基于protel2004的原理图与PCB板绘制技巧和方法

摘要：现在的通信与电子领域快速发展，复杂的电路设计和布线一般人工是无法单独完成的，需要借助电子线路设计软件来实现，即电路设计自动化。大规模集成电路的使用使电路板走线愈加精密和复杂，电子线路CAD软件中Protel是突出的代表，其界面易懂、操作简单、功能强大，针对原理图编辑和PCB设计以及电路仿真等操作的界面清晰便于理解。

关键词：Protel2004；数字显示温度计；原理图；PCB板；电路设计 文献标识码：A

中图分类号：TP391 文章编号：1009-2374（2016）03-0072-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.03.036

1 概述

EDA指的就是将电路设计中的各种工作交给计算机来协助完成。学习Protel2004对于通信工程是必不可少的课程。Protel2004提供了一个集成开发环境，将原理图设计和电路仿真以及PCB设计等功能有机地结合在一起。通过对Protel2004的学习，总结出一些绘图技巧和操作方法，下文以数字显示温度计为例来进行说明。

2 創建PCB项目

在进行创建原理图和PCB板之前，先创建一个PCB项目。如果不创建则后续所建的原理图与PCB板无法同步与更新以及其他相关的智能管理。所以要先创建一个PCB项目名字为“数字显示温度计”，并保存在一个已知或新建的文件夹A中，以避免后续的创建保存在不同的位置，造成麻烦。

3 设计原理图

3.1 创建原理图及元件放置

在该项目中追加新文件——原理图，并命名为数字显示温度计原理图（创建后的原理图中默认有图纸明细表，若想要自己创建或删除可通过在设计选项的图纸选项中图纸明细表前的对勾取消即可）。

第一步：根据已知的或构思好的电路图在元件库中调用并放置元件，一般通过查找选项来查询不太确定其所在哪个元件库的元件。注意：在元件库查找对话框中范围应选择路径中的库，使得查找范围扩大。若仍然无法找到则可通过创建自己的元件库来实现元件的

调用。

有关放置元件的技巧：（1）在调用元件前可先预估使用该同种元件的个数以便在选用时直接放置相应的数目，并且在放置第一个元件前可先按快捷键Tab来确定其名称和数值，在其后的放置会根据名称顺序来命名；（2）在放置时可通过按空格键来改变元件的方向；（3）若参数栏中没有你所想要的可自己追加然后可视即可；（4）有些元件在后面的连接中为了方便可在元件属性的图形栏中将镜像前点击对勾，使之镜像。

3.2 原理库的创建

但有些元件在元件库中无法找到，则需要通过自己创建元件库来实现。创建后改名为“自己创建的元件库”并保存在文件夹A中。例如本次设计中所需要用到的LCD液晶显示字符模块型号为DM1602和数字温度计型号为DS18B20。创建过程及技巧如下：元件库的创建首先要在已创建过的数字显示温度计项目下追加新的元件库Schematic Library，然后在SCH Library栏中对元件的名字和属性进行编辑和修改，将其第一个默认的名字改为LCD，库参考改为DM1602。再进行绘制元件的外形，但要注意具有电气特性的是引脚，所以在添加引脚时要设置正确的引脚属性，并且要注意引脚的电气连接点应放置在外侧，绘制完毕后保存。在创建第二个元件时，直接在SCH Library栏中点击追加后修改新的名字即可，但要注意当前的输入状态应是英文输入，同样在对数字温度计DM18B20元件绘制时仍然以类似的方法完成。

元件库创建完后即可在原理图中进行调用，用到的元件已全部调用出来。

3.3 元件的连接

第二步：元件通过导线连接起来。在连接过程中需要注意起点一定要设置在元器件管脚上，以出现红色叉号为标志。由于元件的数目比较多，在连接时元件的不同位置和方向都影响着连线后原理图的清晰，故可通过使用快捷键shift和space来调整导线的方向避免过多的导线交叉在一起。但仍要注意：两条导线交叉放置时相交的点与两条导线交叉并连接的点是不同的，后者有较明显的深蓝色圆点在相交点处。

