EDA实训报告.docx
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EDA实训报告
合肥学院
课程设计报告
题目：
光耦输入板的PCB板图设计
系别：
电子信息与电器工程系
专业：
通信工程
班级：
08通信
（2）班
学号：
0805070274
姓名：
刘森
导师：
史浚、段惠敏
成绩：
________________________
2010年9月12日
课程设计任务书
设计
题目
光耦输入板的PCB板图设计
设计类型
应用型
导师姓名
史俊
段惠敏
主要内容及目标
1完成CPLD1032E的实验电路板配套的光耦输入板的原理图及其PCB板图的设计；
2完成电路原理图元器件库的设计，PCB板图封装库设计；
具有的设计条件
计算机及protel99se软件。
计划学生数及任务
08通信工程2班：
任务：
①绘制电路原理图
②电路原理图元器件库的设计
③PCB板图设计
④PCB板图封装库设计
计划设计进程
1、从接题开始收集资料、准备设计
2、学习电路原理图的绘制及PCB板图制作方法
3、完成设计任务，同时编写设计报告
参考文献
1、《Protel99SE电路原理图与PCB设计及仿真》，机械工业出版社，作者：
清源科技
2、《电路设计与制版protel99高级应用》，老虎工作室赵晶编著，人民邮电出版社
3、《protel电路原理图与pcb设计108例》，李华嵩编著，中国青年出版社
目录
光耦输入板的PCB板图设计4
摘要4
关键字4
引言：
4
设计思路4
原理图设计流程5
一、新建一个设计库6
二、常用工具栏的打开7
三、设计图纸大小7
四、建立原理图元件库7
五、添加元件库8
六、添加元件8
七、编辑元件10
八、连接电路11
九、ERC电气规则检查11
创建网络表12
产生网络表的步骤12
PCB板图设计13
一、新建PCB文件13
二、规划电路板13
三、设置PCB电路参数16
四、装入元件库16
五、网络表与元件的装入16
六、自动布线（不要相信自动布线，自动布线只是传说。
）17
七、手工调整布线18
八、覆铜19
九、电气规则检查19
总结和体会：
20
光耦输入板的PCB板图设计
摘要：
随着计算机技术的发展与应用，电脑软件越来越多的应用到电路设计中，诸如：
Protel，Multisim等，这些软件的应用使得电路设计更加的方便，它们的仿真功能更是使得电路设计更好的与实际结合。
Protel是当今电子行业中常见的EDA工具，能够完成电路图的设计、PCB板的制作与仿真。
本课程设计将从光耦输入板的原理图设计及其印刷板电路板（PCB）的制作加强对Protel99SE的学习与应用。
关键字：
Protel99SE，电路设计，光耦输出，PCB
引言：
Protel99SE是由早期Protel版本发展而来的基于Windows95/98/200环境下的新一代电路原理图辅助设计与绘制软件，其功能模块主要包括电路原理图设计、印制电路板设计、可编程逻辑设计等。
它采用数据库的管理方式，是一款非常好用而且实用的电路设计软件。
本次课程设计就是由它来完成。
设计思路
一般而言，设计电路板最基本的过程可以分为三大步骤。
1、电路原理图的设计
电路原理图的设计主要是PROTEL99的原理图设计系统（AdvancedSchematic）来绘制一张电路原理图。
在这一过程中，要充分利用PROTEL99所提供的各种原理图绘图工具、各种编辑功能，来实现我们的目的，即得到一张正确、精美的电路原理图
2、产生网络表
网络表是电路原理图设计（SCH）与印制电路板设计（PCB）之间的一座桥梁，它是电路板自动布线的灵魂。
网络表可以从电路原理图中获得，也可从印制电路板中提取出来
3、印制电路板的设计
印制电路板的设计主要是针对PROTEL99的另外一个重要的部分PCB而言的，在这个过程中，我们借助PROTEL99提供的强大功能实现电路板的版面设计，完成高难度的等工作。
原理图设计流程
原理图的设计可按下面过程来完成
1、设计图纸大小
Protel99/Schematic后，首先要构思好零件图，设计好图纸大小。
图纸大小是根据电路图的规模和复杂程度而定的，设置合适的图纸大小是设计好原理图的第一步
2、设置Protel99/Schematic设计环境
设置Protel99/Schematic设计环境，包括设置格点大小和类型，光标类型等等，大多数参数也可以使用系统默认值
