任務3.1單片機流水燈的原理圖單片機流水燈電路原理圖如圖3-1所示，電路由電源模塊電路、單片機控制模塊電路和發光二極管顯示模塊電路構成，通過對單片機進行編程就可控制流水燈。單片機流水燈控制電路所需元件屬性如表3-1所示。任務3.1單片機流水燈的原理圖單片機流水燈電路原理圖如圖3圖3-1單片機流水燈電路原理圖圖3-1單片機流水燈電路原理圖表3-1單片機流水燈元件屬性表表3-1單片機流水燈元件屬性表3.1.1網絡標號的使用如圖3-2所示，執行菜單命令“Place→NetLabel”（或者單擊布線工具欄上的按鈕），即可開始放置網絡標號。此時鼠標光標會帶有一個網絡標號名稱的虛線框，光標所指位置為網絡標號的參考點，通過使用鼠標左鍵單擊引腳的末端或與引腳相連的導線，即可將該網絡標號與該引腳關聯起來。按Tab鍵，可以打開如圖3-3所示的網絡標號屬性設置頁面，在Net一欄中可以修改網絡標號的名稱，也可以用鼠標左鍵單擊向下的箭頭打開下拉列表選擇已有的網絡，如圖3-4所示。

圖3-2網絡標號選擇菜單命令圖3-3網絡標號屬性設置頁面圖3-4網絡標號選擇頁面3.1.1網絡標號的使用如圖3-2所示，執行菜單命令“Pl與具有相同名稱的網絡標號相關聯的引腳或導線在電氣上是連接在一起的，因此將名稱相同的網絡標號放置到總線兩端對應引腳的入口處，即可賦予總線連接方式的電氣連接特性，如圖3-5所示。網絡標號圖3-5網絡標號示意圖與具有相同名稱的網絡標號相關聯的引腳或導線在電氣上是連接在一有相同名稱的網絡標號標識的導線或引腳在電氣上都是相連的，并不局限于總線連接方式，因此在連線復雜或連線比較困難的地方都可以使用，從而簡化電路連接。用網絡標號標識導線連接如圖3-6所示，用網絡標號簡化電路連接如圖3-7所示。

圖3-6網絡標號標識導線連接圖3-7網絡標號簡化電路

有相同名稱的網絡標號標識的導線或引腳在電氣上都是相連的，并不1.元件自動編號操作以如圖3-8所示的電阻陣列（所有電阻均為“R?”）的自動編號為例。執行菜單命令“Tools→Annotate”，如圖3-9所示，此時會打開如圖3-10所示的自動編號設置對話框，即可對原理圖中的元件進行自動編號。3.1.2元件的自動編號圖3-8電阻陣列1.元件自動編號操作3.1.2元件的自動編號圖3-8電阻

