第19讲电路CAD中级样题分析

第19讲中级考题分析第10章电路CAD中级样题分析

第10章电路CAD中级样题分析10.1电子类计算机辅助设计中级鉴定标准10.22007年上半年中级样题分析10.1电子类计算机辅助设计中级鉴定标准10.1.1知识要求10.1.2技能要求10.1.3实际能力要求10.1.4鉴定内容10.1.1知识要求1.掌握微机系统的基本组成及操作系统的一般使用知识；2.掌握基本电子电路及印刷电路板的基本知识。3.掌握基本原理图、PCB图的生成及绘制的基本方法和知识；4.掌握复杂原理图、PCB图（如层次电路、单面板）的生成及绘制的方法和知识；5.掌握图形的输出及相关设备的使用方法和知识。10.1.2技能要求1.具有基本的操作系统使用能力；2.具有基本原理图、PCB图的生成及绘制的能力；3.具有复杂原理图、PCB图（如层次电路、单面板）的生成及绘制的能力；4.具有图形的输出及相关设备的使用能力。10.1.3实际能力要求能够使用电路的计算机辅助设计与绘图软件及相关设备以交互方式独立、熟练地绘制电路原理图，并用原理图生成PCB图。10.1.4鉴定内容1.文件操作

创建、命名、保存文件等2.电路原理图设计及绘制（1）原理图的生成：装载元件库、放置元器件、编辑元件、位置调整、放置电源与接地元件、线路连接、生成网络表。（2）绘图工具及元件库编辑器的使用：编辑线、圆弧、圆、矩形、毕兹曲线等，会使用删除、恢复、剪切、复制、粘贴、阵列式粘贴等，对元件库进行管理、元件绘图工具的使用及创建新的原理图元件。10.1.4鉴定内容3.PCB图的设计与绘制（1）制作印刷电路板：设置电路板工作层面、设置PCB电路参数、规划电路板、元件自动布局、元件手动布局、自动布线、手工调整。（2）PCB绘图工具及元件封装编辑器的使用：导线、焊盘、过孔、字符串、坐标、尺寸标注、圆弧和圆、填充、多边形等，元件封装管理、创建新的元件封装。10.22007年上半年中级样题分析

10.2.1标题栏制作10.2.2电路原理分析10.2.3制作原理图元件库10.2.4制作器件封装库10.2.5绘制原理图10.2.6生成PCB板解题过程分析试题共3题，考试时间为3小时，采用软件为DXP2004SP21在监考人员指定的地方建立一个文件夹：以准考证号后8位命名：根据题目作图，答案要保存到12348888文件夹一、抄画电路原理图（34分）

在指定目录底下新建一个以自己名字拼音命名的设计文件。例：考生陈大勇的文件名为：CDY.PRJPCB；打开DXP2004SP2软件，新建一个PCB项目将鼠标移至项目名称处，点击鼠标右键，选择“另存项目为”：在弹出的另存为窗口中：选择保存路径为12348888文件夹、项目名称为自己名字的首字母：再将鼠标移至项目名称处，点击鼠标右键，选择“追加新文件到项目中”→“Schematic”追加一个原理图文件Sheet1.SchDoc：在考生的设计文件下新建一个原理图子文件，文件名为sheet1.schDOC（或sheet1.SchDoc）；此时最好保存一次项目。10.2.1标题栏制作按下图尺寸及格式画出标题栏，填写标题栏内文字（注：考生单位一栏填写考生所在单位名称，无单位者填写“街道办事处”，尺寸单位为：10mil）。利用直线工具绘制标题栏的格式，然后利用文本字符工具，将表中的文字直接放入表格，并将其调整好。题目要求画标题栏并且填写相应内容，全部用静态文本框填写文字。1）在原理图Sheet1.SchDoc编辑窗口，执行【设计】→【文档选项】命令：2）去掉“图纸明细表”前的勾勾，可以将图纸原有的英文标题栏去掉。3）在“图纸颜色”右边的框框中单击鼠标左键，在弹出的颜色选择里选择19号颜色（或者其它自己喜欢的颜色)。修改完后按【确认】按钮退出4）绘制标题栏外框，用放置直线绘制，千万别用导线！5）关于外框尺寸，将图纸放大到可以看到虚线网格，网格每格为10，可以用数格子的办法来确定尺寸，也可以通过xy坐标来确定尺寸：

