《PCB设计与制作》 学习项目2:层次原理图绘制 任务2-4：游戏机电路层次原理图的设计
学习目标 进一步掌握Protel软件的操作方法 掌握印制电路板的设计步骤 了解能够使用PROTEL软件PCB图文件 能够使用和规划电路板文件 掌握和自动布线的方法 能够进行PCB图的打印输出
知识准备 印制电路板的设计(二) 元 件 布 局 自 动 布 线 给电路板添加标注 三 维 视 图 PCB图的打印输出 PCB图的报表生成
5.7 元 件 布 局 5.7.1 元件的自动布局 Protel 99 SE提供了强大的元件自动布局的功能，可以通过程序算法自动将元件分开，放置在规划好的电路板电气范围内。元件自动布局的实现方法可以执行菜单命令【Tppls】/【Auto Placement】/【Auto Placer…】，出现如图5-27所示的对话框。
对话框中选项的定义如下。 【Cluser Placer】： 成组布局方式。 【Statistical Placer】： 统计布局方式。 【Quick Component Placement】： 快速元件布局。
【Group Components】：该选项的功能是将当前网络中连接密切的元件归为一组。排列时该组的元件将作为整体考虑，默认状态为选中。 【Rotate Component】：该选项的功能是根据当前网络连接与排列的需要使元件或元件组旋转方向。若未选中该选项则元件将按原始位置放置。默认状态为选中。
【Power Nets】：电源网络名称。这里将网络设定为“VCC”。 【Ground Nets】：接地网络名称。这里将接地网络设定为“GND”。 【Grid Size】：设置元件自动布局时格点的间距大小。
5.7.2 元件的手工布局与调整 元件的布局要考虑以下几个方面的问题。 （1）元件布局应便于用户的操作使用。 （2）尽量按照电路的功能布局。
（3）数字电路部分与模拟电路部分尽可能分开。 （4）特殊元件的布局要根据不同元件的特点进行合理布局。 （5）应留出电路板的安装孔和支架孔以及其他有特殊安装要求的元件的安装位置等。
对元件进行一系列的调整后，元件的标注过于杂乱，影响了电路板的美观。所以，需要对元件标注进行调整。 5.7.3 元件标注的调整 对元件进行一系列的调整后，元件的标注过于杂乱，影响了电路板的美观。所以，需要对元件标注进行调整。 用户可以对元件的标注进行移动、旋转和编辑等操作。
5.8 自 动 布 线 自动布线是指Protel 99 SE程序根据用户设定的有关布线参数和布线规则，按照一定的算法，依照网络表所指定的连接关系，自动在各个元件之间进行连线，从而完成印刷电路板的布线工作。
执行菜单命令【Design】/【Classes】打开网络分类窗口，如图5-35所示。 5.8.1 网络的分类 执行菜单命令【Design】/【Classes】打开网络分类窗口，如图5-35所示。
Net页面用于网络分类，Component页面用于元件分类，From-To页面用于点到点网络的分类，Pad用于焊盘的分类。 Add：增加新的分类。 Edit：编辑已存在的分类。 Delete：删除已存在的分类。 Select：按指定的分类选择电路板图中属于该分类的对象。
在进行自动布线之前，一项非常重要的工作就是根据设计要求设定自动布线的参数。如果参数设置不当，可能导致自动布线失败。 5.8.2 设置布线规则 在进行自动布线之前，一项非常重要的工作就是根据设计要求设定自动布线的参数。如果参数设置不当，可能导致自动布线失败。
自动布线的参数包括布线层面、布线优先级别、布线的宽度、布线的拐角模式、过孔孔径类型、尺寸等，这些参数设定后，自动布线就会依据这些参数进行自动布线。因此，自动布线的成败在很大程度上与参数的设置有关。
在前面，已经把网络分成两类：一类是电源线，另一类是信号线。在这里要把电源线的布线宽度设置为50mil，而信号线的布线宽度设置为15mil。 1．设置布线宽度 （Width Constraint） 在前面，已经把网络分成两类：一类是电源线，另一类是信号线。在这里要把电源线的布线宽度设置为50mil，而信号线的布线宽度设置为15mil。
2．选择布线工作层面（Routing Layers） 在【Routing】选项卡中，选中【Rules Classes】选项列表框中的【Routing Layers】选项，该项用于设置布线的工作层面以及各个布线层面上的走线的方向。此时出现如图5-45所示的窗口。
布线优先级别，是指程序允许用户设定各个网络布线的顺序。 3．设置布线优先级别（Routing Priority） 布线优先级别，是指程序允许用户设定各个网络布线的顺序。