圖3-9元件自動編號菜單命令

圖3-10自動編號設置對話框圖3-9元

通過對圖3-10所示對話框的選項進行設置，可以實現多種形式的自動編號。（1）單擊AnnotateOptions(重新編號范圍)下拉按鈕，選擇參與重新編號的元件，其中：（2）必要時，單擊“GroupPartsTogetherIfMatchBy”(滿足下列條件的元件組)選擇框內相應的選項，將滿足特定條件的元件組視為同一元件。例如，當選擇“PartType”選項時，則集成電路芯片中的各單元電路（復合元件）被視為同一器件，并用U1A、U1B、U1C等作為這類器件的編號。單擊OK按鈕就可以實現元器件的自動編號。自動編號后的電阻陣列如圖3-11所示（所有電阻“R?”中的“?”自動排列為數字編號“1~8”）。圖3-11電阻陣列自動編號圖通過對圖3-10所示對話框的選項進行設置，可以實現2.以核心元件為中心的自動編號如果需要對如圖3-1所示的電路模塊中的元件編號進行修改，希望使電阻、電容、發光二極管等分立元件的編號以核心元件U2為基準進行編號，即將其編號修改為“R2XX”、“D2XX”等樣式的形式，這樣當看到編號以“2”開頭的元件時即能夠很快地知道它是在U2周圍的元件，從而極大地方便了對元件的管理。以電阻元件為例具體操作方法如下：（1）用鼠標左鍵雙擊一個電阻元件，打開其屬性對話框。（2）單擊右下角的Global按鈕，打開全局編輯對話框，如圖3-12所示。在AttributesToMatchBy（匹配屬性）選項組的LibRef文本框中輸入“RES2”，同時將Selection選項選為Same，表示對所有選中的LibRef為RES2的電阻元件進行修改，然后在CopyAttributes（復制屬性）選項組中將Designator改為“R20?”，表示電阻元件的編號都以“20”開頭，單擊OK按鈕，彈出如圖3-13所示的確認對話框，單擊Yes按鈕確認，則所有電阻的編號都變成了“R20?”。2.以核心元件為中心的自動編號以電阻元件為例具體操作方法如下圖3-12全局編輯對話框圖3-13自動編號確認對話框圖3-12全局編輯對話框圖3-13自動編號確認對話框（3）執行菜單命令“Tools→Annotate”，所有“R20?”中的“?”由自動編號功能進行設置。這樣電阻陣列的編號就變成了“R201~R208”，如圖3-14所示。圖3-14調整后的電阻陣列自動編號（3）執行菜單命令“Tools→Annotate”，所有“（4）對電容元件和發光二極管等元件也可以做類似的調整，調整后的電路如圖3-15所示。圖3-15調整后的發光二極管自動編號（4）對電容元件和發光二極管等元件也可以做類似的調整，調整后任務3.2單片機流水燈的PCB設計印制電路板設計流程如圖3-16所示。3.2.1準備工作繪制電路圖規劃電路板設置參數裝入網絡表及元件庫封裝元件的布局自動布線手工調整文件保存及輸出圖3-16印制電路板設計流程圖任務3.2單片機流水燈的PCB設計印制電路板設計流程如圖3印制電路板設計步驟的具體要求：1）繪制電路圖，主要是原理圖和網絡表。2）規劃電路板大小尺寸、層數、元件封裝等。3）設置元件布置參數、層參數、布線參數等。4）裝載元件封裝庫和網絡表。5）可以先自動，后手動。6）一般選擇自動布線。7）后期一些不滿意的地方可以稍做調整。8）打印輸出。印制電路板設計步驟的具體要求：本任務主要講述單片機流水燈的PCB設計，在設計印刷電路板（PCB）前，要進行一些前期準備工作。（1）建立文件“單片機流水燈.PCB”。對原理圖文件“單片機流水燈.SCH”文件進行電氣規則檢查，可執行菜單命令“Tools→ERC”，查看錯誤信息并修改原理圖，直至正確為止。（2）新建PCB庫，設庫名為“Mypcb.Lib”。在該庫中自制以下元件封裝：①自制復位按鈕的封裝SW-PB，焊盤間距尺寸為7.5mm×4.4mm，如圖3-17所示。本任務主要講述單片機流水燈的PCB設計，在設計印刷電路板（1

