2022年《计算机辅助电路设计》实验教案

1、计算机辅助电路设计实验教案实验一：熟悉 PROTEL99原理图设计环境（一）实验目的及要求：1. 掌握建立设计数据库、进入原理图设计窗口的方法；2. 熟悉设置原理图设计环境的方法；3. 熟悉原理图管理器、元件库管理器的功能。（二）实验内容：1. 启动 Protel 99, 在 D 盘新建一个文件夹 , 用自己的班级和学号命名 , 并在文件夹中 建立一个名为 MyDesign1.ddb 设计数据库。2. 在内容 1 的基础上 , 再建立一个名为 MyDesign2.ddb 设计数据库 , 并保存到 D 盘建立的文件夹中。3. 关闭设计数据库 MyDesign1.ddb 、MyDesign2.dd

2、b ，再从 D盘的文件夹中重新调入设计数据库 MyDesign1.ddb 。4. 在设计数据库 MyDesign1.ddb 中建立一个“ 文件夹、PCB、 PCBLIB、TXT” 文件，并分别命名为“ 我的电路设计文件、我的印刷电路板、我的元件封装、电路说明书”。5. 分别双击这些图标，进入对应窗口，窗口切换，关闭上述打开的所有窗口。6. 在设计数据库MyDesign1.ddb 中建立一个原理图文件, 命名为“ 原理图设计环境练习”,并进入原理图设计窗口。7. 进入元件库管理器，调入Miscellaneous Devices.ddb、 Ti Databooks.ddb、 Ti Logic.dd

3、b元件库，然后删除Ti Logic.ddb元件库。8. 放置元件 Res1、Cap、JEFT-N、NPN、NOR、 LED。9. 调入安装目录 Examples 下的 Z80 Microprocessor.ddb, 选择 CPU Section.sch, 打开对应原理图，进入原理图管理器，分别选择对象类 parts 、junctions、 Net lables ，然后选择对象类中对应对象， 用 txt 、jump、edit 按钮，观察其作用； 关闭 Z80 Microprocessor.ddb。10. 设置设计环境： 切换到 MyDesign1.ddb 文件的原理图 “ 原理图设计环境练习”设

4、计窗口，图纸大小定义为 800*500mil ；对话框字体为 11；标题栏使用标准标题栏，并将下图内容显示在标题栏上；设置可视栅格 20mil 、捕捉栅格 20mil 、电气栅格 10mil, 其他设置使用默认值。11. 设置图形编辑环境：管脚名称、编号到元件边沿的距离为0.01inch （注意转换为mil ）；正交拖动、自动放置节点；对象电气热点自动对齐；图纸模板不复制到剪切板；设置滚屏速度、光标。实验二 画原理图工具练习（一）实验目的及要求：1.掌握原理图画图工具的使用；2.了解原理图绘图工具；3.掌握原理图编辑工具的使用。（二）实验内容：1. 启动 Protel 99，调入设计数据库 练

5、习 1” ，进入原理图设计窗口。MyDesign1.ddb ，建立原理图文件“ 原理图工具2. 装入元件库 Miscellaneous Device.ddb 、Protel DOS Schematic Libraries.ddb。3. 设置可视栅格 10mil 、捕捉栅格 10mil 、电气栅格 8mil 。4. 放置如下图元件，连线，设置元件属性。J212R1R3power30k3kC210uJ1C1Q1J3210u12N2222Input12R2R4output15k5k提示： 元件可拖动、复制、粘贴、删除、对齐；元件拖动时，Space 键可旋转， X 和 Y 键水平和垂直镜像；暂时设置属