3、放置零件
用户根据电路图的需要，将零件从零件库里取出放
置到图纸上，并对放置零件的序号、零件封装进行定义和
设定等工作
4、对原理图布线
利用Protel99/Schematic提供的各种工具，将图纸上的元件用具有电气意义的导线、符号连接起来，构成一个完整的原理图
5、调整线路
将初步绘制好的电路图作进一步的调整和修改，使得原理图更加美观
6、报表输出
通过Protel99/Schematic提供的各种报表工具生成各种报表，其中最重要的报表是网络表，通过网络表为后续的电路板设计作准备
7、文件保存及打印输出
最后的步骤是文件保存及打印输出
一、新建一个设计库
1、启动Protel99
2、选取菜单File/New来新建一个设计库，出现新建对话框。
DatabaseFileName处可输入设计库存盘文件
名，点击Browse...改变存盘目录。
想用口令保护所设计的文件，可点Password选项卡，再选Yes。
3、选取File/New...打开NewDocument对话框，选取SchematicDocument建立一个新的原理图文档。
4、双击新建的原理图文件图标，既进入原理图编辑模式
设计导航
如果当前设计管理器导航现在处于打开状态，执行菜单View/DesignManager命令可以关闭设计导航，反之为打开。
设计管理器以树状列表形式显示，用户可以通过设计导航进行很方便地进行设计管理操作，
通过设计管理导航，我们可以很清楚地查看当前设计平台上设计数据库的情况，也可以导入其他数据库到当前设计平台中。
打开设计管理导航也可以使用鼠标单击工具条上的
按钮来实现。
二、常用工具栏的打开
常用工具栏的打开方式为：
执行菜单View/Toolbars命令，在展出的级连菜单上单击鼠标左键即可
图样的放大与缩小
在绘图的过程中，我们经常要多方位的观察图纸，因此放大和缩小显示状态就成了我们最常用的功能。
常用的操作方法如下：
（1）放大：
按PageUP键
（2）缩小：
按PageDown键
（3）归中按Home键，将原来光标的图样位置，移到工作区域中心位置显示。
（4）移动当前位置
按Up键可以上移当前查看图样的位置，按Down键可以下移当前查看图样的位置，Left和Right依此类推
三、设计图纸大小
1、选择标准图纸
执行菜单中的Ddesign/Options命令，系统将弹出DocumentOptions对话框，并在其中选择SheetOptions选项卡进行设置
2、如需要自定义图纸大小，必须设置CustonStyle栏中选中UseCuston复选框，以激活自定义图纸功能。
四、建立原理图元件库
•在实际操作中，因为Protel99附带的元件库过于庞大，而我们应用的元器件比较少，所以一般建议建立自己的标准库。
•打开原理图的时候，一般系统默认带了一个Miscellaneous
在Browse中切换到libraries。
•点击左下角的Edit，进入元件库编辑状态，复制库中的
MiscellaneousDevices.lib到自己的文件夹，作为私有库。
•根据自己的需要自己修改，添加元器件。
五、添加元件库
在放置元件之前，必须先将该元件所在的元件库载入内存才行。
如果一次载入过多的元件库，将会占用较多的系统资源，同时也会降低应用程序的执行效率。
所
以，通常只载入必要而常用的元件库，其它特殊的元件库当需要时再载入。
添加元件库的步骤如下：
1、双击设计管理器中的Sheet1.Sch原理图文档图标，打开原理图编辑器。
2、点击设计管理器中的BrowseSch选项卡，然后点击Add/Remove按钮，屏幕将出现“元件库添加、删除”对话框。
3、在自己的设计文件夹下选取元件库文件，然后双击鼠标或点击Add按钮，此元件库就会出现在SelectedFiles框中，如图1－13所示。
4、然后点击OK按钮，完成该元件库的添加
六、添加元件
现在要将所有可能使用到的元件都放到空白的绘图页上。
通常用下面两种方法来选取元件。
1.通过输入元件编号来选取元件
做法是通过菜单命令Place/Part或直接点击电路绘制工具栏上的按钮，打开如图1－14所示的“PlacePart”对话框，然后在该对话框中输入元件的名称及属性。
2.从元件列表中选取
添加元件的另外一种方法是直接从元件列表中选取，该操作必须通过设计库管理器窗口左边的元件库面板来进行。
下面说明如何从元件库管理面板中取一个LED元件。