圖3-17按鈕開關實物圖、元件圖與封裝圖圖3-17按鈕開關實物圖、元件圖與封裝②自制發光二極管的封裝LED，如圖3-18所示。圖3-18發光二極管封裝圖（3）根據表3-1中的元件封裝，重新設置好各元件的封裝名稱。（4）在原理圖編輯器下，選擇菜單命令“Design→CreateNetlist”，用來生成網絡表文件，命名為“單片機流水燈.Net”。依據電路原理圖而生成的網絡表，是實現印刷電路板自動布局和自動布線的基礎。②自制發光二極管的封裝LED，如圖3-18所示。圖3-183.2.2設計PCB時應考慮的因素1.印制電路板的結構（1）單面板：電路板一面敷銅，另一面沒有敷銅，敷銅的一面用來布線及焊接，另一面放置元件。單面板成本低，但只適用于比較簡單的電路設計。（2）雙面板：電路板的兩面都敷銅，所以兩面都可以布線和放置元件，頂面和底面之間的電氣連接是靠過孔實現的。由于兩面都可以布線，所以雙面板適合設計比較復雜的電路，應用也最為廣泛。（3）多層板：不但可以在電路板的頂層和底層布線，還可以在頂層和底層之間設置多個可以布線的中間工作層面。用多層板可以設計更加復雜的電路。3.2.2設計PCB時應考慮的因素1.印制電路板的結構2.規劃電路板 在繪制電路板之前，用戶要對線路板有一個初步的規劃，比如說電路板采用多大的物理尺寸，采用幾層電路板，是單層板還是雙層板，各元件采用何種封裝形式及安裝位置等。這是一項極其重要的工作，是確定線路板設計的框架。 對于要設計的電子產品，需要設計人員首先確定其電路板的尺寸。因此首先的工作就是電路板的規劃，也就是說電路板物理邊界的確定，并且確定電路板的電氣邊界。 在執行PCB布局處理前，必須創建一個PCB板的電氣邊界。電氣邊界規定了涉及元件的生成和PCB板的跟蹤路徑輪廓，PCB板的布局將在這個輪廓中進行，規劃PCB板邊界有兩種方法：一種是手動設計規劃電路板和電氣定義，另一種方法是利用Protel的向導（見項目2）。2.規劃電路板3.手動規劃電路板元件布置和路徑安排的外層限制一般由KeepOutLayer中放置的軌跡線或圓弧所確定，這也就確定了板的電氣輪廓。一般的這個外層輪廓邊界就是與板的物理邊界相同，設置這個電路板邊界時，必須確保軌跡線和元件不會距離邊界太近。電路板規劃并定義電氣邊界的一般步驟如下：（1）單擊編輯區下方的電路板層切換界面標簽KeepOutLayer，即可將該層設置為KeepOutLayer，如圖3-19所示。該層為禁止布線層，一般用于設置電路板的板邊界，將元件限制這個范圍內。圖3-19電路板層切換界面

3.手動規劃電路板圖3-19電路板層切換界面（2）執行菜單命令“Place→Keepout/Track”或單擊PlacementTools工具欄中的按鈕。（3）執行命令后，光標會變成十字。將光標移動到初始原點的位置，單擊鼠標左鍵，即可確定第一條板邊的起點。然后拖動鼠標，將光標移到合適位置，單擊鼠標左鍵，即可確定第一條板邊的終點。用戶在該命令下，按Tab鍵，可進入LineConstraints屬性對話框如圖3-20所示，此時可以設置板邊的線寬和層面。圖3-20LineConstraints屬性對話框（2）執行菜單命令“Place→Keepout/Track”（4）如果用戶已經繪制了封閉的PCB板的限制區域，則使用鼠標雙擊區域的板邊，系統將會彈出Track屬性對話框如圖3-21所示，在該對話框中可以很精確地進行定位，并且可以設置工作層和線寬。如圖3-21Track屬性對話框（4）如果用戶已經繪制了封閉的PCB板的限制區域，則使用鼠標（5）用同樣的方法繪制其他三條板邊，并對各邊進行精確編輯，使之首尾相接如圖3-22所示。圖3-22電路板邊界規劃（5）用同樣的方法繪制其他三條板邊，并對各邊進行精確編輯，使4.元件封裝庫的裝入電路板規劃好后，接下來的任務就是裝入網絡表和元件封裝。在裝入網絡表和元件封裝之前，必須裝入所需的元件封裝庫。如果沒有裝入所需的元件封裝庫，在裝入網絡表及元件的過程中程序會提示找不到元件封裝，從而導致裝入過程出錯而失敗。裝入元件封裝庫的基本步驟如下：（1）執行菜單命令“Design→Add/RemoveLibrary”，系統彈出添加/刪除元件庫對話框如圖3-23所示。在該對話框中，找出原理圖中的所有元件所對應的元件封裝庫。選中這些庫，單擊Add，即可添加這些元件庫，制作PCB時常用的封裝庫有：Advpcb.ddb、DctoDc.ddb、General.ddb等。（2）添加完所有需要的元件封裝庫，單擊OK按鈕。4.元件封裝庫的裝入圖2-23添加PCB庫文件圖2-23添加PCB庫文件3.2.3網絡表與元件的裝入如果用戶是第一次裝入網絡表文件，網絡宏是為整個網絡表文件生成的。如果用戶不是首次裝入網絡表文件，而是在原有網絡表的基礎上進行的修改、添加，則網絡宏僅是針對修改、添加的那一部分設計而言的。用戶可以通過修改、添加或刪除網絡宏來更改原先的設計。如果確定所需的元件封裝庫已經裝入程序，那么用戶就可以按照下面的步驟將網絡表與元件載入。（1）執行菜單命令“Design→LoadNets”，彈出如圖3-24所示對話框。3.2.3網絡表與元件的裝入如果用戶是第一次裝入網絡表文件圖3-24裝入網絡表對話框裝入元件庫后就可以導入網絡表了。當載入網絡表并執行宏指令后，這些元件及網絡將放入工作區，成為內部的圖件，從而受內部網絡編輯器的管理。另外，在工作區里自行放置的元件，其中并沒有網絡定義的，也可以利用內部網絡編輯器為它們掛上網絡。圖3-24裝入網絡表對話框裝入元件庫后就可以導入網絡表了。（2）單擊Browse查找網絡表的位置。選擇網絡表及文件對話框如圖3-25所示。圖3-25選擇網絡表及文件對話框（2）單擊Browse查找網絡表的位置。選擇網絡表及文件對話