6、性 Designator、Part type；Hidden Pins 显示隐藏的管脚名称与编号；元件编号可采用 Tools/Annotate 自动进行；设置自动放置节点；导线连引脚时、拐弯处、相交处要点左键。练习。5. 建立原理图文件“ 原理图工具练习22” ，进入原理图设计窗口，按下图完成画总线.U1U21CLR1QD11OC1Q21111CLKCLK55D131D2Q31D2Q663Q3QD249D2492D4Q2D4QD3712D37123D5Q3D5QD4815D48154D6Q4D6QD51316D513165D7Q5D7QD61419D614196D8Q6D8QD717D7177D

7、7DD818D8188D8DSN74LS273SN74LS374.提示： 总线包括三个部分：总线、分支线、网络标号，先延长引脚，再放分支线、总线、网络 标 号 ； 总 线 两 端 对 应 的 分 支 线 上 网 络 标 号 相 同 ； TI DatabookTI TTL Logic 1988(Commercial.lib) 元件库中取出 74LS273 和 74LS373。6. 将上述两图复制到 WORD文档（不复制模板背景）。7. 取消原理图文件“ 原理图工具练习 2” 的标题栏，在原位置用 Drawing Tools 上的线画如图所示标题栏，并显示自定内容。8原理图编辑命令练习 选取：选取

8、是用鼠标框选某个或某组对象；点取 : 点取是指用鼠标单击点取某个对象；删除： Edit/Delete命令，十字光标指向被删除对象；或，点取，按delete键；复制：选取复制对象，Edit/copy；剪切：选取对象，Edit/cut；粘贴：选取对象，Edit/copy,然后 Edit/paste；阵列粘贴：选取对象，Edit/copy，然后作图工具栏上的阵列粘贴工具；对齐：选取排列对象，Edit/Align 拖动 : 用鼠标光标指向元件中心部位，按住鼠标左键不放，移动鼠标至合适位置，松开鼠标左键；实验三旋转：拖动时，按“space” 键。画原理图元件（一）实验目的及要求：1. 学习用 Schli

9、b Drawing Tools 、IEEE 标准符号画元件图；2. 掌握用元件管理器Browse Schlib 管理元件；3. 掌握使用 Tools 菜单管理元件；4. 学习使用有关元件的报告文件。（二）实验内容：1. 调入设计数据库 MyDesign1.ddb ，建立画元件图文件（Schematic Library Document ）“ 画原理图元件练习”，进入元件编辑器。2. 画出一个低电平清除端、下降沿触发的 D触发器 , 名称“D触发器” 。3. 按照右图，画出双共阳数码管的元件图，名称“ 数码管”。提示： 中间的显示段用 Schlib Drawing Tools 中的线；注意引脚的

10、输入输出；调整引脚名称、编号与元件边沿间的距离。.16ab142ab.136ab9DSP?.VccVcc*fgMAN67 10fgedcdpabedcdpdp fdpcdefcde1531127.4. 画如下元件，名称分别为“ 变压器、热继电器、热继电器动合触点”.变压器。热继电器动合触点.热继电器.提示： 引脚要用 Schlib Drawing Tools实验四 : 画原理图练习（一）实验目的及要求：中的引脚工具，均为双向。1.掌握利用画原理图的方法和步骤；2.掌握电气检测和网络表生成方法；3.掌握建立报表和打印原理图方法。（二）实验内容：1. 启动 Protel

11、99，调入设计数据库MyDesign1.ddb ，建立原理图文件“ 画原理图练习 1” ，进入原理图设计窗口。2. 装入元件库。3. 画如图原理图。. .J31 2R4 RES23 4CON4GND Q1 NPN D2R21N4148C2 +GNDJ2D14820 0u12CON2RES21N41Q2 PNPJ1GNDC1+R1Q3210 uNPN1CON2R3RES2RES2GND. .提示： 注意输入封装（见课本 4. 电气检查 tool/erc,p.81 ）；注意不同引脚连接对象不同。生成错误报表，检视错误报表，修改错误；5. 把原理图复制到工作区左下角，按图纸实际大小重新定义图纸；6.

