Protel课程设计-PROTEL应用--ISA总线及地址译码电路设计.docx

武汉理工大学protel课程设计说明书课程设计任务书学生姓名： 专业班级： 电信1006班 指导教师： 工作单位： 信息工程学院 题 目: protel应用isa总线及地址译码电路设计 初始条件：isa总线及地址译码电路参考图一份，protel99 se 电路图辅助设计与绘制软件。要求完成的主要任务: （包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求）1、 用protel软件绘制电路的原理图，并给出相应的原理图网络表和原理图元件表。2、 建4个元件的原理图元件库以及相应的封装元件库。3、 用自动和手动相结合的方法设计出印制版电路图，除了给出完整的印制电路板图，还应给出分层图（顶层、底层、丝印层等）。4、 完成课程设计报告。课程设计报告按章节书写，三项任务形成课程设计的三章内容，前面可以加protel介绍，最后一章为总结。protel生成的图表须打印出来，以附件的形式放在报告的后面。时间安排：整个设计分散到学期中进行，期末上交报告，答辩。参考书目：1 柳春峰.protel 99 se实用教程.高等教育出版社2 顾滨.protel 99 se实用教程第二版.人民邮电出版社3 江思敏等.protel电路设计教程.清华大学出版社指导教师签名： 年 月 日系主任（或责任教师）签名： 年 月 日目录第一章protel dxp概述31.1简介31.2设计理念31.3特点31.4 protel dxp 电路仿真概述3第二章：绘制原理图32.1绘制原理图基础32.1.1原理图的设计流程32.1.2原理图设计的基本原则32.2 isa总线及地址译码电路设计32.2.1创建新的原理图文件32.2.2原理图环境设置32.2.3画图3第三章：4个原理图元件库以及相应的封装元件库的建立33.1芯片con_at62b的原理图元件和封装。33.2芯片at89c52的原理图元件和封装（贴片）33.3排阻的原理图元件和封装33.4开关的原理图元件和封装34.1印制电路板基础34.1.1pcb电路板设计流程34.1.2pcb设计的一般原则34.2pcb设计34.2.1pcb环境设置34.2.2规划电路板34.2.2载入网络表和元器件34.2.3pcb布局和布线34.2.4 drc检查34.2.5产生分层图3第五章 总结3第六章 参考文献3附件1网络表3附件2原理图元件列表3附录3底层图3附录4顶层图3附录5丝印层3附录6pcb全图3附录7焊接图3附件8铺地图3附件9原理图3本科生课程设计成绩评定表3第一章protel dxp概述1.1简介protel dxp在前版本的基础上增加了许多新的功能。新的可定制设计环境功能包括双显示器支持，可固定、浮动以及弹出面板，强大的过滤和对象定位功能及增强的用户界面等。protel dxp是第一个将所有设计工具集于一身的板级设计系统，电子设计者从最初的项目模块规划到最终形成生产数据都可以按照自己的设计方式实现。protel dxp运行在优化的设计浏览器平台上，并且具备当今所有先进的设计特点，能够处理各种复杂的pcb设计过程。通过设计输入仿真、pcb绘制编辑、拓扑自动布线、信号完整性分析和设计输出等技术融合，protel dxp提供了全面的设计解决方案。 1.2设计理念protel dxp2004是altium公司于2004年推出的最新版本的电路设计软件，该软件能实现从概念设计，顶层设计直到输出生产数据以及这之间的所有分析验证和设计数据的管理。当前比较流行的protel 98、protel 99 se，就是它的前期版本。 protel dxp 2004已不是单纯的pcb（印制电路板）设计工具，而是由多个模块组成的系统工具，分别是sch（原理图）设计、sch（原理图）仿真、pcb（印制电路板）设计、auto router（自动布线器）和fpga设计等，覆盖了以pcb为核心的整个物理设计。该软件将项目管理方式、原理图和pcb图的双向同步技术、多通道设计、拓朴自动布线以及电路仿真等技术结合在一起，为电路设计提供了强大的支持。 与较早的版本protel99相比，protel dxp 2004不仅在外观上显得更加豪华、人性化，而且极大地强化了电路设计的同步化，同时整合了vhdl和fpga设计系统，其功能大大加强了。 1.3特点1.3.1元件硬件（1）. 整合式的元件与元件库 在protel dxp 2004中采用整合式的元件,在一个元件里连结了元件符号(symbol)、元件包装(footprint)、spice元件模型(电路仿真所使用的)、si元件模型(电路板信号分析所使用的)。 （2）. 