先在图纸的右下角开始画，并记住此时x轴的坐标为：1130、y轴的坐标为：20采用直线画，记住不要采用导线先画长边（长度为70+110+60+60+30+20=350），由右下角开始往左画直线，画线过程中按下键盘Tab键，修改直线颜色为3号黑色，然后继续往左画线，一直到x坐标为780(1130-350=780)时点击鼠标确定顶点，此时画好了一条长边。接着开始往上画线，一直到y坐标等于100(20+80=100)时点击鼠标确定顶点，然后往右画直线，以此类推，直至画好全部边框。用静态文本框来填写表格内的文字：

执行【放置】→【文本字符串】命令：在“文本字符串”放置前按下“Tab”键，弹出注释对话框：

在文本栏输入“考生姓名”，然后点击【变更】按钮，在弹出的【字体】对话框中，设置如下：

同理，在所有的栏中放入文本字符串，并输入相应的内容，文字大小可以选11或12，“成绩”和“评卷姓名”栏不用填。文本字符串不居中时，可以先将网格捕获设为1，调整好居中后再设回10。考生单位处填：学校名字。（做完本题后，最好保存一次）按照附图一画电路原理图

1）最好按试卷上元件的位置绘图，遇到个别找不到的元件时，先做好标记，赶紧跳过，画完其它能找到的再回来画这个找不到的，不要在某个元件上耽误太多的时间。2）画图过程中，每隔5分钟保存一次原理图。3）画完后要检查一次有没有漏掉的元件，确保全部画完后，进行一次编译，检查有错误的地方。4）平时练习要多画几张原理图，熟悉不同元件的查找方法，以及添加元件库的方法。4.将原理图生成网络表：

1）画好原理图后，执行【设计】→【文档的网络表】→【Protel】命令：保存文件。（第一题完成）10.2.2电路原理分析10.2.2电路原理分析这个电路是由三部分组成的，一部分是振荡电路，用来产生CPU的时钟的；一部分是由一个CPU电路，由一个Microchip的8-BitPIC12单片机PIC12C508构成的；还有一部分就是由一个TI公司的七段数码显示驱动芯片SN74LS49N和七个发光二极管组成的，最后还可把这七路输出到别的地方去。可以简单地认为，它就是一个跑马灯的驱动电路。可以通过拨码开关对CPU的输入脉冲进行设置。10.2.5绘制原理图第一步：创建原理图文件有两种方法：1．单击菜单【项目管理】→【追加新文件到项目中】→【Schematic】命令。2．单击菜单命令【文件】→【新建】→【原理图】，新建一个原理图文件。单击菜单命令【文件】→【保存】，打开保存文件对话框，在“文件名”文本框输入此项目文件的文件名“sheet1.schdoc”，单击按钮【保存】返回。如下图所示。

10.2.5绘制原理图

10.2.5绘制原理图第三步：设置文档参数双击原理图文件“Sheet1.SchDoc”打开原理图编辑环境。单击菜单命令【设计】→【文档选项】命令打开文档选项对话框，如图所示。10.2.5绘制原理图单击【图纸选项卡】,单击【标准风格】的下拉框，选择A4，把图纸设置成A4纸。如果要对边缘色的颜色、图纸的颜色进行修改就单击的颜色框，弹出如图

10.2.5绘制原理图设置捕获网格的大小为10，可视网格为10，选择电气网格有效，网格范围设为4；去掉图纸明细表前面的钩。10.2.5绘制原理图如果要对系统文字进行修改，则点击【改变系统字体】按钮，弹出如图，修改好各个参数之后点击【确定】按钮确定。10.2.5绘制原理图第四步：加载元件库单击菜单命令【设计】→【浏览元件库】，打开元件库面板，如图所示。10.2.5绘制原理图点击元件库面板中的【元件库】按钮，打开可用元件库对话框，点击【安装】选项卡，如图。10.2.5绘制原理图点击【安装】按钮，加载以下元件库“C:\ProgramFiles\Altium2004SP2\Library”目录下的“MiscellaneousDevices.IntLib”“C:\ProgramFiles\Altium2004SP2\Library”目录下的“MiscellaneousConnectors.IntLib”“C:\ProgramFiles\Altium2004SP2\Library\TexasInstruments”目录下的“TIInterfaceDisplayDriver.IntLib”10.2.5绘制原理图“C:\ProgramFiles\Altium2004SP2\Library\FairchildSemiconductor”

