Protel 99SE设计任务.docx
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Protel99SE设计任务
Protel99SE设计任务
教学任务：
PCB设计，计算机辅助设计加手工修改的方式。
包括器件库准备和原理图设计，设计产品为声光控开关。
启动软件，在windows的桌面或开始——程序中找到Protel99se启动，进入软件的设计环境。
在Protel99SE的设计中，注意自己的操作习惯和软件的管理方式一致，Protel99SE设计中的DDB文件是针对产品设计的，每个DDB文件，包括了产品的所有设计文件——原理图、PCB图、器件参数要求、零部件图、工艺要求、生产流程等。
在Protel99SE中的文件夹，是对应PCB文件的，每个PCB文件及该PCB相关的所有设计文件，应该在同一个文件夹中，不同PCB文件及对应文件，绝对不允许放在别的PCB文件夹中。
设计分两步进行：
先设计后序操作需要使用的原理图和PCB器件库，准备器件；再设计用户的设计文件，包括原理图和PCB。
一、原理图器件库设计：
1、建立用户文件
启动Protel99SE软件后，在File（文件）菜单下执行New（新建文件）命令，建立DDB文件，在对话框中，设置好文件名和文件保存的位置。
文件名为自己的学号加名字，为区分器件库和产品，在文件名中加lib区分，如吴广的学号是111111，文件名为：
111111吴广lib.DDB，将文件放置的位置设置为D盘。
记清楚自己存放文件的位置，退出计算机前把文件发到自己的U盘。
DDB文件建立好后，进入文件中的文件夹Documents，先建用户的原理图器件库文件，执行File菜单下New命令，选SchematicLibraryDocuments，OK，设置器件库的文件名，双击文件图标，开始原理图器件库设计。
2、设置环境和优化
在菜单Option中执行Preferences（优化项）命令：
Schenatic设置
GraphicalEdting设置
在Schenatic和GraphicalEdting设置中，如上设置，DefaultPrimtives使用缺省值，不修改。
在菜单Option中执行DocumentOptions（文档选项）命令：
DocumentOptions设置
如上图设置DocumentOptions设置。
3、设计器件
将管理器窗口切换到BrowseSchlib窗口，如下图：
器件库管理窗口BrowseSchlib
执行Tool（工具）菜单中NewComponent（新建器件）命令，如下图：
新建器件命令
按实际要求设置器件名称，有光敏电阻RG和麦克风MIC。
使用Place放置命令
Place放置命令
如光敏电阻的放置：
光敏电阻图符
（1）、放置中间的矩形块：
Place_Rectangle，先确定矩形块下坐标，在（0，0）点！
再确定矩形块的长度和宽度（大小）。
（2）、放置外圆：
Place_Ares，先确定外圆的圆心，在前矩形快中心，再确定外圆的半径，要求能姜矩形快包围，最后确定圆弧的区间（光敏电阻为360度，麦克风为270-90度区域）。
（3）、放置光敏示意线：
Place_Line,先确定线段的起点，然后确定终点，注意线段的长度。
（4）、放置器件引脚：
Place_Pins，执行命令后，注意器件引脚的电气连接点——引脚上提示的一圆点，为器件引脚的电气连接点，必须放置在外，方便以后使用器件时，电路的连接！
按TAB键，设置引脚的属性，如下图。
器件引脚属性设置对话框
注意设置引脚属性设置内容，如下表：
名称
说明
名称
说明
Name
引脚名称
Hidden
引脚是否隐含
Number
引脚编号
ShowName
是否显示引脚名称
DotSymbol
引脚反向标示
ShowNumber
是否显示引脚编号
ClkSymbol
时钟引脚
PinLength
引脚长度=20
ElectricalType
引脚电气类型
引脚属性要求：
1、Name：
应该是引脚的实际名称，如输入、输出等，当是电源引脚时，应该使用标准的网络标号名称，如VCC、VDD、GND等。
2、Number：
应该与器件实际的引脚编号一致！
3、DotSymbol：
电路中，该器件引脚的电气特性——低电平有效。
4、ClkSymbol：
是否是器件的时钟引脚，输出或输入同步时钟。
5、ElectricalType：