版本控制 可直接由protel设计管理器转换到其他设计系统，这样设计者可方便地将protel dxp 2004中的设计与其他软件共享。如可以输入和输出dxp、dwg格式文件，实现和auto cad等软件的数据交换，也可以输出格式为hyperlynx的文件，用于板级信号仿真。 （3）. 多重组态的设计 protel dxp 2004支持单一设计多重组态。对于同一个设计文件可指定要使用其中的某些元件或不使用其中的某些元件，然后产生网络表等文件。 （4）. 重复式设计 protel dxp 2004提供重复式设计，类似重复层次式电路设计，只要设计其中一部分电路图，即可以多次使用该电路图，就象有很多相同电路图一样。这项功能也支持电路板设计，包括由电路板反标注到电路图。 1.3.2加强性功能（1）. 新的文件管理模式 protel dxp 2004提供三种文件管理模式。可将各文件存入入单一数据库文件，即protel 99se的ddb，也可以存为windows文件，即一般的分离文件，而不需要数据库管理系统(odbc)，就可以存取该文件，此外新增了一个混合模式，也就是在数据库外存为独立的windows文件。 （2）. 多屏幕显示模式 对于同一个文件，设计者可打开多个窗口在不同的屏幕上显示。 （3）. 设计整合 protel dxp 2004强化了schematic和pcb板的双向同步设计功能。 （4）. 超强的比较功能 protel dxp 2004新增了超强的比较功能，能对两个相同格式的文件进行比较，以得到其版本的差异性，也可以对不同格式的文件进行比较，例如电路板文件与网络报表文件等。 1.3.4板层分割焊接（1）. 改善加强板层分割功能 protel dxp 2004提供了加强的板层分割功能，对于板层的分割自动以不同颜色来表示，让设计者更容易辨别与管理。 （2）. 加强焊点堆栈的定义 protel dxp 2004板增强了焊点堆栈的定义与管理，设计者可以存储所定义的焊点堆栈以供日后再使用。 （3）. 改良焊点连接线 protel dxp 2004提供自动修剪焊点连接线的功能，使自动布线后焊点连接更恰当。 1.3.5多媒体处理（1）. 波形资料的输出与输入 在protel dxp 2004中可将仿真波形上各种资料输出为电子表格格式，以供其他程序的使用，也可以输入其他程序所产生的波形资料。 （2）. 加强绘图功能 protel dxp 2004增强了波形窗口的绘图功能，例如放置标题栏、标记画线等，同时windows的编辑功能在此也可以应用。 （3）. 不同波形的重叠 设计者可以将不同的波形放置在一起，也可以同时使用多个不同的y轴坐标。 （4）. 直接在电路板里分析 设计者可以直接在pcb编辑器里进行信号分析，这样信号分析更加方便。 （5）. 强化模型整合 在protel dxp 2004中提供了高速整合的元件，元件包括信号分析的模型（si model），设计者不必再为元件问题而烦恼了。 1.4 protel dxp 电路仿真概述基于最新的spice 3f5 模拟模型和xspice simcode 数字模型仿真内核, protel dxp 内嵌一个功能强大的a/d 混合信号仿真器,设计人员在进行原理图设计输入后,即可正确地仿真模拟和数字器件而无需通过a/d 转换或d/a 转换将其转换到其他模块中进行。它可以对当前所画的原理图进行仿真,在整个设计周期都可以查看和分析电路的性能指标,及时发现设计中所存在的问题并加以改正。设计者能够准确地分析电路的工作状况,从而提高电路的设计工作效率、缩短开发周期、降低生成成本。 第二章：绘制原理图2.1绘制原理图基础2.1.1原理图的设计流程原理图库元件设计（1）.查阅文件的文档信息，确定元件的端子定义及其各项电气属性。（2）.绘制元件的原理图电气符号。（3）.通过软件工具检查该库元件是否存在设计错误，并生成报表信息。根据报表信息检查出错误原因并修正错误。（4）.保存该原理图库元件。原理图的绘制（1）.新建原理图文件（2）.设置工作环境。（3）.放置元件。（4）.原理图的布线。（5）.检查标注（6）.原理图的电气检查（7）.添加封装信息（8）.编译和调整（9）.建立网络表（10）.存盘和报表输出2.1.2原理图设计的基本原则一张好的原理图，不但要求没有错误，还应该美观、信号流向清晰、标注清楚和可读性强。这就首先要求在创建原理图库的时候，把元件库建得比较规范。规范的元件库必须遵守如下统一的端子排列规则。（1） 电源端子放在元件上部，底线端子放在元件下部。（2） 输入端子放在元件左边，输出端子放在元件右边。（3） 功能相关的端子靠近排列，功能不相关的端子保持一定间隙。这样的元件摆在原理图上，原理图可读性强、美观，并大大减少连线绕来绕去的现象。