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文档简介
项目六超声波测距仪设计-PCB设计综合学习目标:1)掌握手动设计电路板的设计流程;2)掌握网络管理器的使用方法。6.1自动方法设计超声波测距仪PCB图单击File→New→PCBProject命令,新建一个项目文件。然后单击File→SaveProjectAs命令,将新建的项目文件保存到Example文件夹下,并将其命名为“exam2.PrjPCB”。单击File→New→Schematic命令,然后单击File→SaveAs命令将新建的原理图文件保存到Example文件夹下,并命名为“exam2.SchDoc”。6.1.2超声波测距仪的原理图设计
首先对原理图设计的环境、图纸等设置,然后按下面所讲的操作方法设计原理图。6.1.1创建项目文件加载库文件PhilipsMicrocontroller8-bit.IntLib因为集成芯片“STC89C52”在库文件“PhilipsMicrocontroller8-bit.IntLib”中,所以加载“PhilipsMicrocontroller8-bit.IntLib”库文件并设为当前库。使用过滤器快速定位需要的元件。在库名下的过滤器文本框中输入“*89C52*”作为过滤条件,一个以“89C52”作为元件名的元件将在元件列表中显示出来,如图6-4所示。图6-4取用集成芯片89C52在元件列表中单击89C52来选择它,然后单击“Place”按钮。此时光标将变成十字状,并且在光标上粘附着一个集成芯片的轮廓,如图6-5所示,说明现在已处于元件放置状态。如果移动光标,集成芯片轮廓也会随之移动。
图6-5处于放置状态下的集成芯片89C52在原理图上放置元件之前,首先要编辑其属性。在元件放置状态下按〈Tab〉键,则打开元件属性对话框“ComponentProperties”,如图6-6所示。图6-6集成芯片89C52属性编辑对话框在元件属性对话框的“Properties”选项组的“Designator”文本框中输入“U1”,将其值作为该元件的标识,并选中右面的“Visible”复选框。检查“89C52”所使用的封装形式。由于当前所加载的库已经包括了封装和电路仿真模型,需确认在模型列表“ModelslistforU?89C52”中含有“SOT129-1”形式的封装。保留其余选项为默认值。单击ok按钮关闭属性对话框,并返回元件放置状态。移动粘附有集成芯片的光标到图纸中间某位置,按“空格键”将集成芯片旋转90°,按图6-1的布局将集成芯片移动到合适位置,单击左键将集成芯片放在原理图上。其他元件的放置与以上方法类似,不再复述。但要注意各元件所在的元件库的加载或切换。图6-7最终布局元件放置完成以后,应注意调整元件布局,元件的最终布局如图6-7所示。
连接电路请参照原理图6-1正确连接电路。使用网络标签可以使原理图设计简洁、快捷,也可提高正确性。下面以K1为例讲述在图中放置网络标签:①执行菜单命令【Place】→【NetLabel】,或直接单击绘制原理图工具栏上的
工具(快捷键为〈P〉,〈N〉)。一个虚线框将悬浮在光标上。②在放置网络标签之前应先编辑网络标签的属性。按〈Tab〉键显示“NetLabel”对话框,如图6-8所示。③在“Net”栏键入“K1”,然后单击
按钮关闭对话框。放置网络标签图6-8网络标签对话框④
移动粘附有网络标签的光标到由K1引脚和U1的引脚13所组成的网络导线上,当光标接近导线时,会显示一个红色的星形标记,如图6-9所示,表示可以在该点放置网络标签,单击放置该网络标签。用同样的方法完成网络标签K2、K3、RS、RW和EN等的放置。这样,就完成了原理图的设计。图6-9放置k1网络标签6.1.3编译与差错单击Project→CompileAllProjects命令,或在Navigator面板中单击
按钮,进行编辑操作。编译工作后,在Messages面板中可以查看工程的编译信息。如果有错误,回到原理图中更改,直到该信息框中无错误。之后就可以进行PCB设计了。6.1.4PCB板设计完成原理图的设计后,就可以进行相应PCB板的设计。但是需要先完成PCB板设计的准备工作。双层板与单面板的准备工作基本相同。下面是空白PCB板的基本创建和规划。图6-10创建一个PCB文件创建PCB执行菜单命令【File】→【New】→【PCB】创建一个PCB文件,并将该PCB文件命名为“exam2.PcbDoc”,如图6-10所示。图6-11放置焊盘属性设置对话框规划PCB的形状选择禁止布线层【Keep-OutLayer】层,点击布线工具栏的
按钮,按照PCB所要求的形状和尺寸绘制一个封闭的多边形。放置安装孔单击工具栏中的按键