4．孔径尺寸限制规则设置（Hole Size Constraint） 在【Design Rules】窗口中，选择【Manufacturing】选项卡。再从【Rule Class】栏中选择【Hole Size Constraint】选项，就会得到一个定义孔尺寸规则的对话框。单击【Add…】按钮进入如图5-47所示的对话框。
自动布线器的参数设定的方法，可以执行菜单命令【Auto Routing】/【Setup】，进入自动布线器设置对话框，如图5-48所示。 5．自动布线器的参数设定 自动布线器的参数设定的方法，可以执行菜单命令【Auto Routing】/【Setup】，进入自动布线器设置对话框，如图5-48所示。
Router Passes区域包含5个复选框。 【Memory】复选框：即采用内存模式的布线策略。 对话框中的各项设置说明如下。 1．Router Passes选项区域 Router Passes区域包含5个复选框。 【Memory】复选框：即采用内存模式的布线策略。 【Fan Out Used SMD Pins】复选框：适用于SMD焊盘，采用这种布线方案，将从SMD焊盘引出一段铜膜线，并在铜膜线未端放置一个过孔 。
【Pattern】复选框：在自动布线过程中，该布线方案有多种算法，每种算法对应一类模块，是一种搜索式布线方法。 【Shape Router-Push and Shove】复选框：推挤布线方式。 【Shape Router-Rip Up】复选框：设置该项，能够使布线器撤消发生间距冲突的走线，并重新布线以消除间距冲突。
该区域用于设置与制作电路板有关的自动布线方案，包含4个复选框。 2．Manufacturing Passes区域 该区域用于设置与制作电路板有关的自动布线方案，包含4个复选框。 【Clean Up During Routing】复选框：在布线期间对电路板上的连线和焊盘进行整理。 【Clean After Routing】复选框：在布线完毕后对电路板上的连线和焊盘进行整理。
【Evenly Space Tracks】复选框：在焊盘之间均匀布线。 【Add Testpoints】复选框：在网络上增加测试点。一般情况下不用设置测试点。
该区域用于设置对预布线的处理方式。只有一个复选框。 【Lock All Pre-Route】复选框：锁定已有的布线。 3．Pre-Routes区域 该区域用于设置对预布线的处理方式。只有一个复选框。 【Lock All Pre-Route】复选框：锁定已有的布线。 4．Routing Grid 设置布线栅格大小，这里将栅格值设置为“20mil”。
5.8.3 自动布线 布线参数设置完毕后，就可以开始自动布线了。Protel 99 SE中自动布线的方式有很多，既可以进行全局布线，也可以对用户指定的区域、网络、元件甚至是连接进行布线，用户可以根据需要选择最佳的方式。
自动布线的结果是否正确可能是自动布线结束后存在的一个疑问，本系统本身具备的检测功能可以来解除这个疑问。 5.8.4 设计规则的检测 自动布线的结果是否正确可能是自动布线结束后存在的一个疑问，本系统本身具备的检测功能可以来解除这个疑问。 检测的实现方法可以执行菜单命令【Tools】/【Design Rule Check】，弹出如图5-56所示的对话框，现在就可以设置一些参数了。
设计规则的检测可以分为两种结果：一种是报表（Report）输出，可以产生检测的结果报表；另一种是在线检测（On-Line）工具，也就是在布线的过程中对布线规则进行检测，防止错误产生。
5.8.5 电路板的手工修整 1．调整布线 2．增加信号输入输出接口 3．加宽电源/接地线
5.9 给电路板添加标注 5.9.1 标注文字 标注文字通常包括元件的编号、层面的作用和设计日期等。
【1 By Ascending X Then Ascending】：选择该项时，从左下脚由下至上进行重新编号和标注。 【2 By Ascending X Then Descending】：选择该项时，从左上脚由上至下进行重新编号和标注。 【3 By Ascending Y Then Ascending】：选择该项时，从左下脚由左至右进行重新编号和标注。 【4 By Ascending Y Then Descending】：选择该项时，从左上脚由右至左进行重新编号和标注。 【5 Name from Position】：选择该项时，元件自身的坐标值决定元件的编号和标注值。
将当前的工作层面切换成 【Drill Drawing】层。 执行菜单命令 【Place】/【Dimension】 5.9.2 标注尺寸 5.9.2 标注尺寸 将当前的工作层面切换成 【Drill Drawing】层。 执行菜单命令 【Place】/【Dimension】 5.9.3 放置定位孔