目录下的“FSCLogicCounter.IntLib”“C:\ProgramFiles\Altium2004SP2\Library\FairchildSemiconductor”

目录下的“FSCLogicGate.IntLib”“C:\ProgramFiles\Altium2004SP2\Library\Microchip”

目录下的“MicrochipMicrocontroller8-BitPIC12.IntLib”10.2.5绘制原理图第五步：在原理图上放置元器件在元件库面板上，在元器件名称栏中选择“FSCLogicCounter.IntLib”，在元器件列表中选择“CD4040BCN”，如图所示。10.2.5绘制原理图点击【PLACECD4040BCN】按钮放置元件。或者，在原理图纸上单击鼠标右键。弹出菜单如图。10.2.5绘制原理图选择“放置元件”命令，弹出对话框，如图10-29所示。10.2.5绘制原理图在放置器件到原理图之前，按下键盘的TAB键，打开元件的属性对话框，如图所示。

10.2.5绘制原理图在元件属性对话框中编辑元件的属性，主要包括如下：在标识符上填写元件标识，在注释的下拉对话框中填写元件的标称值。填写元件的封装（Foodprint）设置好元件属性之后，按【确定】按键完成元件属性的编辑操作。按空格键（SPACE）将元件进行旋转，在适当的位置将元件放置好。重复执行第五步操作，放置好器件PIC12C508-04/P、SN74LS49N、SW-DIP8、XTAL、Res2、74ACT04PC、LED1、Header9H，如图10-31所示。10.2.5绘制原理图10.2.5绘制原理图第六步：调整元件的位置。调整元件的位置使得元件的布局更美观，更合理，使得原理图结构更清晰，易读易修改。调整后如下图所示。

10.2.5绘制原理图10.2.5绘制原理图第六步：利用画导线工具连接各个器件在编辑好元件属性之后，放置好元件，接下来就是根据电路设计的要求把各个部件连接起来。单击配线工具栏中的放置导线按钮，完成元件之间的端口及引脚的电气连接。第七步：放置电源和接地符号单击配线工具栏上的放置电源按钮，放置电源符号。单击配线工具栏上的GND按钮，放置接地符号。第八步：放置网络标签单击配线工具栏上的放置网络标签按钮。在这里只需要放置一个网络标签，那就是CPU_CLK。第九步：保存原理图绘制好的电路原理图如下图所示。10.2.5绘制原理图10.2.5绘制原理图第十步编译原理图执行菜单命令【项目管理】→【CompilePCBProjectPCB_PROJECT1.PRJPCB】，则系统开始对项目进行编译。编译完成后，系统弹出【Messages】面板。【Messages】面板上列出了项目原理图中的所有出错信息及相应的错误等级。依次排除掉【Messages】面板上显示的出错信息，并确认原理图正确无误。编译后的出错信息并不都是准确的，也并不一定都需要修改，用户应根据自己的设计理念进行具体判断。另外，对于违反了设定的电气规则但实际上是正确的设计部分，为了避免系统显示出错信息，可以放置忽略ERC检查指示符。10.2.5绘制原理图第十一步生成网络表执行菜单命令【设计】→【设计项目的网络表】，则系统弹出项目网络表的格式选择菜单，如图所示。执行【Protel】命令，则系统自动生成了当前项目的网络表文件“sheet1.NET”，并存放在当前项目下的“Generated”文件夹中。210.2.6生成PCB板

第一步：利用PCB板向导来新建一个PCB文件1．在Files面板的底部的NewfromTemplate单元点击PCBBoardWizard创建新的PCB。如果这个选项没有显示在屏幕上，点向上的箭头图标关闭上面的一些单元。2．PCBBoardWizard打开。点Next【下一步】按钮继续。3．设置度量单位为公制（mm）。4．向导的第三页允许你选择你要使用的板轮廓。在这里我们使用我们自定义的板子尺寸。从板轮廓列表中选择Custom，点击Next。10.2.6生成PCB板