,然后按“Tab”键,系统自动弹出焊盘属性设置对话框,如图6-11所示。图6-12放置完成的定位孔将焊盘属性设置对话框中“HoleSize”项的值改为和“SizeandShape”中的“X-Size”或“Y-Size”的值相等,这里均设为3mm。焊盘的形状“Shape”为“Round”。按图6-12所示放置。图6-13PCB板的最终形状其他规划执行命令菜单【Design】→【Option…】打开“BoardOptions”对话框,可以设置PCB文件的环境参数。这里取默认设置即可。PCB的形状如图6-13所示。图6-14网络表和元件封装的导入窗口加载PCB元件封装库本设计中所需的元件封装库除了常用封装库外,再加载自己设计的封装元件库mypcb.pcblib。导入网络表⑴在原理图工作界面中单击Design→UpdatePCBexam2.PcbDoc命令,弹出如图6-14所示网络表和元件封装的导入窗口。图6-15检查元件加载正确与否⑵在该对话框单击
按钮,系统逐项执行所提交的修改,并在Status的Check列中显示加载的元件是否正确,如图6-15所示。图6-16元件封装和网络表加载完成⑶如果元件封装和网络表信息正确,单击
按钮加载元件封装和网络表,结果如图6-16所示。图6-17载入PCB文件中的网络表和元器件封装⑷单击
按钮,关闭对话框。完成元件封装与网络如图6-17。图6-18自动布局窗口自动布局元件
单击Tool→AutoPlacement→AutoPlacer命令,弹出“元件自动布局”窗口,如图6-18所示。手工调整元器件布局元件自动布局并不能完全符合设计要求,还需要进行手工调整。手工调整可以解决电路不能正常工作和电路的抗干扰性等问题,还可满足某些元件布局的特殊要求,这些是自动布局无法完成的。通过选择元件、移动元件、旋转元件、排列元件以及调整元件标注等步骤,实现调整元器件布局。另外,通过手动方式将变压器的封装形式放置在PCB上。最后调整丝印层的字符,以免字符有重叠、方向不一致等,影响PCB的美观。完成布局调整后的PCB如图6-19所示。图6-19手工调整元件及标注布局后结果图6-21布线层设置0布线层设置根据PCB的设计要求,PCB应该设计为单面电路板。设置方法如图6-21所示,设置成底层布线,顶层不布线。图6-23线宽设置图6-22切换单位1布线宽度设置
根据PCB的设计要求,整个PCB的布线宽度为1.254mm。设置之前先把单位切换为mm,单击Design菜单的BoardOptions选择项,打开如图6-22所示的菜单。在Unit处选择Metric即可。图6-24自动布线命令对话框自动布线的操作步骤如下:执行命令【AutoRoute】→【All…】,系统自动弹出如图6-24所示的自动布线方式设置对话框。图6-25“Messages”板显示自动布线的状态信息图6-26手工调整布线后的PCB自动布线完成后,必须手工加以调整。最终布线结果如图6-26所示。2放置矩形填充区在基本布置好印刷电路板上的导线后,还可采用矩行填充实现在印刷电路板上大面积的接地或布置电源,用来增强电路板工作的可靠性和抗干扰能力。矩形铜膜填充具有导线的功能,也可以用来连接焊盘。所以,可以用矩形铜膜填充来增加通过的电流,同时也起着增加焊盘的牢固性。图6-27wiring工具栏启动放置矩形铜膜填充命令有三种方法:
方法一:主菜单启动方法,选择菜单【Place】→【Fill】命令项。
方法二:放置工具栏启动方法,单击图6-27所示的组件放置工具栏中“PlaceFill”图标按钮;方法三:快捷键启动方法,从键盘上依次击键〈P〉、〈F〉。(1)启动放置矩形铜膜填充命令(2)放置矩形铜膜填充放置矩形铜膜填充的步骤如下:1)启动放置矩形铜膜填充命令后,光标变成十字状,将光标移到合适的位置,如R2-2焊盘上,单击鼠标左键确定矩形铜膜填充的左上角位置,如图6-28a)所示。2)移动鼠标,此矩形填充以浮动状态随光标移动,到合适位置时,如R3-1焊盘,单击鼠标左键,确定右下角位置,如图6-28b)所示。3)单击右键完成放置矩形铜膜填充,如图6-28c)所示。a)确定矩形铜膜填充的左上角并拖动鼠标b)确定矩形铜膜填充的右下角c)放置完成的矩形铜膜填充(3)设置矩形填充属性在放置矩形铜膜填充时按〈Tab〉键,或者在电路板上双击矩形铜膜填充,或者在已放置的矩形填充上单击右键菜单并选择【Properties…】命令,都可以启动如图6-29所示矩形铜膜填充属性设置对话框。图6-29矩形铜膜填充属性设置对话框对话框中的各项内容介绍如下:
1)上部的图形区域:“Corner1X/Y”:设置矩形铜膜填充一角的X/Y轴坐标;“Corner2X/Y”:设置矩形铜膜填充另一角的X/Y轴坐标;“Rotation”:设置矩形铜膜填充旋转的角度。
2)“Properties”区域:“Layer”设置矩形铜膜填充所在的板层,可通过右边的下拉式按钮设置;“Net”设置矩形铜膜填充所在的网络;“Locked”设置是否锁定矩形铜膜填充位置;“Keepout”设置是否屏蔽矩形铜膜填充。(4)矩形铜膜填充的修改