器件引脚的电气特性，包括输入、输出、时钟、电源等，为原理图电气错误检查的依据，当清楚引脚特性时，准确设置，若不是很清楚，就选择缺省值。
6、Hidden：
将器件引脚隐藏，只有在两种情况下，可以将引脚隐藏，一是该引脚为空（没有使用的引脚）；二是已经设置了引脚名称（电源类），并且使用网络标号自动连接引脚。
7、ShowName：
需要时，设置引脚名称，并且显示。
8、ShowNumber：
一般都设置为显示。
9、PinLength：
引脚长度，按需要设置，本次设置为20。
（5）、设置器件属性：
Tools_Desercription，打开属性对话框，如下图：
器件属性设置对话框
1、DefaultDesignator：
在原理图中使用该器件时，缺省的器件标号。
2、Footprint：
该器件的缺省封装名。
原理图器件库中放置器件时，应该注意的几个问题：
器件名称
SCH库中名称
器件定义封装
光敏电阻
RG
RB5/8-D
麦克风
MIC
RB5/9
1、器件图符应该符合国标和IEEE标准，并且和大家的使用习惯一致
2、放置器件引脚时，注意引脚的电气连接点，应该在外端
3、注意引脚的编号应该与实际器件的引脚编号一致
4、设置器件属性时，注意七封装，应该与PCB器件库中的器件对应，服装名应该字符匹配。
本次设计不使用IEEEToolbar（下图）工具按钮放置器件图符，是数学、机械等图符，没有电气特性，在电子产品设计中，很少用到。
放置命令Place中，部分命令与下图中按钮是一样的，这部分是电子图符，有电气特性，是电子产品的库元件专用的，在设计时应该注意与上一工具按钮的区分。
二、PCB器件库设计：
与原理图器件库，使用同一个DDB文件，但库文件不一样！
再新建器件库，在File菜单中，执行New…命令，在对话框中选择PCBLibraryDocument，建立PCB器件库，修改库文件名，双击文件图标，进入设计。
在PCB器件库设计中，注意坐标的单位，缺省环境为mil（毫英寸，1英寸=25.4mm），鼠标在设计窗口移动时。
在设计窗口左下角可以看见当前鼠标坐标位置和坐标单位，若没有看见坐标显示，在View菜单中勾选StatasBar选项，使坐标可见；然后，在View菜单中点ToggleUnits（坐标切换开关），使左下角坐标显示为mm（毫米）。
首先设置设计环境，执行Tool菜单中LibraryOptions命令，设置如下图：
PCB器件库环境设置
其中Layers设置层的选择等内容，本次不设置，使用缺省设置。
Options设置操作环境，设置参数如图中要求，其中Grids是操作用栅格，Snap部分是通用栅格，Component部分是器件单用栅格，ElectricalGrid为电气捕获栅格，一定要勾选，下面的Range是电气捕获的范围，根据实际需要设置，本次设置为0.5mm，尺寸、坐标单位MeasurementUnit应该根据具体使用要求设置，有毫英寸（mil）和毫米（Metric）两种，本次使用的是毫米（mm）。
再设置库优化项，执行Tool菜单中Preferences命令，见下图：
优化项Options设置对话框
其中Colors、Show、Defaults、SignalIntergrity不修改，保持原缺省设置，Options部分设置见上图，Display部分设置见下图。
优化项Display设置对话框
设置好需要的环境和优化项后，开始设计器件：
新建立PCB器件库文件时，软件会自动提供一个新器件，名称为PCBCOMPONENT_1，先重新命名该器件名称，以后再增加新器件时，用户在Tools菜单中执行NewComponent命令，并设置新器件的名称。
器件名称的命名有些统一的习惯，按器件类型分有分离器件、集成电路和接插件类，按装配方式分，有直插器件和表面贴装器件（SMD），设置器件名称时，应该方便其他人认读，在设计中，打开系统的中器件库C:
\ProgramFiles\DesignExplorer99SE\Library\Pcb\GenericFootprints\Advpcb.ddb和拷贝的Traxstd.ddb文件，认识器件封装的命名方式，如圆形两脚器件使用RB，后续数字分别为焊盘间距和外形尺寸，如电容C2，命名为RB5/8，表示为圆形器件，焊盘间距为5mm，外形尺寸为8mm；本次设计器件的命名如下表：
器件名称
器件封装名——FootPrint
C1
电容
RAD4
C2
电解电容