12、 复制原理图到 WORD文档（不复制模板，用 Place/Txt+ 点定义四角）；7. 建立网络表文件 design/creat netlist，对照原理图仔细阅读 网表，辨认一个网络（ Net）所连接的部分，网络就是电气相连的电源地线或网络标号或元件引脚；8.生成元件表 report/bill of material ，阅读元件表。9. 画如图原理图，完成 4-8 步骤。.U1J1VCC1ND INGOUT3C12L79 08CT122.2uPower.实验五 熟悉电路板设计环境和电路板管理器功能（一）实验目的及要求：1. 掌握电路板设计管理器的操作；2. 熟悉电路板的各种构成对象；3.掌握

13、电路板设计环境设置操作；4. 掌握定义电路板的方法；5. 掌握 PCB绘图工具的使用；6. 掌握电路板编辑工具的使用。（二）实验内容及步骤：1. 建立 PCB文件，更名为“PCB基础练习。 Pcb” ，双击进入 PCB编辑器；2. 调 入 安 装 目 录 下 ExamplesZ80 microprocessor.ddb， 打 开 Z80 processor board.pcb ；3. 点击 PCB 管理器标签，分别选择 Nets 、Components、 Nets classes、Components classes 、violation、rules 、liabraries，体会这些概念，观察

14、下面框图宣示内容的变化，以及按钮的作用；4. 选中 Toolspreferencesdisplaysingle 作区底边），观察不容层面上的对象；layer mode(单层显示 ) ，切换不同层面 （工5. 用 design/layer stack manager 设置单层板、双层板、四层板、六层板；6.用 design/layer stack manager 的模板设置单层板、双层板、四层板、六层板；7. 用 design/mechanical layers 增加机械层；8.用 design/options/layers 选择设计层面；9. 用 design/optoins 设置栅格和单位；

15、10. 用 tool/preferences 设置电路板画图环境；11自定义一个 3000 2500mil 单层板，包括元件面、一个信号层、一个顶层丝印层、一个底层锡膏层、一个底层阻焊层、一个机械层、一个禁止布线层，布线范围为 25002000mil ；12自定义一个 5000 4000mil 双层板，包括两个信号层、一个顶层丝印层、一个底层 锡膏层、一个底层阻焊层、一个机械层、一个禁止布线层，布线范围为 5000 4000mil ；13.使用向导定义 130mm 60mmmil 双层板，穿透式过孔、沉铜；14. 装入元件封装库、放置与布局元件 元件封装的放置： （Space、X、Y 翻转），

16、属性设置：（TAB 、双击），注意元件所在层面设置 15. Placement Tools 与对象属性编辑铜膜线放置与属性设置：走线、变换线型（空格、shift+ 空格）、换层（ +、）注意铜模线的宽度、所在信号层 过孔（铜膜线换层时加的即是）：起止层、内外径 焊盘： 封装焊盘大小一般不用修改，若如实际元件大小不符时才需要修改，默认在多 层面 填充、元件屋 多边形平面 分割内层平面 圆弧、尺寸、坐标、文字、原点轮廓线包围对象tool/outline objects, 焊盘泪滴处理tool/teardrops 16.编辑电路板用编辑工具：剪切、拷贝、粘贴、阵列粘贴、删除 查询管理器 edit/q

17、uery manager 选择对象、取消选择 操作对象：删除、编辑对象属性、移动对象、对象的排列与对齐、跳转、旋转（空格）重新排列元件编号：tool/re_annotate 人工布线画电路板 实验六（一）实验目的及要求：1. 掌握人工电路板设计流程；2. 熟悉人工画电路板的基本方法。（二）实验内容：1. 用人工画电路板图的方法，画出两级放大电路PCB图，使用单层板单面布线，电路板大小为 2000mil*1000mil，电源线宽为 25mil ，一般线宽为 10mil 。2.用人工画电路板图的方法，画出稳压电源电路 PCB 图，使用双层板布线， 电路板大小为 4000mil*1200mil ，电