5．在这一页你可以自定义板选项。在这里我们建一个100mmX50mm的板子。选择矩形，并在宽和高栏键入100和50。取消选择标题栏和刻度、图标字符串、角切除、内切除。点击Next继续。6．在这一页允许你选择板子的层数。我需要两个信号层，不需要内部电源层。点击Next继续。7．在设计中使用的过孔（via）样式选择只显示通孔，点击Next。8．在这一页允许你设置元件/导线的技术（布线）选取项。选择通孔元件选项，将相邻焊盘（pad)间的导线数设为一条。点击Next继续。10.2.6生成PCB板

9．下一页允许你设置一些应用到你的板子上的设计规则。设为默认值。点Next按钮继续。10．最后一页点击完成按钮关闭向导。

11．PCB向导现在收集了它需要的所有的信息来创建你的新板子。PCB编辑器将显示一个名为PCB1.PcbDoc的新的PCB文件。12．PCB文档显示的是一个默认尺寸的白色图纸和一个空白的板子形状（带栅格的黑色区域）。要关闭图纸，选择【设计】——》【PCB板选择项】，去掉显示图纸的选项钩。13．现在图纸被关闭，选择查看→整个PCB板（热键V，F），将只显示板子形状。10.2.6生成PCB板

14．PCB文档会自动添加（连接）到项目，并列表在Projects标签中紧靠项目名称的下面。15．保存PCB文件并添加到本项目下面。16．在PCB的编辑环境下，单击菜单【设计】→【ImportChangesFromPCB_PROJECT1.PRJPCB】。弹出如下图所示。10.2.6生成PCB板

10.2.6生成PCB板

17．在工程变化订单对话框中，如果出现发现有错误，要先行排除错误。排除错误后单击按钮执行变化、使变化生效，关闭对话框。18．按快捷键CTRL+PgDn，查看整个文件，如下图所示。10.2.6生成PCB板

10.2.6生成PCB板

19．拖动ROOM空间并调整至整个PCB板大小，结果如图所示。10.2.6生成PCB板

20．按默认的规则，单击菜单【工具】→【放置元件】→【ROOM内部排列】命令，结果如图所示。10.2.6生成PCB板

21．手工调整布局，如图10-40所示。10.2.6生成PCB板

22．为自动布线设定布线规则。单击菜单【设计】→【规则】命令，弹出PCB规则和约束编辑器对话框，如图10-41所示。10.2.6生成PCB板

在本例中，我们用到的规则有，元件安全间距、导线安全间距、导线宽度、焊盘过孔类型。这里我们可以利用规则向导来完成我们所需要的用的的规则。例如，利用规则为VCC和GND网络来设定它们的导线宽度为50mil。单击上图左下角的规则向导，打开规则向导对话框。如下图所示。10.2.6生成PCB板

10.2.6生成PCB板

选择WidthConstraint类型，在名称和注释文本框里填写如上图所示的内容，单击【下一步】按钮，弹出如下图。10.2.6生成PCB板

选择适用于一个网络，单击【下一步】按钮，弹出如下图所示。10.2.6生成PCB板

条件类型选择BelongstoNet，条件值选择VCC网络，单击【下一步】按钮，弹出如图所示。10.2.6生成PCB板

单击【下一步】按钮，弹出如图所示。10.2.6生成PCB板

单击【完成】按钮关闭新规则导向对话框。回到PCB规则和约束编辑器对话框，单击适用按钮后，在导线宽度规则里就多了刚才我们新建的规则。如下图所示:10.2.6生成PCB板

10.2.6生成PCB板

23．自动布线。单击菜单【自动布线】→【全部对象命令】命令，弹出如图对话框。

10.2.6生成PCB板

单击【RouteAll】按钮后，会自动开始布线，布线过程中会显示出布线的信息窗，布线完成后我们要注意查看布线结果是否全部通过。如图所示。

10.2.6生成PCB板

24．手工调整布线。自动布线布出来的结果往往不是很合我们意的，我们要用手工对布线进行调整。调整后的结果如图所示。

10.2.6生成PCB板

我们还可以将焊盘补上泪滴，还可以在底层为网络GND覆铜。结果如图所示。10.2.6生成PCB板

最后我们还要进行设计规则检查。单击菜单【工具】→【设计规则检查】命令。对PCB进行检查。25．调整字符位置，对需要注意或要进行说明的地方加以注释。至此，我们的PCB设计已经完成了。