在绘制原理图时，也应该遵循类似的规则。（1） 顺着信号的流向摆放元件。（2） 同一模块中的元件靠近放置，不同模块的元件稍远一些放置。（3） 电源线在上面，地线在在下面，或者电源线与地线平行走。2.2 isa总线及地址译码电路设计2.2.1 创建新的原理图文件（1）.在d盘下d:my documents中建立以文件夹ad，用以存放即将建立的工程。（2）.打开protel dxp，执行菜单命令file/new/pcb project.将其另存为“zdqpcb.prjpcb”存放路径“d:my documentsad”（3）.执行菜单命令file/new/schematic,protel dxp就会直接在当前工程中添加一个空的原理图文档，将其另存为“zdq.(7).schdoc”，存放路径“d:my documentsad”2.2.2 原理图环境设置 图纸大小的设置：在sch电路原理图编辑界面下，执行design/document options,将弹出图纸属性设置对话框见图2-1。这样就可设置图纸大小，本次课程设计采用标准a4图纸。 图纸属性还有很多，大都采用默认属性在这我就不一一介绍如何设置。 图2-1 图纸属性设置对话框 2.2.3画图 （1） .放置元件：打开元件库管理器 执行“libraries/find/place”（大部分元件在元件库中都能找到，但有一些没找到就得自己画）（2）.调整元器件位置（3）.编辑元器件属性：双击元件就会弹出元件属性对话框，可在对话框中设置元件名、元件标号、添加封装等（元件库中有的有的元件没有封装就得自己画封装并添加到相应的元件中）。（4）.放置端口place/port，也可直接点软件上面的快捷键 放置时可按“tab”键，在其属性对话框设置“i/o type等属性”见图2-2。 图2-2 端口属性对话框（5）.原理图布线：绘制总线place/bus，直接点软件上面的快捷键绘制导线place/wire，直接点软件上面的快捷键绘制总线分支place/bus entry ，直接点软件上面的快捷键绘制网络标号place/net labor，直接点软件上面的快捷键（6）.放置地端和vcc端，直接点软件上面的快捷键（7）.erc检查，执行“project/compile document zdq.(7).schdoc”（8）.生成网络表文件执行“design/netlist for project/protel”生成的网络表见附件1。（9）.生成原理图元件表：执行reports/bill of materials,系统会生成一个*.xls 文件，该文件就是原理图的元件表。原理图元件表内容见附件2。（10） 画好的原理图见附件9第三章：4个原理图元件库以及相应的封装元件库的建立3.1芯片con_at62b的原理图元件和封装。3.1.1画原理图元件（1）新建原理图库：执行“file/new/schematic library”（2）根据原根据给定的原理图画出原理图元件 首先，通过软件上的快捷图标画一矩形框如图3-1图3-1 矩形框画完矩形框，执行“右键/place/pin”放置引脚，要注意的是引脚的两边是不同的放置时应注意。放置时按”tab”键弹出引脚属性对话框如图3-2。通过对话框可以更改引脚的” display name“” designator“属性。 图3-2引脚属性对话框 图3-3 con_at62b原理图元件放置完引脚就可得到图3-3 con_at62b原理图元件。将该元件库另存为“con_at62b.schlib”3.1.2画元件封装（1）新建pcb库：执行“file/new/pcb library”（2）根据芯片手册上的封装信息画原件的封装 首先，放置焊盘通过，焊盘之间的距离要符合手册上的封装信息，放置时按“tab“键弹出焊盘属性对话框见图3-4 将属性” hole size“改为22mil。注意第一个引脚的形状改为方形。 放置完焊盘，接下来的是画封装的边框通过画一矩形（留一个缺口），在缺口处画一圆弧通过。画完后双击边框弹出边框属性对话框如图3-5.其中“current layer“属性选择”top overlay“.将元件封装另存为为“con_at62b.pcblib”,到此封装就画好了如图3-6.如何将封装添加到原理图元件前面已经说这里不再赘述。 图3-6 con_at62b封装 图3-5 line属性对话框3.2 芯片at89c52的原理图元件和封装（贴片）3.2.1画原理图元件（1）新建原理图库：执行“file/new/schematic library”（2）根据芯片手册的芯片信息画出原理图 首先，通过软件上的快捷图标画一芯片的边框，再添加引脚。操作基本上和画第一个芯片时一样，这里不再重复。结果如图3-7.