3.4 原理图的电气检查

第三步：进行电气检查。对连接好的元器件进行编译，可能会出现warning和error。对于出现的错误，一定要对其原理图出错的地方进行修改，若是警告则视情况而定，有时可以忽视。编译后的原理图如图1所示（可以利用文本框在原理图上标注作者及其他有关信息等）：

原理图的绘制基本就完成了。下面开始对其原理图进行相应的PCB板设计。

4 PCB板的设计及绘制

4.1 PCB板各层的作用

在做PCB板之前，应该先对自己创建的元件库中的元件进行元件封装。对上面所述的DM1602和DS18B20进行封装。首先应该在该项目中追加元件封装库并对其命名，保存在文件夹A中。在进行封装设计和PCB板设计之前应先对PCB的各个层有初步的了解。PCB板的第一层是丝印层（silkscreen layers）：在元件面上有若干元件封装符号和文字说明，又称为覆盖层，覆盖层分为顶层覆盖层（top overlay）和底层覆盖层（bottom overlay），一般在单面板中用到的为顶层丝印层，底层丝印层在多面板中用到；第二层是绝缘基板；第三层是信号层（布线层），在单面板中称为焊接面；第四层为阻焊层（bottom solder）：它在信号层下面并有一层绝缘漆，使得在焊接的时候液态的焊锡能均匀地覆盖在元件管脚和焊盘周围。这些层叠加在一起构成了PCB板。

4.2 元件的封装

说明了PCB板的各个层的作用后，制作PCB板的基本过程如下：首先，要完成自己制作的元件的封装，有两种创建方式分别是手工创建和向导创建。利用向导创建时一般创建的是常见的标准封装，方法为在元件封装库设计环境中打开PCB Library面板，在放置中点击新元件，然后，在弹出的元件封装向导中按提示内容一步一步通过想要的元件封装格式来选择和实现。由于上文所述的两个元件不是常见的标准封装，故通过手工创建此元件的封装来说明手工创建的方法。

手工创建要与实际绝对吻合，并且在丝印层来完成绘制外形，在通过手工创建时要注意的步骤有：（1）放置焊盘时一定要放置基准焊盘，在以往的练习中常在该处忘记，而导致在通过原理图导出PCB板时，忘记放基准焊盘的元件在调整时常常“不见了”，而导致这种现象出现的原因就在此。所以第一个焊盘一般要放在坐标原点处（点击放置中的焊盘，并且按ctrl+end快捷键使得光标移动到原点后再放置焊盘）。（2）外形的绘制，一般轮廓的颜色为黄色（在top overlay层），在绘制时要符合元件的基本外形。（3）放置文字（在top overlay层）。（4）进行库元件的设计检查。按照上述方法与技巧画出DM1602和DS18B20的封装。

4.3 PCB板的绘制和设计

最后是PCB的设计。在原项目中追加一个PCB板，然后命名为“数字显示温度计PCB板”并保存在文件夹A中。首先要规划好电路板的形状和尺寸，与实际吻合（通过报告选项中的测量距离来测量尺寸）。在设计中的PCB形状栏中选择重定义PCB板形状，这样就可以根据自己设计来剪裁板子，然后在mechanical层中画好尺寸。在调用之前要注意：刚才所做的封装应先追加到原理图中对应元件的封装中。接着就可以通过设计选项中的Import Changes form數字显示温度计PRJPCB弹出的工程变化订单对话框中使变化生效并执行变化。但要注意：如果所做的封装的焊盘与元件的引脚的标识符不同时将会出错。在导出之后布局上可以根据情况而做适当的修改，然后合理布线并放置过孔和覆铜操作。PCB板的设计操作就基本完成了。

5 结语

在上文所述的关于数字显示温度计用protel2004绘制的原理图、PCB板的方法、创建元件库和封装库的操作及注意事项，是在学习protel2004后总结出来的方法和技巧，在以后的学习中将会对其有更深入的了解。

参考文献

[1] 刘刚.Protel DXP 2004 SP2原理图与PCB设计[M].北京：电子工业出版社，2014.

[2] 杨旭方.Protel DXP 2004 SP2实训教程[M].北京：电子工业出版社，2010.

作者简介：毛玮英（1995-），女，河南洛阳人，河南大学学生，研究方向：通信工程。

（责任编辑：秦逊玉）