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印刷电路的设计与制作入门06级电信基地 张少华对于有兴趣做电路设计和单片机开发的同学来说，硬件电路的设计与实现是一门必修的课程，当然，我们可以借助试验箱或者万用版搭建满足自己需求的电路，但是这在工程当中是不现实也是不允许的，任何项目的开发都不可能基于这样的平台之上。掌握一项规范的制板技术是非常必须的。在这篇文章里面，我将带领大家进入这个看似神奇却又简单的技术领域。这里我要声明一点，我给大家介绍的方法并不是非常严格正统的方法，但只要你认真布线，仔细检查，完全可以制造出类似工厂加工出来的漂亮的、可靠的电路板。所谓制造电路板，说白了不过是把自己的电路在铜板上以自己满意的方式展现出来，在我们实验室能够满足的条件下，我们可以利用protel或者powerpcb进行电路的设计然后再利用制板机和腐蚀桶将我们用软件画出的电路转化到铜板之上。在这里我只给大家系统的介绍一下protel的使用方法，有兴趣的同学也可以自己查阅资料学习一下powerpcb。在下面对protel的学习中，我将结合一个具体的例子进行讲解，尽量通俗易懂，让大家能够很快的上手。我选择了大家入门单片机基本都要接触到的一个简单例子利用单片机控制四位数码管，有关单片机和数码管的知识我在这里就不多讲述，希望大家能够自己查阅一些资料，先了解一下。下面就开始我们的学习：1 大家在安装完成protel之后会出现类似这样的一个界面，这就是protel的主界面（我用的是汉化版，大家的可能是英文版）。2 做电路之前我们要建立自己的数据库文件，数据库文件就像是一个仓库一样，我们可以把我们建立N多个电路都存放在里面，我建议大家每一个项目建立一个这样的文件，并且把相关的电路都建立在这个文件里，这样便于不同电路间的复制和黏贴，在不同的数据库文件里面，做这些事情是很麻烦的。我们打开左上角的文件，会出现下面的对话框：我们需要改动一下数据库文件名和存放位置，存放位置尽量不要存放在C盘，原因大家都很清楚。在这里我把我的数据库文件命名为Sunnyddb,存放位置在E盘的华仔文件夹下面。点击确定这样我们的库文件就建立好了，打开这个文件，我们进去看看：3建好库文件之后我们就要开始设计自己的电路了，我们会涉及到原理图文件、PCB文件以及一些库文件。结合我们的例子，我们要设计一个单片机控制四位数码管的电路，电路的端口具体应该怎么连接，大家自己搞定！现在我们建立自己的原理图文件，这个文件就是把我们的电路按设想连接起来，还不是做到铜板上面的样子，但是考虑到我们以后还要查看这些电路，项目的报告中也需要用到这些，而且在以后按严格正统的方法做电路时这是一个必不可少的环节，所以大家还是应该认真做一下，如果时间不够，我们也可以直接做PCB文件。打开文件选择新建文件会出现下面的对话框：我们选择 Schematic Document 文件点击确定重命名为Sunny。Sch打开会出现这个界面这就是我们要画原理图的场地，我们把工具栏拖动到最顶部，大家可以自己看一下菜单栏里面的内容，这里我就不一一讲解，我只把工具栏中的几个常用图标给大家介绍一下：放置汉字：图形绘制：电线：总线 ：总线入口 ：网络标签：电源口：连接（节点）对于我没有提到的工具大家肯定也会用到，希望大家自己去摸索一下。最左面是库文件的浏览窗口，我们要用到的元件就在这里选择，我们最初安装的软件的库文件不多，大家可以根据自己的需要下载相应的库文件，添加到这里，具体操作方法是：1）点击浏览2）点击增加或删除3）找到你要添加的库文件，选择增加，这样我们就可以选择自己的库文件添加进来了。当然我们也可以自己在已有的库里面封装自己常用的元件，这在后面我会提到（下面我用到的元件很多就是我以前做好的封装）。我们在相应的库里面找到自己要用的元件，点击一下就可以拖到我们要布线的区域了：我们选择好自己需要的文件，并布局好位置，可以把一些标号隐藏掉，方便查看，双击对应标号，选择隐藏就可以了，对于余下的标号按实际需要做适当的命名，以增加电路的可读性。例子中的元件放置好后如图：下面我们就可以连线了选择电线工具把引脚按我们设计的方案连接起来就可以了，我们可以用总线或者网络标号省略掉一些连线具体实现大家尝试一下就明白了，值得注意的是相同名字的网络标号是默认连接在一起的（点击网络标号的工具之后，按下tap键，更改标号的名称，要连接在一起的端口名字设成一致的就可以了）。这样我们的原理图文件就生成了。利用原理图我们可以利用自动布线生成相应的PCB文件，那样还需要很多的设置，我没有这样生成PCB因此这里就不进行设置了。大家可能会发现自己的库里面没有合适的单片机和4位数码管的的选项，不要紧，现在我就给大家介绍一下如何绘制自己需要的原理图元件。进入的方式很多，我这里只介绍一种：1、点击浏览库文件，随便选择一个元件，点击编辑2、在菜单栏中点击工具选项选择新建元件，重新命名为4*8LED，这是会出现一个空白的文件单元3、利用画图工具和画线工具绘制出这样一个图形，当然，大家可以根据自己的想法绘制自己的漂亮的图形，这个对电路没有影响。