（3）将新建的原理图库存为 “at89c52.schlib”。执行“project/compile document at89c52.schlib”没有错误。 图3-7 芯片at89c523.2.2画元件封装（1）新建pcb库：执行“file/new/pcb library”（2）查阅芯片封装信息确定芯片封装的尺寸，引脚的大小和距离。并将单位换算成“mil”(1mil=0.0254mm)（3）按尺寸我首先画一外围框，目的在与为画引脚提供方便然后通过键画贴片结果如图3-8（4）将外围边框去掉，添加一些引脚的提示，通过软件检查没错就完成结果如图3-9。（5）将新建封装库保存为“at89c52.pcblib”。 图3-8 封装过程图 图3-9 at89c52芯片封装3.3 排阻的原理图元件和封装3.3.1画原理图元件（1）新建原理图库：执行“file/new/schematic library”（2）画原理图：排阻的就那个折线比较难画。所以我从元件库里找出一电阻放入原理图中然后复制黏贴到新建原理图库中。复制八个将电阻一端的引脚去掉，然后用导线将去掉引脚的一端和一引脚连接在一起。最后就是添加一矩形框。结果如图3-10（3）将新建原理图库保存为“排阻.schlib”。 图3-10 排阻原理图3.3.2画元件封装（1）新建pcb库：执行“file/new/pcb library”（2）画封装：排阻的封装画起来比较简单，其中的一些方法和步骤前面多将过，在这不再重复。结果如图3-11。 图3-11 排阻的封装（3）最后是将封装添加到原理图元件当中，方法前面已经提过，还有就给原理图元件添加阻值属性。3.4开关的原理图元件和封装3.4.1画原理图（1）新建原理图库：执行“file/new/schematic library” 属性对话框。 （2）画原理图：先画一矩形边框，然后添加引脚，更改引脚属性，这些与前面一样。之后执行“右键/options/document options”弹出“library editor workspace”对话框,见图3-12。将其中grids属性框中“snap”属性改为“1”然后再矩形框中画较小的框。 图3-12“library editor workspace”对话框（3）结果如图3-13，将新建原理图库文件保存为“开关.schlib”.图3-13 开关原理图3.4.2 画元件封装（1）新建pcb库：执行“file/new/pcb library”（2）开关的封装的画法和第一个元件一样，在这我就不再重复。结果如图3-14.（3）将新建的pcb库文件保存为“开关.pcblib”。所有库可在project中看到如图3-15。 图3-14开关封装 图3-15 projects 对话框 第四章 印制板电路设计4.1印制电路板基础4.1.1pcb电路板设计流程（1）.设计原理图（2）.定义元件封装（1,2步原理图设计时已完成）（3）.pcb图纸基本设置（4）.加载网络表、更新pcb文件（5）.元件布局（6）.布线规则设置（7）.自动布线（8）.手动布线（9）.生成报表文件（10）.文件打印输出4.1.2pcb设计的一般原则布局：（1）.按照电路的流程安排各个功能电路单元的位置，使布局便于信号流通，并使信号尽可能保持一致的方向。 （2）.以每个功能电路的核心组件为中心，围绕它来布局。 （3）.位于电路板边缘的零件，离电路板边缘一般不小于2mm。布线：（1）.输入输出端的导线应尽量避免相平行。最好加线间地线，以免发生反馈耦合。 （2）.印制电路板导线间的最小宽度主要由导线与绝缘基板间的黏附程度和流过他们的电流值决定。 （3）.功率线、交流线尽量布置在和信号线不同的板上，否则应该和信号线分开走线。电源线设计：根据印制电路板电流的大小，尽量加粗电源线宽度，减少环路电阻。地线设计：（1）.将数字电路与电源模拟电路分开 （2）.尽量加粗地线 （3）将接地线构成死循环路。4.2pcb设计4.2.1pcb环境设置（1）图纸参数设置：正确设置图纸参数是pcb设计的重要步骤。在pcb设计环境下，执行菜单命令【设计】/【pcb板选择项】，弹出pcb板选择项对话框。（2）.pcb编辑器参数设置：执行菜单命令【工具】/【优先设定】对话框，通过优先设定对话框protel pcb选项，可以对protel dxp的各项选项卡进行设置。4.2.2规划电路板（1）.板层和颜色设置：执行菜单命令【设计】/【pcb板层颜色】，打开板层颜色对话框见图4-1，可设置各板层的颜色和drc检查错误的提示颜色。（2）.规划物理边界：单击工作窗口下部的“mechanical”标签，切换到机械层窗口； 图4-1 板层颜色对话框执行菜单命令【放置】/【直线】，启动绘制直线命令，画一封闭矩形该矩形就是规划的pcb的物理边界。