电子研发及维修工程师基础培训系列讲座3上-电路设计软件PROTEL的运用(上)

1电子研发与维修工程师基础培训第三课：怎样去画电子电路？

——电路设计软件PROTEL的运用。2电子研发与维修人员入门基础培训系列主要内容

主要内容为一些最基础的但必须要知道的知识与技能，规划为十节课，预计花一个星期时间，每天两课，上午讲解理论方面，下午带大家去实验室实地讲解和演练。第一课：怎么看懂电路图？

——基本元器件的认识。第二课：怎样焊接电子电路？

——电子电路手工焊接方法、电铬铁保养方法、实际生产的焊接方式第三课：怎样去画电子电路？

——电路设计软件PROTEL的运用。第四课：怎样去画机器外壳？

——机械设计软件CAD或电子图板的运用。第五课：怎样去编写电路控制程序？

——嵌入式系统及相关。3电子研发与维修人员入门基础培训系列主要内容

主要内容为一些最基础的但必须要知道的知识与技能，规划为十节课，预计花一个星期时间，每天两课，上午讲解理论方面，下午带大家去实验室实地讲解和演练。第六课：怎么调试和维修电路？

——电路调试工具的介绍、调试方法、维修方法与要领。第七课：怎样去设计电路？

——电路设计的一些原理。第八课：怎样去提高效率？

——企业的一些标准规范。第九课：怎么样才算上一个好的工程师？

——针对工程师的一些职业建议。第十课：怎样去看待市场？

——X线机的相关知识及目前的市场分析。4一，先修内功：从事电子研发或维修工程师，须先炼内功。先学好《模电》、《数电》及《C》方可打开任督二脉。内功扎实之后，才能练习技能招数，否则如空中楼阁，必有倾倒之日。同时，修好这几门内功，学其他技能知识也如虎添翼，非常给力。二，再练招数：学习要坚持面向对象、面向使用的原则。在学的过程中要活学活用，勤于实践，在实践中反过来学理论。只钻理论，迟早会忘，不如操刀实战。光有武功秘籍是没用的，须勤练招数，实践之初也许失败，但坚持的人终会成功。三，英雄相惜：学习及钻研、研发或维修，建议大家一起学习，互相交流，树立自己的工程师朋友圈。人在江湖，没有人可以一个人自成一派。当然有团队就更好，因为要想成功，团队很重要！四，学好英语：正如一些高深武功秘笈是蝌蚪文一样，很多正宗的技术文档都是英文。做设计写程序等之前都须先仔细看懂其所用芯片的PDF，有条件的还是看英文原文。学好英语，百利而无一害，否则会很纠结！写在前面5第三课第三课：怎样去画电子电路？

——电路设计软件PROTEL的运用。

我们喜欢一张简明的图纸，就如喜欢娶一个苗条的老婆！

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本人不提倡看理论，只崇尚多实践。实战出真知！

我们先大致浏览一下PPT，然后咱们一起画张图纸，PPT我还是很精心地修改了一下，那样大家没听明白的细节课后可以翻看。

Protel设计系统是一套建立在IBM兼容PC环境下的EDA电路集成设计系统。而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。坏消息：本PPT有160多页！！！好消息：我可以10分钟讲完这个PPT！！！Protel99se快速入门7

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制作而言的，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PCB制作工作。电路板设计步骤8电路图举例自动煮蛋器9电路图举例跳舞机器人电路图10电路图举例彩灯控制电路图11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。原理图设计流程12

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。

原理图设计流程13

Protel99SE原理图设计实践学习

1、启动Protel99GO!!!142、选取菜单File/New来新建一个设计库，出现如下图1－4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。1-415

