器件的旋转和翻转为了方便布线，有时还要对元器件进行旋转。旋转元器件时主要利用以下快捷键对元器件进行旋转。Space键（空格键）：使元器件旋转。每按一次Space键，被选中的元器件逆时针旋转90°。X键：使元器件水平翻转。每按一次X键，被选中的元器件左右对调一次。Y键：使元器件上下翻转。每按一次Y键，被选中的元器件上下对调一次。2-352.5调整元器件位置元器件的旋转→→→→元器件的翻转→2-362.5调整元器件位置2.5.3图件的排列和对齐在大多数场合下，整齐总是能够给人以美的感觉，原理图也是如此。为了画出精美的原理图，我们应该注意原理图上图件的排列和对齐。如果仅依靠手动进行排列对齐，则工作效率太低，而且效果也不是十分令人满意。Protel99SE提供了一系列排列和对齐的工具使学生可以方便地进行这项工作。在Protel99SE中，图件排列和对齐的方式有左对齐（AlignLeft）、右对齐（AlignRight）、水平中心对齐（CenterHorizontal）、顶端对齐（AlignTop）、底端对齐（AlignBottom）、垂直中心对齐（CenterVertical）、水平匀布（DistributeHorizontally）、垂直匀布（DistributeVert