首先在面板上的Library栏中选取ProteldosschematicTTL.lib，然后在ComponentsInLibrary栏中利用滚动条找到LED并选定它。
接下来单击Place按钮，此时屏幕上会出现一个随鼠标移动的LED符号，按空格键可旋转元件，按下X或Y可在X方向或Y方向镜像，按Tab键可打开编辑元件对话框。
将符号移动到适当的位置后单击鼠标左键使其定位即可
3、放置自编元件
有很件在元多专用元器件库中是找不到的，如本电路中的TLP-521。
对于这些元器件，我们可以利用Protel提供的元件库编辑器进行编辑。
操作过程如下：
（1）首先在当前设计管理器环境下，执行菜单命令
File/new，系统将显示“新建文件”对话框。
（2）然后从对话框中选择原理图文件编辑器图标
（3）接着双击图标或单击OK按钮，系统便在当前设计器中创建了一个新元件库文档，此时，用户可以修改文档名。
（4）双击设计管理器中的电路原理元件库文挡图标，就
可以进入原理图元件库编辑工作界面
（5）创建一个元件
（6）把自编元件放到原理图中
元件创建完成后，用鼠标点击设计管理器中Place按钮，设计窗口切换到原理图编辑状态，同时出现一个随光标浮动的元件符号
4、放置电源与接地元件
常用工具拦的打开方法，执行菜单命令View/Toolbars,展出折叠菜单便出现WiringTools连线工具栏，VCC电源元件与GND接地元件有别于一般的电气元件。
它们必须通过菜单Place/PowerPort或电路图绘制工具栏上的按钮来调用，这编辑窗口中会有一个随鼠标指针移动的电源符号，按tab键，弹出powerport对话框，在对话框中可以编辑电源属性，在Net栏中修改电源符号的网络名称，在Style栏中修改电源类型，Orientation修改电源符号放置的角度。
电源与接地符号在Style下拉列表中有多种类型可供选择
七、编辑元件
Schematic中所有的元件对象都各自拥有一套相关的属性。
某些属性只能在元件库编辑中进行定义，而另一些属性则只能在绘图编辑时定义。
在将元件放置到绘图页之前，此时元件符号可随鼠标移动，如果按下〖TAB〗就可打开Part对话框。
“Attributes”选项卡中的内容较为常用，它包括以下选项。
1、Lib、Ref 在元件库中定义的元件名称，不会显示在绘图页中。
2、Footprint 封装形式。
应输入该元件在PCB库里的名称。
3、Designator 流水序号。
4、PartType 显示在绘图页中的元件名称，默认值与元件库中名称LibRef一致
5、SheetPath成为绘图页元件时，定义下层绘图页的路径
6、Part定义子元件序号，如与门电路的第一个逻辑门为1，第二个为2，等等
7、Selection 切换选取状态。
8、HiddenPins 是否显示元件的隐藏引脚
9、HiddenFields 是否显示“PartFields1-8”、“PartFields9-16”选项卡中的元件数据栏
10、FieldName 是否显示元件数据栏名称
改变元件的属性，也可以通过菜单命Edit/Change。
该命令可将编辑状态切换到对象属性编辑模式，此时只需将鼠标指针指向该元件，然后单击鼠标左键，就可打开Part对话框。
在元件的某一属性上双击鼠标左键，则会打开一个针对该属性的对话框。
如在显示文字U？
是双击，由于这是Designator流水序号属性，所以出现对应的PartDesignator对话框
注意事项：
在元件属性对话框中有Footprint即元件的封装一栏，我们按如下设置：
电阻的封装为AXIAL0.4、发光二极管的封装为LED、TLP521为DIP-16等。
在设定元件属性时，对Part选项应特别注意。
它是针对某些复合式封装的元件而设定的，如逻辑门、运算放大器等。
例如本实验电路中的74ls14由4组反向器组成，指定不同的元件，其引脚也随之发生变化。
Part选项选择1时，电路图上该元件的序号为U1A，其输入引脚为1，输出引脚为2，Part选项选择2时，电路图上的元件序号为U1B，其输入引脚为3，输出引脚为4，Part选项选择3时，电路图上的元件序号为U1，其输入引脚为5，输出引脚为6，依次类推。
八、连接电路
所有元件放置完毕后，就可以进行电路图中各对象间的连线（Wiring）。
连线的主要目的是按照电路设计的要求建立网络的实际连通性。
要进行操作，可单击电路绘制工具栏上的
按钮或执行菜单Place/Wire将编辑状态切换到连线模式，此时鼠标指针由空心箭头变为大下字。