矩形铜膜填充放置可以对其进行修改,如移动、旋转、删除和改变大小等操作。在待修改的矩形铜膜填充上单击鼠标左键,矩形铜膜填充就进入修改状态,如图6-30所示。
从图中看出,点取状态下的矩形铜膜填充有十个操控点,其中周边八个操控点用于改变矩形铜膜填充的大小,中央的十字状操控点用于移动矩形铜膜填充,与十字状操控点相连的操控点用于对矩形铜膜填充进行旋转操作。图6-30点取状态下的矩形铜膜填充1)移动待矩形铜膜填充进入修改状态后,将光标放在矩形铜膜填充的非操控点处或中央操控点上,光标变为四个箭头的十字光标,按住鼠标左键,光标变成十字状,并自动移到矩形铜膜填充的一角上,此时矩形铜膜填充以浮动状态粘在光标上,移动光标到合适的位置后,松开鼠标左键即可完成移动,如图6-31所示。图6-31矩形铜膜填充的移动2)旋转待矩形铜膜填充进入修改状态后,将光标放在与十字状操控点相连的操控点上,光标变为两个箭头的光标,按住鼠标左键,光标变成十字状,此时矩形铜膜填充以浮动状态粘在光标上,移动鼠标,矩形铜膜填充就沿中央的十字状操控点旋转,移动光标到合适的角度后,松开鼠标左键即可完成旋转,如图6-32所示。图6-32矩形铜膜填充的旋转3)改变大小待矩形铜膜填充进入修改状态后,将光标放在矩形铜膜填充的周边八个操控点中的任意一个上,光标变为两个箭头的光标,按住鼠标左键,光标变成十字状,此时矩形铜膜填充以浮动状态粘在光标上,移动鼠标,就可以改变矩形铜膜填充的长度或宽度,移动光标到合适的大小后,松开鼠标左键即可完成大小的调整,如图6-33所示。图6-33改变矩形铜膜填充的大小放置矩形填充区后如图6-34所示。至此,完成了电路板的全部设计。之后可以进行打印输出或各种报表输出等后期处理工作。6.2.1手动设计电路板流程⑴创建PCB文件:在已有的PCB项目中新建一个空白的PCB文件,进入PCB设计环境。⑵设置环境参数:根据需要设置PCB环境中的尺寸单位(英制或公制)和网络参数。⑶规划电路板:规划电路板的板层(单面板、双面板或多层板)、外形、物理边界和电气边界。⑷放置元件封装与布局:将需要用到的元件封装库加载到系统中,并将原理图各元件所对应的封装放置到PCB文档界面。⑸手动布线或借助网络管理器设置网络来产生飞线,再根据飞线指示进行手动布线。⑹电路板覆铜:对印制电路板的各个布线层进行覆铜,以增强印制电路板的抗干扰能力。⑺电气规则检测:布线完成后,可以对印制电路板进行电气规则检查,确保符合设计规则。⑻保存与输出文件:保存PCB设计文件,并打印输出PCB图、各种报表文件和生产制造文件。创建文件与初始化设置方法同前。6.2.2放置元件封装元件封装和导线一样,都是PCB设计中最基本也是最重要的组件。在ProtelDXP中也提供了更为方便、快捷的元件选取、放置、布局和修改等操作。(1)启动放置元件封装命令
在启动该命令之前,已经加载了所需要的元件封装库,有以下几种方法启动放置元件的命令。
方法一:启动方法。选择菜单【Place】→【Component】命令项。
方法二:放置工具栏启动方法。单击图6-27所示的组件放置工具栏中“PlaceComponent”按钮。
方法三:快捷键启动方法。从键盘上依次击键〈P〉、〈C〉。图6-35元件库工作面板启动命令后,系统将会弹出如图6-36所示的放置元件(PlaceComponent)对话框。该框中上部区域设置放置的类型:元件封装(Footprint)还是元件(Component),默认的是元件封装;下部区域显示或设置元件封装的资料,各项说明如下:图6-36放置元件封装对话框图6-37元件库浏览对话框2)“Designator”:元件序号。用来输入此封装在本PCB中的元件标号,如R6。
3)“Comment”:用来输入此封装对应的元件的标称值或型号,如51K。(2)元件封装的放置操作过程中的技巧:在放置过程中,可以按空格键使元件封装旋转,按〈X〉键在水平方向上反转,按〈Y〉键使元件在垂直方向上反转,按〈L〉键使元件封装从顶层移到底层,同时由于元件封装切换到了底层,元件封装的元件序号和型号等都将相反。可以再按〈X〉键使元件封装在水平方向上反转。(3)设置元件封装的属性设置元件封装的属性首先要启动元件属性设置对话框。方法有三种:
方法一:在放置元件封装时按〈Tab〉键。
方法二:用鼠标左键双击已经放置的元件封装。
方法三:将鼠标放在元件封装上,单击右键,从弹出的对话框中选取【Properties...】命令。元件封装属性设置对话框如图6-38所示。图6-38所示的是前面设计的电路板中C2的封装属性。对话框中分为四个区域:1)“ComponentProperties”区域:该区中有八个编辑选项,各个选项说明如下:
“Footprint”:设置元件的封装形式。