10.2.3制作原理图元件库

第一步：启动ProtelDXP2004SP2软件在WindowsXP操作系统中，执行【开始】→【所有程序】→【AltiumSP2】→【DXP2004SP2】。第二步：创建PCB项目单击菜单命令【文件】→【新建】→【PCB项目】，新建一个PCB项目。单击菜单命令【文件】→【保存项目】，打开保存文件对话框，在“文件名”文本框输入此项目文件的文件名“PCB_Project1.PrjPCB”，单击按钮【保存】返回。如下图:10.2.3制作原理图元件库

10.2.3制作原理图元件库

单击菜单【项目管理】→【追加新文件到项目中】→【SchematicLibarary】命令，新建一个原理图库文件“schlib1.schlib”，并保存原理图库文件，命名为schlib1.schlib。1．打开前面建立的原理图库文件“schlib1.schlib”，使用所设置的默认工作区参数。原理图符号的绘制。2．执行菜单命令【工具】→【新元件】，则系统会弹出原理图符号名称对话框，将新元件命名为“LM339N”。3．单击原理图符号绘制工具栏中的放置直线按钮，以编辑窗口的原点为基准，绘制一个三角形的运算放大器符号。4．单击原理图符号绘制工具栏中的放置引脚按钮，放置1、3、6、7、12在三角形符号上，并设置好每一引脚的相应属性，如下图所示，完成一个运算放大器10.2.3制作原理图元件库

1不具备电气特点的部分，如元件的外形、一些说明文字等，放置是没有规律的，只要求大小适当、形状美观，规整。2具备电气特点的部分，放置是有规律的，如IEEE符号、引脚等，且注意引脚有方向。光标变为“×”字形并粘附一个引脚，该引脚靠近光标的一端为非电气端（对应引脚名），该端应放置在元件的边框上。10.2.3制作原理图元件库

其中，1引脚为输出引脚“OUT1”，6、7引脚为“IN1（-）、IN1（+）”，3、12引脚则为公共的电源引脚“V+、V-”。对这两个电源引脚的属性可以设置为“隐藏”，这样的话，执行菜单命令【查看】→【显示或隐藏引脚】，可以切换进行显示查看或隐藏。10.2.3制作原理图元件库

绘制库元件的其它几个子部件1．执行菜单命令【工具】→【创建元件】。执行该命令后，在【SCHLibrary】面板上库元件“LM339N”的名称前面多了一个+符号，单击+符号打开，可以看到该元件中有两个子部件，刚才绘制的子部件原理图符号系统已命名为“PartA”，还有一个子部件“PartB”是新创建的。10.2.3制作原理图元件库

2．执行菜单命令【编辑】→【选择】→【区域内对象】，或者单击标准工具栏中的区域对象选择按钮，将图中所示的子部件原理图符号选中（不要选择3、12脚）。3．单击标准工具栏中的复制按钮，将选中的子部件原画图符号进行复制。4．单击标准工具栏中的粘贴按钮，将复制的子部件原理图符号粘贴在“PartB”中，并改变脚序号：4、5引脚为输入“IN2（-）、IN2（+）”，2引脚为输出引脚“OUT2”。最后回到part1此时要对3、12引脚属性进行设置，把这两个引脚属性里的零件编号都设置成0，并显示。这样在第个子部件中都能看到这两个引脚了。10.2.3制作原理图元件库

5．重复3、4、步骤，完成第三部分和第四部分的制作。这样，一个含有四个子部件的库元件“LM339N”就建立好了，如图所示。10.2.4制作器件封装库10.2.4制作器件封装库打开PCBLibrary,可以看到新建好的PCB库文件有一个默认的空白器件“PCBComponent_1”，如图。10.2.4制作器件封装库根据题目要求我们可以先用元件封装向导来完成该器件的封装制作.第二步：在主菜单中选择【工具】→【新元件】，或者在【PCBLibra