只需将鼠标指针指向欲拉连线的元件端点，单击鼠标左键，就会出现一条随鼠标指针移动的预拉线，当鼠标指针移动到连线的转弯点时，单击鼠标左键就可定位一次转弯。
当拖动虚线到元件的引脚上并单击鼠标左键，可在任何时候双击鼠标左键，就会终止该次连线。
若想将编辑状态切回到待命模式，可单击鼠标右键可按下Esc键
九、ERC电气规则检查
Protel99se在产生网络表之前，可以利用软件来测试用户设计的电路原理图，执行电气法则的测试工作，以便能够找出人为的疏忽。
执行完测试后，能生成错误报告并且在原理图中有错误的地方做好标记，以便用户分析和修改错误。
电气规则检查可检查电路图中是否有电气特性不一致的情况。
例如，某个输出管脚连到另一个输出管脚就会造成信号冲突，未连接完整的网络标签会造成信号断线，重复的流水序号会使AdvancedSchematic无法分出不同的元件等。
以上这些都是不合理的电气冲突现象，ERC会按照用户设置以及问题的严重性分别以错误（Error）或警告（Warning）信息来提请用户注意。
创建网络表
我们绘制电路原理图的主要目的就是为了将设计电路转换出一个有效的网络表，以供其他后续处理程序（例如PCB程序或仿真程序）使用。
在由绘图页产生网络表时，使用的是逻辑的连通性原则，而非物理的连通性。
也就是说，只要是通过网络标签所连接的网络就被视为有效的连接，而并非需要真正的有连线将网络个端点实际地连接在一起。
网络表的内容主要为各元件的数据（流水序号、元件类型与包装信息）以及元件间网络连接的数据
产生网络表的步骤
1、执行菜单命令Ddsign/CreateNetlist
2、执行完菜单命令后，会出现如图1-51所示对话框。
里面
有些相关设置，我们暂且不管，用系统默认值即可
3、单对话框中的OK按钮，系统产生并以文件
的形式列出网络表，文件名默认与原理图一样，只是它
的扩展名如.net
PCB板图设计
一、新建PCB文件
1、选取File/New...打开NewDocument对话框，选取PCBDocument建立一个新的PCB文档
2、双击新建的PCB文件图标，即可进入PCB印制电路
3、画面的放大、缩小及相关操作
（1）当前窗口画面的放大和缩小
1）菜单命令:
放大——“View/ZoomIn”，缩小——“View/ZoomOut”；
2）键盘上的快捷键：
放大——[PageUp]，缩小——[PageDown]；
（2）在当前窗口中显示整张图纸
菜单命令：
“View/FitDocument”；
（3）选择画面的一个矩形区域放大
菜单命令：
“View/Area”；
（4）仅显示图纸中的印制电路板
菜单命令：
“View/FitBoard”；
（5）恢复上一次显示的画面
菜单命令：
“View/ZoomLast”；
若反复执行改命令，画面将在最近两个比例画面之间反复切换。
（6）以当前的光标为中心显示画面
1）菜单命令：
“View/Pan”；
2）键盘上的快捷键：
[Home]。
（7）画面的刷新
菜单命令：
“View/Refresh”；
二、规划电路板
在绘制电路板之前，用户要对线路板有一个初步的规划，比如说电路板采用多大的物理尺寸，采用几层电路板，是单层板还是双层板，各元件采用何种封装形式及安装位置等。
这是一项极其重要的工作，是确定线路板设计的框架。
1、设置板层
Protel99的PCB工作窗口提供了多达32层的绘图平面，通常可以完成16层印制电路板自动布线，用手工布线时甚至可达到20层以上，可以在任何层面上绘图。
Protel99把32层的绘图平面加上8个其它辅助层，分成几个不同类型的专用工作层面。
执行菜单命令Dedign/Options，系统将弹出DocumentOptions对话框，我们可以在对话框中选择所需要的工作层
各层面介绍
（1）SignalLayers（信号层）
Protel99提供了16个信号层：
Top（顶层）、Bottom（底层）和Mid1-Mid14（14个中间层）。
信号层就是用来完成印制电路板铜箔走线的布线层。
在设计双面板时，一般只使用Top（顶层）和Bottom（底层）两层，当印制电路板层数超过4层时，就需要使用Mid（中间布线层）。
（2）InternalPlanes（内部电源/接地层）
Protel99提供了Plane1-Plane4（4个内部电源/接地层）。
内部电源/接地层主要用于4层以上印制电路板作为电源和接地专用布线层，双面板不需要使用。