“Layer”:设置元件封装所在的板层。通过右边的下拉式按钮选择设置板层。
“Rotation”:设置元件封装的旋转角度。
“X-Location/Y-Location”:设置元件封装X轴/Y轴坐标。
“Type”:设置元件封装的形状。
“LockPrims”:设置是否锁定元件封装的结构,即不能将元件封装的各个部分分开。
“Locked”:设置是否锁定元件封装的位置。2)“Designator”区域:该区中有11项,介绍如下:
“Text”:设置元件封装的序号。
“Height”:设置元件封装序号文字的高度。
“Width”:设置元件封装序号文字的线宽。
“Layer”:设置元件封装序号文字所在的层。通过右边的下拉式按钮选择层。
“Rotation”:设置元件封装序号的旋转角度。
“X-Location/Y-Location”:设置元件封装序号X轴/Y轴坐标。
“Font”:设置元件封装序号文字的字体。通过右边的下拉式按钮选择字体。
“Autoposition”:设置元件封装序号文字所在的位置。通过右边的下拉式按钮选择自动放置序号的位置。
“Hide”:设置元件封装的序号是否隐含。“Mirror”:设置元件封装的序号是否反转。图6-38元件属性设置对话框3)“Comment”区域:该区域中所有的选项都是设置元件封装的元件名称或型号的属性,每项的含义与“Designator”区域中的设置含义完全相同。这里不在重复。(4)元件封装的基本操作对于正在放置过程中的元件封装,其移动、旋转和板层切换请参见前面讲述的方法和提示进行操作。下面介绍对已放置的元件封装基本操作。①元件封装的移动图6-39所示为一个已放置在PCB上的DIP-4封装,现在对它进行移动操作。有三种方法:方法一:在元件封装上按住鼠标左键不放,光标自动移动到元件的参考点上,并变成十字状,此时可以移动光标,元件封装随着光标一起移动,在合适位置按下鼠标左键,确定元件封装的位置。注意在移动过程中一直按住鼠标不放,否则就无效。方法二:点取元件封装,使之变成选取的颜色,将光标放在已点取的元件封装上时。光标变成四个方向箭头的十字光标,此时可以移动光标,元件封装随着光标一起移动,在合适位置按下鼠标左键,确定元件封装的位置。注意在移动过程中一直按住鼠标不放,否则就无效。
图6-39放置在PCB上的DIP-4
方法三:利用菜单命令进行元件封装的移动。启动菜单【Edit】→【Move】下的命令进行移动操作,图6-40所示是移动(Move)命令的子菜单。在这个菜单中,与元件封装移动有关的命令介绍如下:图6-40元件封装移动命令“Move”:用于单独移动组件。“Drag”:用于移动元件封装,此时被移动的元件封装和它相连的导线是否断开与环境的设置有关。如果设置了导线一起移动,在与元件封装相连的导线将跟随着同时移动,不会造成断线的情况。在启动此命令之前,不需要选取元件。
“Component”:专用于单独移动元件封装,对其他组件无效。
“MoveSelection”:与“Move”的功能相似,只是它移动的是所有已选定的元件封装。②元件封装的旋转
与移动操作相似,在选取元件封装或点取元件封装后,将鼠标放在元件封装上按住不放,这时:1)如果按空格键,使元件封装沿某个角度旋转,系统默认为90°,其角度大小可以在环境中设置。如图6-41所示。2)如果按〈X〉键,则使元件封装在水平方向上反转,如图6-42所示。3)如果按〈Y〉键,则使元件封装在垂直方向上反转,如图6-43所示。a)旋转前的状态b)逆时针旋转90度后状态图6-41元件封装的旋转a)反转前的状态b)反转后状态图6-42水平反转a)反转前的状态b)反转后状态图6-43垂直反转4)使用图6-40中的菜单命令可以使元件封装旋转。有两个命令:“RotateSelection”:用于旋转选定的组件。首先要选取需要旋转的元件封装,然后启动该命令系统弹出图6-44所示一个对话框。图6-44旋转角度对话框此对话框要求输入旋转角度,单位为度。如果输入的角度为正,则元件封装沿逆时针方向旋转,如果为负,则沿顺时针方向旋转。输入角度后,单击“OK”键,光标变成十字形状,要求指定旋转中心。移动光标到合适位置,单击鼠标左键,确定元件封装的旋转中心,此时元件封装以选定点为中心以设定的角度旋转,如图6-45所示。a)旋转前的状态b)旋转10度后状态图6-45元件封装的旋转“FlipSelection”:用于选定组件的水平翻转,使选定的组件以各个组件所构成的区域中心为对称轴作翻转。此操作也可以选定各个组件,再在其中一个组件上按住鼠标左键,然后按“X”键作水平翻转。但是它是以光标所在的点为中心作水平翻转。如图6-46所示。a)反转前的状态b)执行命令后状态图6-46水平反转③元件封装的板层切换与移动元件封装相似,用鼠标按住选定的元件封装或直接点取元件封装后,按〈L〉键,元件封装就可以切换到另外板层上,如图6-47所示。