如果您想用口令保护您的设计文件，可点Password选项卡，再选Yes并输入口令，点击OK按钮后，出现如图1－5主设计窗口。1-516

3、选取File/New...打开NewDocument对话框，如图1－6，选取SchematicDocument建立一个新的原理图文档。1-6CAM输出配置印制电路板印制电路板库印制电路板打印电路原理图电路原理库文件表格文件文本文件波型文件新文件夹17主介面零件库管理器零件管理器零件显示画图工具栏电路图绘制工具栏状态栏编辑区4、双击新建的原理图文件图标，既进入原理图编辑模式，如下图所示。18显示文档管理器放大显示保存文档放置交叉探测点恢复取消的操作主工具栏介绍移动选中对象打开/关闭绘制电路运行仿真减少元件库取消操作打印文档层次图切换缩小显示粘贴打开/关闭绘制图形仿真分析设置增加元件库增加元件的单元号取消全部选择打开文档激活帮助选择区域内对象将整个文档显示在窗口剪切19电路绘制栏与绘画工具栏画方块电路图方块电路出入口放置电路端口放置电路接点忽略ERC检查放置PCB布线指示画矩形画圆角矩形画椭圆画馅饼图放置图片阵列式放置画导线画总线画总线分支线放置网络标号放置电源及接地放置元件画直线画多边形画椭圆弧画曲线放置单行注释放置文字区块20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。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。21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）更新按End键，将绘图区的图形进行更新，恢复正确的显示状态。（5）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。很重要！22三：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，如图1-7所示。2、如需要自定义图纸大小，必须设置如图1-7所示CustonStyle栏中选中UseCuston复选框，以激活自定义图纸功能。公制：A0（最大）、A1、A2、A3、A4（最小）英制：A（最小）、B、C、D、E（最大）Orcad图纸：OrcadA、OrcadB…OrcadE其他：Letter、Legal、Tabloid231-724设置图纸样本文件－设置文件信息对话框设置公司或单位名称Organization设置地址设置原理图编号文件的其它信息标题Title编号No.

版本号Revision25四：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。1、设置网络

Protel99se提供了两种不同形状的网络，分别是线状线状网络（Lines)和点状网络(Dots)如图1-8和图1-9所示。1-826

设置网格可以使用菜单Tools/Preferences命令来实现。如图1-9所示。1-9272、禁止自动放置节点

系统默认情况下，当线路出现交叉时会自动放置节点。根据设计经验，这样容易造成错误，所以建议新手画图时禁止自动放置节点功能，等整张图纸都画完了，最后统一检查，手工放置节点。操作步骤如下，执行菜单命令Tools/Preferences，系统弹出Preferences对话框，选择Schematic选项卡，找到Options下面的Auto-Junction，把它前面方框里的勾去掉即可。如图1-10所示。281-10293、设置光标Protel99se提供了三种不同形状的光标，如下图1-11所示。a)小光标c)大光标c)交叉45度光标1-1130

设计者可根据自己的习惯，对光标进行设置。方法如下：执行菜单命令Tools/Preferences，系统弹出Preferences对话框，选择GraphicalEditing选项卡，然后单击Cursor操作选项框右边的下拉按钮，然后在下拉列表中选择即可。1-1231

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，屏幕将出现如图1-13所示的“元件库添加、删除”对话框。3、在DesignExplorer99\Library\Sch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。32

元件添加删除对话框1-1333元件属性DEVICE.LIB零件库常用的零件库名称如下：常用零件常用零件库名称电阻RES2二极管DIODE电容器CAPELECTRO1电感INDUCTOR开关SW石英振荡晶体CRYSTAL三极管类PNP

NPN熔丝FUSE34示例取用零件列表：元件名零件图形样本名零件序号零件名电阻RES2滑线电阻POT2有极性电容器ELECTRO1三极管NPN无极性电容器CAP35

六：添加元件

由于电路是由元件（含属性）及元件间的连线所组成的，所以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。1-141.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，如图1－14所示。36（1）LibRef在元件库中所定义的元件名称，不会显示在绘图页中。

（2）Designator流水序号。

（3）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。

（4）Footprint包装形式。应输入该元件在PCB库里的名称。放置元件的过程中，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。

按上述方法在电路图上放置八个电阻，如图1-15所示。Protel99se的PlacePart对话框包括以下选项：371-15382.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。

下面示范如何从元件库管理面板中取一个7406元件，如图1－16所示。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7406并选定它。如图1-16所示。接下来单击Place按钮，此时屏幕上会出现一个随鼠标移动的7406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。39

1-1640按第二种方法在电路图上放置八个反向驱动器7406如图1-17所示。1-17413、放置自编元件

有很多专用元器件在元件库中是找不到的，如本电路中的CD4007和各种颜色的发光二极管等。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，如图1-18所示。（2）然后从对话框中选择原理图文件编辑器图标，如图1-18所示。（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。421-1843（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，如图1-19所示。IEEE工具栏绘图工具拦元件管理器1-1944（5）创建一个元件

现在我们创建新元件CD4017，具体步骤如下：a)使用菜单命令Place/Rectangle或单击绘图工具拦中的按钮来绘制一个直角矩形，将编辑状态切换到画直角矩形模式。此时鼠标指针旁边多出一个大十字符号，将大十字指针中心移到坐标轴原点（X：0Y：0）单击鼠标左键，我们把它定为直角矩形的左上角；移动鼠标指针到矩形右下角的适当位置，在单击鼠标左键，这样就结束了这个矩形的绘制过程。如图1-20所示。451-2046b)绘制元件的引脚执行菜单命令Place/Pins或单击绘图工具拦上的图标，可将编辑模式切换到放置引脚模式，此时鼠标指针旁边会多出一个大十字护法及一条短线，接着分别绘制4根引脚，如图1-21所示。放置时按Space键可以使管脚旋转90度。1-2147c)编辑管脚