（3）规划电气边界：和规划物理边界一样只是将“mechanical”改为“keep-out layer”在这不再赘述。4.2.2载入网络表和元器件 执行命令【设计】/【update pcb document fm.pcbdoc】系统弹出工程变化订单对话框见图4-2。单击“使变化生效”按钮对原理图进行检查，如无错单击“执行变化”按钮，将改变发送到pcb.图4-2 工程变化订单对话框4.2.3pcb布局和布线 对pcb进行布局和布线，布局和布线都有手动和自动两种，我用的是自动布局和手动布线。自动布局，执行【工具】/【放置元件】/【自动布局】。弹出对话框中有两个复选框分别是【分组布局】和【统计布局】。手动布线，可通过软件上方的图标按钮完成。4.2.4 drc检查 在pcb编辑环境下选择tools 菜单下的“design rules check”选择run drc 钮，有错则改正。全部正确后存盘。此时可得到pcb全图见附件6。在pcb全图的基础上执行“place/polygon plane”可得到铺地图见附件8。4.2.5产生分层图在规划电路板中已经提到执行菜单命令【设计】/【pcb板层颜色】，打开板层颜色对话框，可设置各板层的颜色和drc检查错误的提示颜色。选中bottom layer 不选top layer 、top overlay和bottom overlay，单击ok按钮后显示的就是底层图。具体图见附录3。选中top layer 不选bottom layer 、top overlay和bottom overlay，单击ok后显示的就是顶层图。具体图见附录4。选中top overlay和bottomlay 不选top layer和bottom layer,单击ok按钮后显示的就是丝印层。具体图见附录5。不选top overlay和bottomlay 选中top layer和bottom layer。单击ok按钮后显示的就是焊接图见附录7。第五章 总结 通过为期两周的protel学习，比较全面地了解和掌握了绘制、编辑电路原理图和印制电路图的方法和技巧，并能处理一些常见问题。在对protel软件的学习中，我有不少心得体会。protel 99 se是澳大利亚protel technology公司推出的电子线路设计和布线软件，专门用于windows 9x/2000/nt操作系统下进行印制电路板设计，其中集成了一系列的电路设计工具，如高级设计技巧、智能布局和自动布线、全新的文件管理方式和网络设计机制，可以实现电路的并行高效设计。其所设计的电子电路产品范围，涵盖了从小型的电子产品，一直到复杂的电子计算机，是目前国内电子行业使用最广泛的电子电路设计软件。从刚开始对protel的一无所知到现在课程设计的完成，学到了很多也很有成就感。画元器件、原理图、封装、网表、pcb制作，每一个步骤都需要足够的耐心和仔细，还要有扎实的专业知识，比如，对89c51芯片及各个引脚功能的掌握、对数码管用法的了解、对键盘电路的运用等等。最重要的是要有理论与实践相结合的思想。第六章 参考文献1 王彦平.protel99电路设计指南 北京： 清华大学出版社2000版.2 朱定华.protel 99 se原理图和印制板设计 北京： 清华大学出版社2007版.3 万华清.protel 99 se电路设计 北京：人民邮电出版社2007版.4 袁鹏平 付刚 罗开玉.北京：化学工业出版社 2006版.5 肖玲妮.protel 99 se印刷电路板设计教程 北京：清华大学出版社2006版.6 赵景波 王劲松 滕敦朋.protel 2004电路设计从基础到实践 北京：电子工业出版社2007版. 附件1网络表c11 rad-0.3 capc12 rad-0.3 capc15 polar0.8 cap pol2c16 polar0.8 cap pol2c17 polar0.8 cap pol2con_at62b pcbcon at62b_1 p1d1 do-41 1n4004d2 do-41 1n4004rp1 sip9 10ks1 dip_sw_8way_smd base addresss2 so-g8 interput selectu10 dip-24/x1.5 p22v10u11 n014 sn74hc32n(vcc c11-2 c12-2 c15-1 con_at62b-b3 con_at62b-b29 rp1-1 u10-24 u11-14)(netcon_at62b_a11 con_at62b-a11 u10-1)(netcon_at62b_a21 con_at62b-a21 u10-2)(netcon_at62b_a22 con_at62b-a22 u10-3)