如果沒有設定封裝形式，或者封裝形式不匹配，則在裝入網絡表時，會在列表框中顯示某些錯誤，這樣將不能正確加載這些元件。用戶的返回原理圖，修改元件的封裝，然后再重新生成網絡表，對原來的網絡表進行更新，更新記錄對話框如圖3-26所示。如果沒有設定封裝形式，或者封裝形式不匹配，則在裝入網絡圖3-26更新記錄對話框圖3-26更新記錄對話框（3）最后單擊Execute（執行）按鈕，即可實現網絡表的裝入。載入元件及網絡表結果如圖3-27所示。圖3-27載入元件及網絡表（3）最后單擊Execute（執行）按鈕，即可實現網絡表的裝3.2.4元件布局

元件布局要保證滿足電路功能和性能指標；滿足工藝性、檢測、維修等方面的要求；元器件排列整齊、疏密得當，兼顧美觀性。排列方位盡可能與原理圖一致，布線方向最好與電路圖走線方向一致；PCB四周留有5-10mm空隙不布器件；一般布局時先放置占用面積較大的元器件；先集成后分立；先主后次，多塊集成電路時先放置主電路。質量超過15g的元器件應當用支架，大功率器件最好裝在整機的機箱底板上，熱敏元件應遠離發熱元件；對于管狀元器件一般采用平放。3.2.4元件布局元件布局要保證滿足電路功能和性能指1.元件的自動布局在裝入網絡表和元件封裝后，要把元件封裝放入工作區，這就需要對元件封裝進行布局。Protel99SE提供了強大的元件自動布局的功能，可以通過程序算法自動將元件分開，放置在規劃好的電路板電氣范圍內。元件自動布局的實現方法可以執行菜單命令“Tools→AutoPlacement/AutoPlacer…”，出現如圖3-28所示的對話框。圖3-28自動布局對話框1.元件的自動布局圖3-28自動布局對話框統計式布局方式對話框中各選項的含義如下：①GroupComponents：將當前網絡中連接密切的元件歸為一組。排列時該組的元件將作為整體考慮，默認狀態為選中。如果電路板上沒有足夠的面積，建議不要選取該項。②RotateComponent：根據布局需旋轉元件或元件組。若未選中該選項則元件將按原始位置放置。默認狀態為選中。③PowerNets：電源網絡名稱。這里將網絡設定為“VCC”。④GroundNets：接地網絡名稱。這里將接地網絡設定為“GND”。⑤GridSize：設置元件自動布局時格點的間距大小。采用統計式自動布局過程中，要進行大量而復雜的計算，耗時從幾秒到幾十分鐘不等，需耐心等待，不要強行關閉布局狀態窗口，終止自動布局過程。自動布局效果圖如圖3-29所示。統計式布局方式對話框中各選項的含義如下：圖3-29自動布局效果圖圖3-29自動布局效果圖2.手工編輯調整元件的布局計算機自動布局完成后，總是有的地方元件排列不夠合理，顯得雜亂無章，存在飛線交叉，元件擺放不整齊的現象，所以必須再進行一定程度的手工調整布局。手工調整元件布局效果圖如圖3-30所示。圖3-30手工調整元件布局效果圖2.手工編輯調整元件的布局圖3-30手工調整元件布局效果圖3.2.5常用自動布線規則設置在印制電路板布局結束后，便進入電路板的布線過程。一般說來，用戶先是對電路板布線提出某些要求，然后按照這些要求來預置布線設計規則。預置布線設計規則的設置是否合理將直接影響布線的質量和成功率。設置完布線規則后，程序將依據這些規則進行自動布線。因此，自動布線之前，首先要進行參數設置。3.2.5常用自動布線規則設置在印制電路板布局結束后，便進1.自動布線設計規則的設定（1）布線基本知識下面將結合本項目單片機流水燈的設計與制作實例，講述一下布線的基本知識。①工作層信號層（SignalLayer）。對于雙面板而言，信號層必須要求有兩個，即頂層（TopLayer）和底層（BottomLayer），這兩個工作層必須設置為打開狀態，而信號層的其他層面均可以處于關閉狀態。絲印層(SilkscreenLayer)。對于雙面板而言，只須打開頂層絲印層。其他層面（Others）根據實際需要，還需要打開禁止布線層（KeepOutLayer）和多層（Multi-Layer），它們主要用于放置電路板板框和文字標注等。1.自動布線設計規則的設定②布線規則安全間距允許值（ClearanceConstrant）。在布線之前，需要定義同一個層面上兩個圖元之間所允許的最小間距，即安全間距。根據經驗并結合本項目的具體情況，可以設置為10mil。布線拐角模式。根據電路板的需要，將電路板上的布線拐角模式設置為45°角模式。布線層的確定。對于雙面板而言，一般頂層布線方向與底層布線方向互為垂直。布線優先級（RoutingPriority）。在這里布線優先級設置為2。布線的拓撲結構（RoutingTepology）。一般說來，確定一條網絡的走線方式以布線的總線長為最短作為設計原則。過孔的類型（RoutingViaStyle）。電源/接地線以及信號線的過孔應區別對待，在這里設置為通孔（ThroughHole）。對電源/接地線的過孔要求的孔徑參數為：孔徑（HoleSize）為20mil，寬度（Width）為50mil。一般信號類型的過孔則為孔徑20mil，寬度40mil。對走線寬度的要求。根據電路的抗干擾性和實際的電流大小，將電源和接地的線寬確定為20mil，其他的走線寬度為10mil。②布線規則