RB5/8
C3
电解电容
RB4/7
MIC
麦克风
RB5/9
RG
光敏电阻
RB5/8-D
V1、V2
开关二极管和稳压二极管
DIODE6
V3-V6
整流二级管
DIODE8
V7、V8
三极管和可控硅
T3-4和T3X5
RB5/8标示为，圆形器件，焊盘中心距离为5mm，外形尺寸为8mm，是有极性器件；RB5/8-D，是一与前一器件相同的另外一器件，没有极性，为区分器件，用“-D”做区分。
DIODE6为二极管器件，焊盘间距为6mm；T3-4为三极管类器件，三个管脚，一直线排列，管脚间距为4mm；T3X5也是三极管类器件，但焊盘为等边三角形排列，焊盘间距为5mm。
二极管形状：
，片式电容（RAD4）形状：
T3-4形状：
，T3X5形状：
，RB类与电解电容形状：
。
1、放置焊盘：
执行Place菜单下Pad命令，按TAB键，设置焊盘属性，如下图，其中PadStack（焊盘堆栈——缺省设置）和Advanced（焊盘高级设置，为电气特性和PCB机加工时要求），都使用缺省设置，不做修改。
焊盘属性设置对话框
Properties（焊盘属性设置）是焊盘的基本设置要求：
Attributes为焊盘具体特性设置，Designator为焊盘编号，也就是器件管脚号，按设计要求设置，一般只需要设置第一脚的编号“1”，后续管脚由软件自动修改；HoleSize为穿孔尺寸（也是DIP器件的引脚尺寸，可以在生产PCB时指定加工尺寸，不需要在此设置）；Layer为焊盘层设置，表面贴装器件（SMD）需要设置为对应的TopLayer（顶层）或BottmLayer（底层），插装器件直接使用MultiLayer（多层，将所有层占用），本次设计都使用MultiLayer；Rotation是设置焊盘的旋转角度，需要时设置；X、Y_Location为焊盘坐标，在具体放置操作中，通过坐标位置确定。
X-Size和Y-Size为焊盘尺寸，根据具体要求设置，本次设计均使用2mm，当X、Y尺寸不相等时，为异形，如椭圆、长方形等。
Shope是设置焊盘形状，一般为方便认读器件管脚，将“1”脚设置为特别的形状，以区分管脚，有圆形——Round、方形——Retangle、八角形——Octagonal三种。
本次管脚的设置见下表：
管脚编号
管脚形状
1
八角形
2
圆形
3
圆形
注意，焊盘第一脚的位置应该在坐标原点上（0，0），其他焊盘的位置应该保证与第一脚的相对尺寸，尤其是集成电路器件，因其安装的要求，必须保证相对位置的精确。
2、器件占位尺寸和图符：
使用菜单中Place下的Arc（圆弧）、Track（线）确定器件的形状和占位尺寸，使用的层是TopOverLayer。
下面以电解电容C2和三极管V7的封装设计为例做一细致介绍：
器件C2的设计：
先新建元件，执行Tools菜单下NewCompnent命令，在对话框中设置器件名称为“RB5/8”。
然后开始放置焊盘，执行Place下Pad命令（在MultiLayer层操作），放第一个焊盘时，在放置工程中按TAB键，设置焊盘形状为正八边形，X、Y的尺寸都是2mm，焊盘编号Designator为“1”，层使用MultiLayer，“OK”后，键鼠标移动到坐标（0，0）点，点鼠标左键确定，不退出操作（不要点鼠标右键）继续放置焊盘，按TAB键，现在焊盘编号Designator为“2”，将焊盘形状调为圆形，其他不修改，“OK”后，将鼠标移动到坐标（5，0）点，两焊盘已经放置好，点鼠标右键，退出焊盘放置操作，焊盘的放置操作完成。
然后执行Place下菜单FullCircle命令，将鼠标移动到坐标（2.5，0）点（圆心），点鼠标左键确定圆心，按TAB键，将层设置为TopOverLayer，“OK”后再将鼠标水平移动到坐标（6.5，0）位置，点鼠标左键确定（圆的半径），器件的外形确定，点鼠标右键，退出放置操作。
最后给电解电容放置一极性标示“+”号，执行Place菜单下String命令，按“TAB”键，在对话框中，将文本“Text”设置为+号，字符高度Height=1.2,宽度Width=0.12，层设置为TopOverLayer,“OK”后，将鼠标移动到“1”脚附近，注意，不要盖住焊盘，点鼠标左键确定，一个完整的器件已经设计好。
器件V7的设计：
（使用等边三角形焊盘分布情况T3X5）：
先新建器件，执行Tools菜单下NewCompnent命令，在对话框中设置器件名称为“T3X5”.