双击要编辑的管脚进入管脚属性对话框，如图1-22所示。在对话框中对各管脚属性修改成如图1-23所示。1-221-2348（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。如图1-24所示。1-24494、自建各种颜色的发光二极管，并把它们放到原理图中，放置后的原理图如图1-25所示。1-2550七、放置电源与接地元件1-26

常用工具拦的打开方法，执行菜单命令View/Toolbars,展出折叠菜单如图1-26所示。51

在WiringTools连线工具栏上单击鼠标左键，原理图设计窗口内便出现WiringTools连线工具栏，如图1-27所示。其他常用工具栏的打开方式同上。1-27连线工具拦52

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，即出现如图1－28所示的PowerPort对话框1-2853

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，所下图1－29所示。1-2954本电路中所有用到的元件都放置完毕，如下图1-30所示。1-3055

八、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56

1-32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，如图1－32所示。57

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7406由6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，如图1-33和图1-34所示。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、7406为DIP-14、4017为DIP-16。581-33591-3460九、元件布局

现在我们已经放置了所有用到的元件并编好了各元件的属性。如图1-35所示。1-3561

下面的工作就是把这些堆积的乱七八糟的元件好好摆放以下，目的是为了走线的方便和电路图的整体美观。（1）移动单个元件在元件上面单击鼠标左键，鼠标变成了大十字状，这就说明已经选中了该器件。然后用鼠标左键拖动元件到适当位置即可。（2）同时移动多个元件用鼠标单击主工具栏上的按钮或直接从空白的地方单击左键并拖动鼠标至另一点，这时画出一虚线框，所有被虚线框包住的元件都被选中了。松开左键，你会看到所有被选中的元件都变成了黄色，在任一被选中的元件上单击左键，等鼠标变成大十字状，拖动到适当位置即可，如图1-36。621-3663（3）取消选择用鼠标左键单击主工具条上的按扭即可。1-3764(4)元件的旋转

元件的旋转实际上就是改变元件的放置方向。当用户使用鼠标选中某个元件后，并按住鼠标左键，此时再使用下面的功能键，就可以实现元件的旋转。（a)Space键让元件做90度旋转，以选择适当的方向。（b)X键使元件左右对调，以十字光标为轴做水平调整。（c)Y键使元件上下对调，以十字光标为轴做上下调整。（5）元件的删除

当图形中的某个元件不需要或错误时，可以对其进行删除。删除元件可以使用Edit菜单中的两个删除命令，即Cler和Delete命令。两者的区别是启动Clear命令之前需要选取元件，而启用Delete命令之前不需要选取元件。当元件被选取后也可以使用快捷键Delete进行删除。65（6）元件的排列与对齐Protel99se提供了一系列排列和对齐功能，可以极大地提高我们的工作效率，这种功能适合于各种图件。元件的排列和对齐可以使用菜单Edit/Align中的命令项来是实现，入图1-38所示。1-3866各命令的执行方式及功能如下：（a)AlignLeft命令将选取的元件，向左边的元件对齐。（b)AlignRight命令将选取的元件，向右边的元件对齐。（c)CenterHorizontal命令将选择的元件，向最左边元件和最右边元件的中间位置对齐。（d)DistributeHorizontally命令将选择的元件，在最左边元件和最右边元件之间等间距放置。（e)AlignTop命令将选取的元件向最上边的元件对齐。（f)AlignBottom命令将选取的元件向最下边的元件对齐。（g)CenterVertically命令将选取的元件，向最上边和最下边元件的中间位置对齐。（h)DistributeVertically命令将选取的元件，在最上边元件和最下边元件之间等间距放置。67

综合以上个方法调整后的原理图布局如下图1-39所示。这只是一次大体布局，布线的时候可能还要变动，特别是元件比较多的时候可以先定下一些主要元件，然后多次挪动其他辅助元件就可以了。1-3968

十、连接线路

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。69

更快捷的连线方法：在待命模式，按鼠标右键，出现如图1－40所示的右键菜单，点击PlaceWire菜单项就可以进行连线。1-4070画总线

在绘制原理图时，我们也经常用总线连接元件，其目的是为了迎合人们绘制电路的图习惯，简化线路的表现方式。总线本身并没有任何实质上的电气意义。点击连线工具拦中的图标，即可启动画总线方式，如下图1-41所示。总线1-4171画总线出入端口

总线出入端口是单一导线进出总线的端点，也没有任何电气连接意义，只是让你的电路看上去更具有专业水准。点击连线工具栏中的图标，即可启动放总线出入端口模式。如图1-42