（2）工作層的設置進行布線前，還應該設置工作層，以便在布線時可以合理安排線路的布局。工作層的設置步驟如下：①執行命令“Design→Options”，系統將會彈出設置工作層的對話框，如圖3-31所示。②在對話框中進行工作層的設置，雙面板需要選定信號層的TopLayer和BottomLayer復選框，其他選取系統默認值即可。圖3-31設置工作層的對話框（2）工作層的設置圖3-31設置工作層的對話框2.設置自動布線規則

Protel99SE為用戶提供了自動布線的功能，可以用來進行自動布線。在自動布線之前，必須先進行其參數的設置，下面講述自動布線規則的設置過程。 首先執行命令“Design→Rules…”，系統將會彈出如圖3-32所示的對話框，在此對話框中可以設置布線規則。打開圖3-32中的Routing選項卡，即可進行布線規則參數的設定。布線規則一般都集中在規則類（RuleClasses）選項組中，在該選項組中可以設置走線最小間距約束（ClearanceConstrant）、布線轉角模式（RoutingCorners）、布線工作層（RoutingLayers）、布線優先級（RoutingPriority）、布線的拓撲結構（RoutingTopology）、過孔的類型(RoutingViaStyle)、走線拐彎處與磁敏二極管的距離（SMDToCornerConstraint）、走線寬度（WidthConstraint）等參數。2.設置自動布線規則圖3-32設置布線參數對話框圖3-32設置布線參數對話框（1）設置走線最小安全間距（ClearanceConstraint）該選項用于設置走線與其他對象之間的最小距離。將光標移動到圖3-32中的ClearanceConstraint處單擊鼠標右鍵，系統會彈出如圖3-33所示的快捷菜單，從快捷菜單中選取Add命令，即可進入安全間距設置對話框，如圖3-34所示。單擊圖3-32中Properties（特性）按鈕或者直接雙擊ClearanceConstraint選項，系統也可以彈出該對話框。圖3-33快捷菜單（1）設置走線最小安全間距（ClearanceConstr圖3-34安全間距設置對話框圖3-34安全間距設置對話框該對話框主要設置兩部分內容：