然后开始放置焊盘，执行Place菜单下Pad命令，放第一个焊盘时，在放置工程中按TAB键，设置焊盘形状为正八边形，X、Y的尺寸都是2mm，焊盘编号Designator为“1”，层使用MultiLayer，“OK”后，键鼠标移动到坐标（0，0）点，点鼠标左键确定，不退出操作（不要点鼠标右键）继续放置焊盘，按TAB键，现在焊盘编号Designator为“2”，将焊盘形状调为圆形，其他不修改，“OK”后，将鼠标移动到坐标（2.5，4.4）点，点鼠标左键确定，继续操作，按TAB键，现在焊盘编号Designator为“3”，将焊盘形状调为圆形，其他不修改，“OK”后，将鼠标移动到坐标（5，0）点，三焊盘已经放置好，点鼠标右键，退出焊盘放置操作。
然后执行Place菜单下ArcCenter（不能使用FullCircle）命令，将鼠标移动到坐标（2.5，1.5）点（圆心），点鼠标左键确定圆心，按TAB键，将层设置为TopOverLayer，线条宽度Width设置为0.1，弧起点角度StartAngle为312.5，弧终点角度EndAnle为227.5，“OK”后再将鼠标水平移动到坐标（6.7，1.5）位置，点鼠标左键确定（圆的半径），器件的外形确定，点鼠标右键，退出放置操作。
最后执行Place菜单下Track命令，按“TAB”键，在对话框中，将线条宽度设置为0.1，层设置为TopOverLayer,“OK”后，将鼠标移动圆弧下面缺口处，从一端起点确定后，移动到另一端为终点，点鼠标左键确定，一个完整的器件已经设计好。
三、原理图设计：
启动Protel99SE软件，新建文件，执行File菜单下New命令，建立用户数据库文件*.DDB，文件名为自己的学号和名字，设置文件保存位置为C盘以外的其他盘。
“OK”后，双击文件名，进入设计，点Document进入文档，执行File下New新建设计文件，在文档类型中选择SchematicDocument,确认后，设置文件名称，双击进入原理图设计。
在Design下Options菜单中设置设计环境选项，见下图
原理图设计环境设置
其中Organization是单位标签信息，可以缺省，需要时进行设置，本次设计不需要，也可以设置为设计人员信息。
SheetOptions是主要设置部分，其中Option部分设置图幅方向、电气标准和需要显示的内容等；Grids部分设置栅格，也是设计时鼠标移动的最小间隔；ElectricalGrid为电气栅格，电子产品（电气原理图）设计时，一定要勾选Enable项！
StandardStyle为标准图幅，下面的CustomStyle是用户自选图幅，根据用户需要的图幅大小选择使用。
在Tools菜单下，执行Preferences命令，设置原理图优化选项，对话框如下图
原理图优化设置
GraphicalEditing和DefaultPrimitives使用缺省，Schematic部分按上图设置好。
将软件资源管理器窗口Explorer切换到BrowseSch部分，并且将下面的Browse下拉，切换到Libraries（器件库）部分，进行器件库管理操作，见下图：
原理图器件库管理
软件会自带打开一缺省的器件库，可以满足一般要求，但本次设计需要另外加载两个器件库：
系统的自带的器件库，在C:
\ProgramFiles\DesignExplorer99SE\Library\Sch中的ProtelDOSSchematicLibraries.ddb，以及前面设计的用户器件库！
点上图中Add/Remove按钮，进入器件库添加/移出操作，找到这两个器件库位置，用鼠标双击文件，“OK”后返回设计窗口，在ProtelDOSSchematicLibraries.ddb中有多个lib文件，在用户的器件库中有一个原理图器件库文件lib和一个pcb器件库文件。
原理图设计中，主要设计的两部分内容：
使用的器件、器件引脚间的连接（等电位点）。
现在开始放置原理图需要的器件，以光敏电阻RG为例，在Browse窗口下找用户自己的器件库，如我的器件库是MySchlib.Lib，如下图，在线面的窗口中选择器件RG。
点击下面的Place按钮，设计窗口开始放置光敏电阻，按TAB键，进入器件属性设置，如下图，设置光敏电阻的属性：
光敏电阻属性设置对话框
属性设置中，后三个页面直接使用缺省项；在Attributes中，LibRef为此器件在器件库中名称；Footprint为器件的封装名，也就是该器件在pcb器件库文件中的名字，必须正确！
Designator为器件的标号,光敏电阻为RG,器件，PartType为器件参数或型号，设置好后，按“OK”键确定，一个器件已经放置好，然后在库中找其他的器件，继续放置。