5.10 三 维 视 图 创建三维视图的方法可以执行菜单命令【View】/【Board in 3D】或单击主工具栏上的按钮即可。可以看到系统会自动生成一个三维的视图出来，并且在当前的窗口中打开，如图5-71所示。
5.11 PCB图的打印输出 5.11.1 设置打印预览 实现打印预览可以执行菜单命令【File】/【Print/Preview】。之后一个PPC文件就会自动生成，而且会在当前的窗口打开，可以看到PCB的打印输出效果图。名为“MyDesign.PCB”的PCB图生成的打印输出文件PPC文件名称是“Preview MyDesign.PPC”。可以像改变设计数据库的名称一样改变这个文件夹的名称，如图5-74所示。
任何PCB图层的结构都能够打印输出，而且可以在一个PPC文件中定义多个打印输出。 5.11.2 打印输出的概念 任何PCB图层的结构都能够打印输出，而且可以在一个PPC文件中定义多个打印输出。 5.11.3 改变打印输出设置 5.11.4 在打印输出中指明层面
5.11.5 设置打印机 创建一个新的PPC文件，系统将会自动使用Windows系统原有的打印机。改变打印机可以执行菜单命令【File】/【Setup Printer】或在打印机的标签上单击鼠标右键在浮动的菜单中选择【Properties】选项，弹出如图5-78所示的对话框。
PCB图打印设置包括纸张的方向、打印比例和边缘宽度。 5.11.6 改变纸的方向、比例和其他的打印设置 PCB图打印设置包括纸张的方向、打印比例和边缘宽度。 在上面的对话框中【Orientation】栏是设置纸的方向的，【Scaling】栏是设置比例的。【Margins】栏是设置边缘的。
5.11.7 打印输出 Print All：选择这一项就会打印当前PPC文件的所有需要打印输出的层面。每个打印输出都将是打印机的一项特别的任务，打印机会以同样的名称打印输出。
Print Job：选择这一项就会打印当前PPC文件的所有需要打印输出的层面，所有的打印输出将会是相同的打印工作。打印工作像PPC文件一样具有相同的名称。 Print Page：打印当前的页面。如果文档中有好几页，将会弹出一个对话框可供选择页码或者页码范围。 Print Current-打印当前输出的所有的页面。
5.12 PCB图的报表生成 Protel 99 SE提供了多种类型的PCB报表。下面就来逐个介绍。 5.12.1 引脚信息报表
5.12.2 电路板信息报表
除了上述类型的报表，软件还提供了其他类型的报表。 5.12.3 其他报表 除了上述类型的报表，软件还提供了其他类型的报表。 1．文件层次分析报表 该报表对*.ddb文件内“Documents”文件夹内的所有文件进行统计，形成结构数据信息。
网络分析报表主要是为操作者提供当前电路板上所有网络的名称、所处的工作层面以及网络的走线长度。 2．网络分析报表 网络分析报表主要是为操作者提供当前电路板上所有网络的名称、所处的工作层面以及网络的走线长度。 3．信号分析报表 信号分析报表主要是为用户提供当前的电路板信号完整性信息，程序将模拟实际电路，最后得出电路的信号传递是否可靠。
工作任务——汽车指向尾灯控制电路的PCB设计实施步骤 计划 决策 资讯 实施 实施步骤 检查 评价
资 讯 分析汽车指向尾灯控制电路的PCB设计任务书 学习Protel软件PCB设计的方法 通过学习详细了解EDA技术的一些基本知识 通过查找资料掌握Protel软件的一些操作技巧 了解绘制PCB图及绘制元件封装的方法 学会如何在计算机进行安装和操作Protel软件，并能够解决操作过程中的常见故障
决 策 分析采用什么样的方式方法了解学习本课程的基本知识，了解Protel软件的组成、功能、安装卸载及相关操作技巧等，通过什么样的途径学会使用Protel软件来绘制PCB图。初步确定工作任务方案 小组讨论并完善工作任务方案。
计 划 制定实施工作任务的计划书。 根据分析，需要通过实物认识、图片搜集、视频播放、查找资料等形式完成本次任务。 通过在多媒体教室和在EDA实训室的实际操作掌握PCB图的分析方法 在老师的指导下分析电路的PCB图 通过学习掌握Protel软件的组成、功能、安装卸载及相关操作技巧等
实 施 通过实物、图片演示、视频播放、现场参观等形式掌握Protel软件的操作方法。 根据任务要求查找并添加PCB图中所需要的元件封装库。 根据任务要求采用正确方法绘制要求的电路的PCB图。
检 查 学生自己独立检查或小组之间互相交叉检查 检查学习目标是否达到，认识任务是否完成、是否根据任务要求学会了如何来操作Protel软件，如何来进行PCB图的绘制。
评 估 可从以下几方面评估整个工作过程： 对学生的认识过程进行评价，指出学生错误的地方，讨论哪些错误会重复出现，导致哪些后果，如何避免。 评估整个计算、整定过程，是否有需要改进的方法。
The End!