①規則范圍（Rulescope）。主要用于指定本規則適用的范圍。一般情況下，指定該規則適用于整個電路板（WholeBoard）。

②規則屬性（RuleAttributes）。用戶可以根據實際的情況輸入允許的圖元之間的最小間距。（2）設置布線拐角模式（RoutingCorners）該選項用來設置走線拐彎的樣式。雙擊RoutingCorners選項，系統將彈出如圖3-35所示的對話框。單擊圖3-35中Properties（特性）按鈕，在彈出的拐角模式設置窗中，規則屬性（RuleAttributes）用于設定拐角模式，拐角模式有45°、90°和圓弧三種。一般系統默認的45°拐角模式最為常用，因為這種拐角模式拐角處電阻小，布線密度較大。該對話框主要設置兩部分內容：圖3-35布線拐角模式對話框圖3-35布線拐角模式對話框（3）設置布線工作層及走線方向（RoutingLayers）該選項用來設置在自動布線過程中哪些信號層可以使用。雙擊RoutingLayers選項，系統將會彈出如圖3-36所示的布線工作層對話框。元件面錫焊面中間層圖3-36布線工作層對話框（3）設置布線工作層及走線方向（RoutingLayers默認狀態下，僅允許在頂層（TopLayer）和底層（BottomLayer）布線，而中間層1～14處于關閉狀態（NotUsed）。單擊工作層右側下拉按鈕，即可選擇該層走線方向，其中：①?Horizontal：水平方向。②Vertical：垂直方向。③Any：任意方向（即水平、垂直、斜45°等均可）。而當工作層走線方向設為“NotUsed”時，表示不在該層走線。一般雙面板兩層選擇水平或垂直走線，這樣上下兩層信號耦合最小，有利于提高系統的抗干擾能力。默認狀態下，僅允許在頂層（TopLayer）和底層（Bot（4）設置布線優先級（RoutingPriority） 該選項可以設置布線的優先級，即布線的先后順序。先布線的網絡的優先級比后布線的網絡的優先級要高。Protel提供了0～100個優先級，數字0代表的優先級最低，數字100代表該網絡的布線優先級最高。雙擊RoutingPriority選項，系統將會彈出如圖3-37所示的布線優先級對話框。用戶也可以將光標移動到RoutingPriority處單擊鼠標右鍵，然后選擇快捷菜單中的Properties選項，也可進入布線優先級設置對話框。（4）設置布線優先級（RoutingPriority）圖3-37布線優先級對話框圖3-37布線優先級對話框（5）設置布線拓撲結構（RoutingTopology） 該選項用來設置布線的拓撲結構。雙擊該選項后，系統將會彈出如圖3-38所示的布線拓撲結構對話框。通常系統在自動布線時，以整個布線的線長最短為目標。用戶也可以選擇Horizontal、Vertical、Daisy→Simple、Diasy→MidDriven、Diasy→Balanced和Starburst等拓撲選項，選中各選項時，相應的拓撲結構會顯示在對話框中。本項目使用默認值Shortest。（5）設置布線拓撲結構（RoutingTopology）