绘制完大概的图形之后我们就要给自己的器件添加引脚了，在工具栏中选择引脚 按下tab键就可以更改相应引脚的属性了，包括名字和标号颜色等，原理图只表示电路的各个管脚的连接，因此可以调整管脚的顺序，不必和实物一致，器件的形状和大小也不必考虑。如下图，这样我们的原件就做好了，保存之后在原理图中就可以找到，并使用了。原理图做好之后怎么样才能生成我们要的实际电路（pcb文件）呢，我前面已经说过，经过一些相应的设置之后我们可以利用自动布线生成相应的PCB，但我觉得那样反而更麻烦，我不推荐大家初学是使用，上面这些原理图在我们做PCB文件时不会用到。下面我就介绍一下怎么手动做PCB文件，选择新建文件，我们只要选择PCB开头的文件建立并重新命名就可以了，如下图进入这个界面后，在左侧“浏览”下面的下拉框中，选择库，我们可以用的元件封装就显示出来了。哪些封装是我们需要的呢？这就要看我们选择的器件的型号了，如何快速地在这里选择自己需要的器件要靠大家在实践中积累经验了，我们还是按我们前面的例子来作图，单片机是dip40封装，其它的晶振、电阻、三极管也都又相应的封装、，大家选择合适就行了，作图之前最好先把库文件给熟悉一下，这样减少在作图时找不到元件的麻烦。在这个文件中，放置器件是一定要小心，因为你现在布线的方式和器件的位置就是你实际做出来的板子的样子，为了美观和可靠，大家一定要认真，元件的边框颜色默认为黄色，当元件距离过近时，会变成绿色，在这种情况下，我们就要对元件的位置进行调整了。挪动元件时，用鼠标拖动就可以了。我们的例子需要的所有器件按如图方式放置器件放好之后我们就要开始布线了，大家可能看到窗口的下方有一些层的选项，这是为了我们在做多层板时设计的，我们一般把线布在bottomlayer层，跳线（什么是跳线呢？我们在实验室只能制作单面板，在一些复杂的电路中就难免会出现线路的交叉，这在实际设计中是不允许的，我们可以在电路板上添加过孔，在电路板的另外一面走线，这个问题就解决了。）选择在toplayer层，一些标示放在topoverlay层，注意不要弄错了，不同的层颜色是不一样的很好辨认。在布线之前我们还要把布线的先宽度在 设计 规则 中修改一下，我这里把线设为0.6mm的。现在就可以按照实物管脚的分布情况连接了，下图就是连接好的情况，是不是已经有了些模样了！到这里就可以直接制板了，但是出于美观考虑，我们还要对这个电路图做一些处理，对各个元件重新命名，并给电路图添加上边框当然还可以写上自己的大名啊，哈哈，一个很漂亮的电路图就要诞生了。我们在bottomlayer层和topoverlay层都画上边框，看看变化吧。现在的板子是不是比原来漂亮多了呢，我们还要对板子进行覆铜，这样可以增加电路对高频信号处理的稳定性，增强电路板的坚固性，同时还可以降低腐蚀的时间，提高制板速度。工具栏中的就是覆铜选项，点击后，我们在电路板的四周沿边框画个圈，点击右键，覆铜就完胜了，我们来看看效果：上面就是我们电路图最终的样子。大家可能发现了和做原理图时同样的问题，就是你们的库里面没有像我这里用到的数码管的封装，怎么板呢？自己做，我们要取一个数码管的实物测量一下管脚的距离，比如我测得数码管相邻的两个管教间的距离为2.54mm，两排管脚间的距离为10.22mm现在就可以开工了。和原理图类似，我们点击浏览，选择一个元件点击编辑，我们就进入了库文件，在工具里选择新建元件，重命名就建立了一个新元件。做pcb文件的库文件实际上就是把成特定规则排列的焊盘给集合起来，就像这样子，距离的安排上我们会用到标尺工具，焊盘工具等，下图就是我安排好的焊盘位置，这里的各个焊盘间的距离一定不能出问题哦，否则就功亏一篑了。当然，为了增加PCB文件的可读性，我们还要对元件做些修饰，加上边框以及特定的标志这些修饰都要放在topoverlay层上，免得对电路造成影响，边框的大小尽量和实物一样，这样在使用时会给我们减少很多不必要的麻烦。看看是不是直观多了啊，保存之后，我们就可以直接使用了，爽吧，想怎么做都行，只要焊盘位置和实物一样，你尽可以发挥你的艺术天赋，给它一个漂亮的外表。大家可能会用到的功能介绍的都差不多了接下来的就算是体力活了，切板子、打印、腐蚀、打孔、焊接，这些都是固定的流程很简单，大家一看就会，我就不多说了。来看一下我们的班子打印出来两面都是什么样子吧：看着似乎有点单调，做到板子上看着就又感觉了，当然，这块板子的布局还又很多不合理之处，还需要优化，希望大家看了这篇文章后能赶快上手，做出一个比这块板子还酷的来。备注：1、 如何一次性删除连续的多个元件呢？答：鼠标拖动选择要删除的文件，ctrl+delete，当然，我们也可以选择编辑菜单中的删除工具，选定后直接点击我们要删除的器件或连线，就可以删除了。2、 之前选定的元件如何快速撤销选择？答：找到这个图标点击就行了3、 距离、电线宽度设定时候单位是mil？答：这是