18、源线宽为 25mil，一般线宽为 10mil 。要求：布线尽量短、元件布局合理、走线美观步骤：1. 设置板层结构，选择设计层面；2. 在机械层、禁止布线层定义物理和电气边界，标示尺寸；3. 调入元件封装库；4. 切换到元件面，放置元件封装 , 并布局；5. 输入元件名称、编号，编辑焊盘属性；6. 布线规则设置 design/rule/routing ，铜膜线最小宽度为 10mil，最大设为 50mil ；7切换到信号层，布线，电源地线宽为 25mil ，一般线宽为 10mil；9焊盘泪滴处理；10 存盘； 11. 可添加钻孔层，电路板四个角钻孔，大小自定。实验七 制作元件封装图（一）实验目的及

19、要求：1. 掌握元件封装编辑器的操作；2. 掌握元件封装图制作方法；（二）实验内容：1.建立元件封装库文件，从已有封装库中拷贝一个DIP-8 ，将它修改为DIP-4 封装。注：保持焊盘间距、内外孔径不变，编号自定2.手工画出下图所示的双共阳数码管封装图，要求焊盘外直径70mil ，内直径45mil,两焊盘间距100mil ，上下两列间距600mil 。装，见习题。3. 利用向导制作封实验八自动布线设计数显温度计PCB （一）实验目的及要求：1. 掌握网络表的调入与编辑；2. 掌握网络管理器、分类、点对点网络编辑器的使用方法；3. 掌握自动布置元件和手工调整元件的方法；4. 掌握自动布线方法；5

20、. 熟悉布线规则设置及规则检查；6. 综合应用所学知识，解决 PCB设计中碰到的问题。（二）实验内容及步骤：1. 创建自己的元件库，制作LCI7107 、7660、LM35、TL431 及双共阳极数码管元件图, 存盘备用；2. 制作双共阳极数码管及有关元件封装图，存盘备用；3. 将 DIP-8 ，DIP-24 ，DIP-40 封装图中的焊盘尺寸改为70mil ，存盘备用；4. 参考下图电路，设计并画出数显温度计电路图，为下一步制作 PCB做准备；注意：正确填入元件封装 , 创建元件列表5. 进行电气规则检查（ERC），排错；6. 创建网络表；7. 使用向导，定义一个宽90mm，高 70mm的单

21、面 PCB板；8. 设置规则： 铜膜线最小宽度不小于 15mil ，铜膜线间距不小于 15mil ，芯片封装 DIP-8 ，DIP-24 ，DIP-40 的焊盘间一般不走线，电源和地线线宽可加宽至 20 mil ；插针元件放顶层，贴片元件放底层；底层布线9. 调入所需封装库（包括自制的）；10. 调入网络表，注意封装焊盘和元件引脚编号一致；11. 元件布局；12. 自动布线；12. 编辑调整，要求布线合理美观；13. 泪滴处理；14. 进行 DRC， 查看 Violations，确保无违规。.J12K2K11 21 C 9U505 T+5V36 114ba13ab1413b1DSP2R7Vc

22、ccc Vacc VaDSP18-SE Gcc Vacc VaDPY_1DPY_18-SE Gffgfgbgbfgedcbedcdpdpedecdpabecdec1 50dp fdpdpdp fdpabcdecdefcdfd5 1321 817 141 10 1865 21796 15 1321 817 141 10 1865 2179b c4g 4a3b 3c 3d 3 e 3f3g3a 2b 2c2d 2e 2f2g 2a 1b 1 c 1d 1 e 1 f1g 1R60. 3Kb 319g 4b c4 224 17g 3 18f3 15e 324d 3 163c 3 23a3 2513g 2 14f2e 2 9 10d 2 11c2 12b 2a 27g 1f1e 1d 1c 1b 1a 1206823451C6U483 ac VcNCVCCL PO4 AB3