注意,图中底层丝印层(BottomOverlay)没有显示,可在板层环境设置中设置。a)切换前的状态b)切换后的状态图6-47元件封装的板层切换④元件封装的复制、粘贴该项操作命令集中在Edit菜单中,如图6-48所示。其中与元件封装的复制、粘贴有关的命令介绍如下:1)“Cut”:将选取的元件封装作为副本放入剪贴板中。快捷方法为〈E〉、〈T〉或〈Shift〉+〈Delete〉键。2)“Copy”:将选取的元件封装直接移入剪贴板中,同时将被选元件封装删除。快捷方法为〈E〉、〈C〉或〈Ctrl〉+〈Insert〉键。3)“Paste”:将剪贴板中的内容作为副本拷贝到PCB中。快捷方法为〈E〉、〈P〉或〈Shift〉+〈Insert〉键。图6-48Edit中的复制和粘贴命令4)“PasteSpecial...”:这是一个非常有用的命令,利用该命令可以实现将剪贴板上的元件封装阵列式粘贴,更为有用的是利用它可以设置一些特殊的粘贴条件。单击【PasteSpecial...】命令,系统弹出如图6-49所示的粘贴设置对话框。其中有四个选项,介绍如下:图6-49粘贴设置对话框“Pasteoncurrentlayer”选项:选择该项命令,则所有的组件包括元件封装、焊盘和导线都将粘贴在当前的板层上;否则,粘贴组件时,各个组件根据拷贝时的组件所在的层粘贴到不同的板层中去。选择该项要慎重,特别是粘贴的组件中包括不同板层间的导线时,如果选中此项,很可能造成导线在同一个板层上交叉。“Keepnetname”选项:如果选择该项命令,则粘贴组件时将保持原有的网络名称。由于它保持了原有的网络名称,所以要慎重选择,因为网络名称相同,粘贴的组件和PCB原来的组件之间会出现飞线。建议在同一个PCB中粘贴时,请不要选中此项。
“Duplicatedesignator”选项:如果选择该项命令,则在粘贴组件时将保持元件的序号,也就是说在同一个PCB中有两个或两个以上相同的序号的封装。否则,粘贴时会在元件封装的元件序号后面加入一个“Copy”字样。该命令通常用于同一个PCB内的粘贴组件,如果选择此项的话,通常不选中“Keepnetname”。
“Addtocomponentclass”选项:如果选择该项命令,则在粘贴时各个元件封装将添加到复制时元件封装所在的元件封装类中。图6-50阵列式粘贴设置对话框此对话框中包括如下几个部分:“PlacementVaraibles”区域:用于设置粘贴放置的参数,包括两项参数设置,其中“ItemCount”项用于设置重复放置组件的个数;“TextIncrement”项用于设置组件序号的增量。“ArrayType”区域:用于设置粘贴的类型。选择“Circular”项进行环形粘贴;选择“Linear”项进行线形粘贴。“CircularArray”区域:用于设置环形粘贴的粘贴参数。“Spacing[degrees]”用于设置粘贴组件间的角度;设置“RotateItemtoMatch”项,组件将改变方向以保持组件和旋转半径间的夹角;否则,组件的方向将保持不变。
“LinearArray”区域:用于设置线形粘贴的粘贴参数。“X-Spacing”和“Y-Spacing”分别用于设置组件间的水平间距和垂直间距。⑤元件封装的修改1)元件封装的更改
如果设计PCB时有比较特殊的元件封装在封装库中找不到,又觉得没有必要去新建一个元件封装,此时可以直接在PCB上更改元件封装。举例说明把图6-51a)的元件封装更改为6-51b)的形状。a)b)图6-51元件封装的更改首先双击图a)的元件封装,打开其属性对话框,取消对话框中的“LockPrims”项,使元件封装的各个组成部分分开。其次修改导线和焊盘符合图b)的形状。调整完后,再将“LockPrims”项选中,将其结构固定起来。2)元件封装的分解
如果将元件封装分解,可以选择主菜单命令【Tools】→【Convert】→【ExplodeComponenttoFreePrimitives】实现。启动命令后,光标变成十字形状,将光标移动到需要分解的元件封装上单击左键即可。元件封装一旦分解就不能恢复,所以使用此命令之前要慎重考虑。6.2.3组件的选取由于在放置和编辑导线、元件封装等组件时要用到组件的选取,因此先来介绍一下PCB中有关组件的选取命令。(1)组件的选取命令
PCB中有关组件的选取命令集中在菜单【Edit】→【Select】命令下,如图6-52所示。图6-52选取命令菜单其中各个命令说明如下:1)“InsideArea”:选取指定区域内的组件。单击此命令后,光标变成十字状,在要选取区域的一角单击鼠标,即可拉出一个矩形区域,再次单击鼠标即可将矩形区域内的组件全部选中,被选中的组件变成系统设置中定义的颜色。
2)“OutsideArea”:选取区域以外的组件,和“InsideArea”命令正好相反。操作方法与InsideArea命令完全一样。