（3）MechanicalLayers（机械层）
机械层一般用来绘制印制电路板的边框（边界），通常只需使用一个机械层。
有Mech1-Mech4（4个机械层）
（4）DrkllLayers（钻孔位置层）
共有2层：
“DrillDrawing”和“DrillGuide”。
用于绘制钻孔孔径和孔的定位。
（5）SolderMask（阻焊层）
共有2层：
Top（顶层）和Bottom（底层）。
阻焊层上绘制的时印制电路板上的焊盘和过孔周围的保护区域。
（6）PasteMask（锡膏防护层）
共有2层：
Top（顶层）和Bottom（底层）。
锡膏防护层主要用于有表面贴元器件的印制电路板，这时表帖元器件的安装
工艺所需要的，无表帖元器件时不需要使用该层。
（7）Silkscreen（丝印层）
共有2层：
Top（顶层）和Bottom（底层）。
丝印层主要用于绘制文字说明和图形说明，如元器件的外形轮廓、标号和参
数等。
（8）Other（其它层）
共有8层：
“KeepOut（禁止布线层）”、“MultiLayer（设置多层面）”、“Connect（连接层）”“DRCError（错误层）”、2个“VisibleGrid（可视网格层）”、“PadHoles（焊盘孔层）”和“ViaHoles（过孔孔层）”。
其中有些层
是系统自己使用的，如VisibleGrid（可视网格层）就是为了设计者在绘图时便于定位。
而KeepPut（禁止布线层）是
在自动布线时使用，手工布线不需要使用。
目前人们常用的是单面板和双面板，现在就以双面板为例进行介绍。
按图1-所示选择工作层面。
2、设置参数
单击Options选项卡，可进行格点设置、电气栅格设置、计量单位设置等。
3、设置板框
电路板的板框就是它的物理尺寸，同时也是它的电气边界，即PCB板的布局将在这个电气轮廓中进行。
电路板规划并定义电气边界的方法有两个，一个是利用系统提供的板框向导来做，一个是人工手动设置，我们以第二种方法为例来讲解。
（1）用户用鼠标单击编辑区下方的标签Keepout/Track，即可将当前的工作层设置为禁止布线层
（2）执行菜单命令Place/Track,或用鼠标单击PlacementTools工具栏中的按钮。
（3）执行完该命令后，光标会变成十字。
将光标移动到适当位置单击鼠标左键，即可确定第一条板边的起点。
然后拖动鼠标，将光标移动到适当位置，单击鼠标单击鼠标左键，即可确定第一条板边的终点。
用户在命令状态下，按Tab键，可进入Tack属性对话框，此时可以设置板边的宽度和层面。
（4）用同样的方法绘制其他三条板边，并对各边进行精确编辑，使之首位相连。
我们本次课程设计绘制一个4120mm*4120mm的电路板。
（5）单击鼠标右键，退出该命令状态。
三、设置PCB电路参数
设置系统参数是电路板设计过程中非常重要的一步。
系统参数包括光标显示、板层颜色、系统默认设置、PCB设置等。
许多参数是符合用户的个人习惯的，因此一旦设定，将成为用户个性化的设计环境。
执行菜单命令Tools/Preferenc，系统弹出如图1-63所示的Preference设置对话框。
它共有六个选项卡即Options选项卡、DisplayColors选项卡、Show/Hide选项卡、Defaults选项卡、Signal选项卡、Integrity选项卡。
各选项卡的具体内容，用户可在以后运用中，慢慢熟悉，大部分设置我们都可使用默认值。
四、装入元件库
根据设计的需要，装入设计印制电路板所需要使用的几个元件库。
其基本步骤如下。
（1）执行菜单命令Design/Add/RemoveLibrary
（2）执行该命令后，系统会弹出“添加删除元件库”对话框，如图1-67所示。
在该对话框中，找出原理图中的所有元件所对应的元件封装库。
选中这些库，用鼠标单击
按钮Add,即可添加这些元件库。
在制作PCB时比较常用的元件封装库有 Advpcb.ddb、GeneralIC.pcb等，用户还可选择一些自己设计所需的元件库。
（3）添加完所有需要的元件封装库，然后单击OK按钮，完成操作，程序即可进入将所选定的元件库装入。
五、网络表与元件的装入
网络表是电路板自动步线的灵魂，也是电路原理图设计系统与引制电路板设计系统的接口。
因此，这一步也是非常重要的环节。
只有将网络表装入之后，
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