设计的原理图见下页。
需要放置的器件，见下表：
器件
器件标号
SCH库名
SCH库中器件名字
PCB库名
PCB库中封装
电阻
R1——R7
MiscellaneousDevices.lib
RES2
TRAXSTD.DDB
AXIAL0.4
电解电容
C1
CAP
用户器件库
RAD4
C2
ELECTRO2
RB5/8
C3
RB4/7
三极管
V7
NPN
T3-4或T3X5
可控硅
V8
SCR
稳压二极管
V1
DIODETUNNEL
DIODE6
二极管
V2
DIODE
V3——V6
DIODE
DIODE8
电源插头
J
CON2
TRAXSTD.DDB
RAD0.1
集成电路
IC
4011
用户器件库
DIP14
麦克风
MIC
用户自己的库
MIC
RB5/9
光敏电阻
RG
RG
RB5/8-D
完成器件放置后，开始放置器件引脚间的连线——电路中的等电位点！
执行Place菜单下的Wire命令，找到需要连接的器件引脚端点，鼠标移动到该引脚时，软件会提示如图：
显示一圆点，表示可以开始连线，点鼠标左键确定，开始连接，到另外一个需要连接的器件引脚时，会再提示，点鼠标左键确定即可。
电源、网络标号和接地，使用下图中的工具按钮。
电源使用的是网络标号，上图中的NET1，如VCC、V+、V1、V2等，接地使用的是地符号，按上面的原理图连接好电路。
这部分不使用直接连接，是为了方便后面PCB设计时，在布线规则中定义布线宽度。
仔细检查原理图设计，要求保证没有任何错误。
创建网络表，执行Design下的Netlist命令，软件自动生成当前原理图的网络表。
网络表里面是两项内容：
器件和等电位点。
[
C1
RAD4
0.1u
]
[
C2
RB5/8
100u
]
[
C3
RB4/6
10u/25V
]
[
IC
DIP14
4011
]
开始部分说明器件，用方括号，后面是等电位点的说明，使用圆括号（）。
（
NetV7_2
IC-1
R3-1
V7-2
）
（
V1_0
J-1
V3-1
V5-2
）
（
V+_0
R7-2
V3-2
V4-2
V8-1
）
（
VCC
C2-1
IC-14
R1-2
R2-2
R3-2
R4-2
R7-1
V1-2
）
注意其中有网络标号的部分，（后是网络标号的名称；没有网络标号的部分，（后是电路中器件标号和该器件的管脚号。
可以通过网络表，再最后检查电路是否正确！
！
！
四、PCB设计：
建立用户的PCB设计文件，在当前的用户DDB文件中直接建立，不需要另外再建DDB文件！
执行File菜单下的New命令，在对话框中选择PCBDocument，点OK确定，设置PCB文件名，双击文件图标，进入设计。
1、设置设计环境
首先注意我们的操作环境：
PCB设计是产品设计，设计中肯定会需要确定位置和大小等尺寸，在设计窗口左下角有坐标及单位，缺省状态下是毫英寸——mil。
当前电子产品已经开始使用多层电路板，在PCB设计状态下，设计窗口的下面一行，是PCB层切换的“面”，与层相关的操作，必须进入对应的层，不然，操作将是错误的。
执行View菜单下ToggleUnits命令，将坐标单位切换到mm。
执行Design菜单下Options命令，Layers是层管理页面，可以打开或关闭目前使用的层，方便观察PCB的设计。
选Options部分
操作环境设置
将光标栅格设置为SnapX、Y＝5mm，器件栅格设置为ComponentX、Y=1mm，勾选电气捕获选择ElectricalGrid，捕获范围设置Range=0.5mm，如上图。
2、确定电路板尺寸
电路板尺寸使用机械层MultiLayer，是外框；布线区间使用的层是禁止布线区层KeepOutLayer，是内框。
先设置电路板尺寸，将层切换到MultiLayer，执行一般布线命令Place——Line，键盘P/L，注意坐标，确定尺寸，在放置中，按Tab键，设置线宽为4mil或0.1mm。
边框线使用层——MultiLayer
边框线设置宽度——LineWidth=4mil
设置好电路板尺寸后，按一次鼠标右键，退出当前操作，但没有退出布线命令，按键盘数字键盘区的+/-号键，将层切换到KeepOutLayer层，在距离电路板尺寸边框2mm处点鼠标左键开始布线。
布线要求见下图。
确定布线区间使用层——KeepOutLayer
电路板尺寸要求和布线区间要求
3、放置定位螺钉孔
电路板螺钉孔使用机械层MultiLayer，执行Plcae菜单下Via命令，开始放置电路板的螺钉孔，按TAB键
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