3)“All”:选取电路板中的所有组件。单击此命令后,电路板上所有的组件都被选中,包括导线、元件封装等等。
4)“Board”:选取电路板中的所有内容。
5)“Net”:选取网络命令。单击此命令后,光标变成十字状,将光标移动到网络的任意一个导线段上,光标上出现小圆点,单击鼠标,即可将网络上所有的导线选中。
6)“ConnectedCopper”:选取所有实际连接的导线。单击此命令后,光标变成十字状,将光标移动到其中一个导线段上,光标上出现小圆点,单击鼠标,即可将所有有连接关系的导线选中。7)“PhysicalConnection”:选取两焊点的导线。单击此命令后,光标变成十字状,将光标移动到连接两焊点的任意一个导线段上,光标上出现小圆点,单击鼠标,即可将两焊点所有的导线段选中。
8)“AllOnLayer”:选取电路板上当前板层内的所有导线。单击此命令后,当前板层内的所有导线都被选中,不包括元件封装。
9)“FreeObjects”:选取电路板上当前板层内的所有自由组件。所谓自由组件,即是没有实际电气意义的组件,如电路板框。
10)“AllLocked”:选取电路板内所有被锁定的组件。
11)“OffGridPads”:选取电路板内所有不在格点上的组件。
12)“ToggleSelection”:切换式选取组件。单击此命令后,光标变成十字状,在组件上单击鼠标左键,如果该组件原先不是选取状态,则变成选取状态;如果该组件原先已经被选取,则自动解除选取状态。一个组件被选取后,仍可继续选取下一个组件。单击鼠标右键,即可结束选取。(2)直接拖动鼠标选取组件
用鼠标拖拉的方法选取组件。在要选取区域的一角按住鼠标左键,然后移动鼠标,拉出一个矩形区域,松开鼠标,矩形区域内的组件全部被选取。
(3)快速选取组件
按住〈Shift〉键的同时,用鼠标左键单击要选取的组件,组件将变成被选取的颜色。
(4)解除选取
解除选取就是将已经选取的组件恢复为非选取状态。PCB中有关组件的解除选取命令集中在菜单命令【Edit】→【DeSelect】下。各个命令的操作方法完全和相应的选取命令相同,命令的功能正好和相应的选取命令相反,不再重复。也可以将鼠标在被选取的组件以外单击左键,快速解除选取状态。6.2.4网络管理器在印刷电路板设计过程中,网络表占据了非常重要的地位,它表示了各个组件之间的连接关系,是系统进行自动布线的依据。另外,手工调整导线时必不可少的飞线,也是根据网络表直接得到的。所有网络的管理都是通过网络管理器来实现的。(1)认识网络管理器单击菜单命令【Design】→【Netlist】→【EditNets...】,或者选择右键菜单命令【Options】→【EditNets...】都可以启动网络管理器,如图6-53所示。在网络管理器中,可分为三个单元:1)图6-54编辑网络类对话框图6-55增加或编辑网络对话框2)3)(2)网络管理器的应用通过具体的例子说明网络管理器在网络表管理方面的应用,特别在半自动布线时网络管理器更是不可缺少的有力工具。
①对已存在的网络进行编辑
如果在原理图设计中已经生成了网络表,那么在设计电路板时就可以将生成的网络表引入PCB,并以飞线表示各个组件之间的连接关系。以图6-56为例,介绍通过网络管理器断开C3-1与C2-1的连接。其具体步骤如下。图6-56网络编辑图例
1)启动网络管理器:单击菜单命令【Design】→【Netlist】→【EditNets...】,或者选择右键菜单命令【Options】→【EditNets...】都可以启动网络管理器,如图6-57所示。图6-57启动网络管理器图6-58编辑网络对话框编辑网络。在“NetsInClass”单元选择“GND”网络后,单击按钮,出现编辑网络对话框,如图6-58所示。
3)编辑网络上的焊盘。在“Pinsinnet”列表框中双击C2-1,则将C2-1焊盘移到了左侧的“Pinsinothernets”列表框中,如图6-59所示。然后单击“OK”按钮,关闭所有的对话框,返回到PCB编辑区,修改后的PCB如图6-60所示。图6-59编辑网络上的焊盘对话框图6-60修改后的PCB②创建新的网络如图6-61所示C3-2、U1-19和X1-2在同一个网络上,需要增加网络将其连接起来。其操作步骤如下。启动网络管理器,并在“NetsInClass”单元中单击按钮,网络管理器将出现新增网络编辑界面,如图6-62所示。在“NetName”文本框中输入新增的网络名称“NetC3-2”,双击“Pinsinothernets”列表框中的焊盘“C3-2、U1-19”和“X1-2”,此时这三个焊盘将移到“Pinsinnet”列表框中,表明这三个焊盘已经建立了连接。单击“OK”按钮关闭编辑网络对话框。完成后的PCB如图6-63所示。图6-61网络编辑图例图6-62创建新的网络图6-63增加新网络后的PCB③为半自动布线创建网络表所谓半自动布线简单地说,就是不设计原理图,即没有自动生成的网络表,设计电路板时,利用网络管理器生成可用于自动布线的网络表。
图6-63所示是已经完成布局的PCB。下面利用网络管理器建立它们之间的连接关系。图6-63完成布局的PCB1)启动网络管理器:单击菜单命令【Design】→【Netlist】→【EditNets...】,或者选择右键菜单命令【Options】→【EditNets...】都可以启动网络管理器,如图6-64所示。图6-64网络管理器对话框2)编辑网络:在网络编辑对话框的“NetName”栏中输入网络名称“NetR1-1”,再将焊盘R1-1和R2-2添加到该网络上,如图6-66所示。图6-65网络编辑对话框图6-66编辑网络NetR1-1对话框单击“OK”键,关闭网络编辑对话框,系统返回到网络管理器对话框,如图6-67所示。图6-67增加网络后的网络管理器接着按照同样的方法在网络管理器中增加网络“NetR2-1”和“NetR3-1”如图6-68所示。图6-68完成网络编辑后的网络管理器3)整理网络飞线:所有网络编辑完成后,单击“Close”按钮,关闭网络管理器,此时在PCB上有飞线显示刚才所编辑的网络,如图6-69所示。如果飞线显示不完整,单击菜单命令单击菜单命令【Design】→【Netlist】→【CleanAllNets...】,对网络进行整理。图6-69完成网络创建的PCB6.2.5放置导线在ProtelDXP中,布线可以分为手工布线和自动布线。手工布线是指用户按照飞线指示的连接来手动布线,自动布线是系统按照设置好的规则进行布线。图6-70所示是主菜单Place的子菜单,下面详细介绍导线的各种操作,包括导线的布置、调整和修改等。图6-70放置组件子菜单(1)启动布线命令启动放置导线的命令有4种方法:
方法一:主菜单启动方法。从菜单选择【Place】→【InteractiveRouting】命令。
方法二:放置工具栏启动方法。单击图6-27所示的组件工具栏中(InteractiveRouting)按钮。
方法三:鼠标右键启动方法。在设计窗口中,单击右键,从弹出的菜单中选择【InteractiveRouting】命令。
方法四:快捷键启动方法。从键盘上依次击键〈P〉、〈T〉。(2)导线的放置①同一板层间布线以布置图6-71中R1-1和R2-1焊盘间的导线为例来介绍同一板层间的布线操作,步骤如下:1)启动放置导线命令后,光标变成十字形状。将光标移到导线的起点R1-1焊盘上,此时焊盘上会出现一个八角形状框,表示光标和焊盘中心重合,如图6-72所示。图6-71布线实例
图6-72光标与焊盘重合2)在焊盘中心单击鼠标左键,此时与此网络无关的其它组件隐藏,只显示R1和R2的焊盘。将光标向R2-1移动,此时导线产生一个45°转角(不同的导线模式产生不同的转角),如图6-73所示。第一段导线为实心线,表示导线位置已经在当前板层确定,但长度还没有确定;第二段为空心线,表示该段导线只确定了导线的方向而位置和长度还没有确定,这是由其先行特性“look-ahead”决定的。3)单击鼠标左键,确定第一导线的位置和长度;同时确定了空心线的方向和位置。4)继续移动光标到R2-1的焊盘上,焊盘上出现一个八角形框如图6-74所示。图6-73布第一段导线图6-74布第二段导线5)单击鼠标左键,完成第二段导线。6)单击右键完成R1-1和R2-1焊盘间的整条网络的导线布置,并显示当前板层的颜色;光标为十字状,系统仍然处于布线状态,如图6-75所示。图6-75完成一条网络布线7)接着可以在其他位置上开始一条新的布线,或者单击鼠标右键,光标由十字状变成箭头,系统退出布线状态。
在布线过程中,可以按〈BackSpace〉键来取消前段导线。②不同板层间的布线以布置图6-76中R1-1和R2-1焊盘间的导线为例来介绍不同板层间的布线操作,图中R2和R1之间已经存在一条在顶层(TopLayer)的导线。操作步骤如下:图6-76不同板层间布线实例1)从顶层开始布线,即顶层为当前工作层,首先从焊盘R1-1布线,如图6-77所示。2)由于有一条导线在顶层,因此无法直接布线到R2-1,必须在底层布线的R2-1,这是可以按数字键盘上的“*”键在信号层之间进行转换,系统自动放置一个过孔(Via),如图6-78所示,此时第二段导线已经在底层上放置。可以看到导线颜色也变成了相应层的颜色。图6-77开始布线图6-78加入过孔3)单击鼠标确定第一条导线,同时过孔也被定位。4)将光标移到R2-1焊盘上,完成整个网络布线,如图6-79所示。图6-79不同板层间的布线(3)导线的修改和调整ProtelDXP提供了比Protel99更方便的操作方法来修改和调整导线。假设导线已经布置在顶层上,修改和调整导线之前需要首先点取该导线,点取的导线会在两端和中间出现如图6-80所示的三个操控点,同时颜色也变化。图6-80被点取的导线
①导线的平移
将光标放在已经点取的导线上,在除了三个操控点以外的任意位置上,光标都会变成四个方向箭头的十字架光标,此时按住左键不放,就可以向四个方向平移导线。如图6-81所示。②导线的调整
光标放在导线两端操控点上时,光标变成水平方向的双箭头形状光标,此时按住鼠标左键可以在水平方向上调整导线的长度。如图6-82所示。图6-81平移后的导线图6-82水平方向调整导线光标放在导线中间操控点上时,光标变成垂直方向的双箭头形状光标,此时按住鼠标左键可以在水平方向上调整导线的长度,两端点不变。如图6-83所示。图6-83垂直方向调整导线(4)导线的删除①按快捷键或菜单Edit下的命令删除被选取的导线
删除导线段时,首先选取所要删除的导线,然后按〈Delete〉键,或选择菜单【Edit】→【Clear】命令即可实现导线的删除。
再者,也可以使用【Edit】→【Delete】删除命令。单击菜单【Edit】→【Delete】命令,光标变成十字状,将光标移到要删除的导线上,单击鼠标左键,即可删除该导线。②启动解除布线命令删除导线
如果PCB中的导线是依据网络进行的布线,也可以使用如图6-84所示的【Tools】→【Un-Route】菜单命令删除导线。图6-84解除布线菜单其中共有五个命令,各个命令说明如下:1)“All”命令:本命令的功能是解除电路板上所有的布线。
2)“Net”命令:本命令的功能是解除指定网络的布线。启动此命令后,光标变成十字状,将光标移到所要删除网络的任意导线上,单击鼠标左键,即可删除该网络上所有的导线。
3)“Connection”命令:本命令的功能是解除两个焊盘间的布线。启动此命令后,光标变成十字状,将光标移到两个焊盘间的任意一个导线上,单击鼠标左键,即可删除两个焊盘间的导线。
4)“Component”命令:本命令的功能是解除指定元件封装上的布线。启动此命令后,光标变成十字状,将光标移到元件封装上,单击鼠标左键,即可将和该元件封装相连接的所有的导线删除。
5)“Room”命令:本命令的功能是解除元件合中所有的布线。启动此命令后,光标变成十字状,将光标移到一个元件盒上,单击鼠标,即可将该元件合中的所有的布线删除。(5)设置导线属性在布线状态下,按〈Tab〉键,或者在已经固定的导线上双击鼠标左键,或者将鼠标放在导线上,单击右键,从弹出的对话框中选取【Properties...】命令,都可以打开如图6-85所示的导线属性设置对话框。图6-85导线设置对话框对话框中的各项说明如下:1)“Width”:设定导线宽度。2)“StartX”和“StartY”:分别设定导线起点的X轴坐标和Y轴坐标。其坐标值随导线的移动自动变化。3)“EndX”和“EndY”:分别设定导线终点的X轴坐标和Y轴坐标。其坐标值随导线的移动自动变化。4)“Layer”:设定导线所在的网络。5)“Locked”:设定导线位置是否锁定。如果勾选本项,在电路板上移动该导线时,将出现如图6-86所示的对话框。单击“Yes”按钮,就可以移动导线。图6-86移动导线确定对话框6.2.6放置导孔导孔,又称为过孔,它是连接不同板层间的导线,当布线从一层进入另一层时需要放置导孔。(1)启动放置导孔命令
启动放置导孔命令有四种方法:
方法一:主菜单启动方法。从图6-70中选择菜单【Place】→【Via】命令项。
方法二:放置工具栏启动方法。单击图6-27所示的组件工具栏中“PlaceVia”按钮。
方法三:快捷键启动方法。从键盘上依次击键〈P〉、〈V〉。
方法四:在布线状态下,按数字键盘上的〈*〉键,自动产生一个导孔。(2)导孔的放置
启动命令后,光标变成十字状,并且光标上带着一个导孔。将光标移到合适位置,单击鼠标左键即可完成导孔的放置。(3)设置导孔属性在放置导孔时按〈Tab〉键,或者在PCB上用鼠标左键双击导孔,或者将鼠标放在已放置的导孔上,单击右键,从弹出的对话框中选取【Properties...】命令。系统弹出如图6-87所示的导孔属性设置对话框。图6-87所示的对话框中,包括以下几个方面的设置,说明如下:1)上方图形区域:“HoleSize”:设置导孔的通孔直径;“Diameter”:设置导孔直径;“LocationX/Y”:设置导孔的X/Y轴坐标;2)“Properties”区域:“StartLayer”:设置导孔的起始层;“EndLayer”:设置导孔的结束层;“Net”:设置导孔所在的网络;“Testpoint”:设置测试点所在的层;“Locked”:设置导孔位置是否锁定。图6-87导孔属性设置对话框3)“SolderMaskExpansions”区域:阻焊层的大小是按设计规则设置还是
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