圖3-38布線拓撲結構對話框圖3-38布線拓撲結構對話框

（6）設置過孔的類型（RoutingViaStyle）該選項用來設置自動布線過程中使用的過孔的樣式。雙擊RoutingViaStyle選項，系統將會彈出如圖3-39所示的過孔類型對話框。用戶也可以將光標移動到RoutingViaStyle處單擊鼠標右鍵，然后選擇快捷菜單的Properties選項，也可進入過孔類型對話框。 通常過孔類型包括通孔（ThroughHole）、層附近隱藏式盲孔（BlindBuried[AdjacentLayer]）和任何層對的隱藏式盲孔（BlindBuried[AnyLayerPair]）。層附近隱藏式盲孔指的是只穿透相鄰的兩個工作層；任何層對的隱藏式盲孔指可以穿透指定工作層對之間的任何工作層。本項目選擇通孔（ThroughHole）。（6）設置過孔的類型（RoutingViaStyle）圖3-39過孔類型對話框圖3-39過孔類型對話框（7）走線拐彎處與磁敏二極管的距離（SMDToCornerConstraint）該選項用來設置走線拐彎處與磁敏二極管的距離。因為磁敏二極管對周圍的磁場比較敏感，而高頻工作時的走線拐彎處容易輻射電磁波，因此，如果電路板上放置了磁敏二極管，則應保證其與走線拐角具有一定的距離。雙擊該選項后，系統將會彈出如圖3-40所示的走線拐彎處與磁敏二極管的距離對話框。 在該對話框右側的Distance編輯框中可以輸入走線拐彎處與磁敏二極管的距離，另外規則的適用范圍可以設定為WholeBoard。（7）走線拐彎處與磁敏二極管的距離（SMDToCorne圖3-40走線拐彎處與磁敏二極管的距離對話框圖3-40走線拐彎處與磁敏二極管的距離對話框（8）設置走線寬度（WidthConstraint）該選項可以設置走線的最大和最小寬度。雙擊該選項，系統將會彈出如圖3-41所示的走線寬度對話框。用戶可以分別在MinimumWidth編輯框中設置最小走線寬度，在MaximumWidth編輯框中設置最大走線寬度，本項目分別設定為10mil和20mil。圖3-41走線寬度對話框（8）設置走線寬度（WidthConstraint）圖3-3.本項目中布線設計規則設置的主要內容（1）安全間距規則設置：10mil，適用于全部對象。（2）短路約束規則：不允許短路。（3）導線寬度限制規則：GND的線寬為30mil，+5V的線寬為25mil，其它信號線的線寬為20mil，優先級依次降低。（4）布線層規則：雙層布線，頂層水平布線，底層垂直布線。（5）布線轉角規則：45°拐彎。（6）其它規則選擇默認。3.本項目中布線設計規則設置的主要內容3.2.6自動布線及手工調整1.全局布線（1）首先執行菜單命令“AutoRoute→All”，對整個電路板進行布線。（2）執行該命令后，系統將彈出如圖3-42所示的自動布線設置對話框。圖3-42自動布線設置對話框3.2.6自動布線及手工調整1.全局布線圖3-42自動布（3）單擊RouteAll按鈕，系統就開始對電路板進行自動布線。本項目采用頂層TopLayer水平布線，底層BottomLayer垂直布線。完成后的布線結果如圖3-43所示。圖3-43自動布線效果（3）單擊RouteAll按鈕，系統就開始對電路板進行自動2.手工調整布線雖然自動布線速度很快，且布通率高，但效果卻不一定理想，一般都需要進行手工修改。調整布線常常需要拆除以前的布線，PCB編輯器中提供有自動拆線功能和撤消功能，當設計者對自動布線的結果不滿意時，可以使用該工具拆除電路板圖上的銅膜線而只剩下網絡飛線。（1）撤消操作如果布線后發現異常或者因為布局不合理等原因而需要重新布線，此時可以撤消原來的布線。執行菜單命令“Tools→Un-Route/All”，即可撤消原布線操作，拆除所有連線。（2）自動拆線自動拆線的菜單命令在“Tools→Un-Route”的子菜單中，可以針對全部對象、網絡、連接、元件、Room空間拆除與元件連接的銅膜線。包括“Un-Route/All”（拆除所有連線）、“Un-Route/Net”(拆除某一網絡的所有連線)、“Un-Route/Connection”(拆除連接于兩個焊盤之間的一條印制導線)、“Un-Route/Component”(拆除與某一元件相連的多條連線)。如本項目圖3-45（a）中的高亮線（NetVD4-2網絡），走線不合理，完全可以在頂層布線。拆除此網絡走線，手動修改使其在頂層布線，修改后的結果如圖3-45（b）所示。自動布線后的手工調整是一項關鍵工作，直接影響到電路板的性能。手工布線調整后的流水燈PCB如圖3-46所示。2.手工調整布線（a）修改前的PCB布線圖（b）修改后的PCB布線圖圖3-45手工調整布線（a）修改前的PCB布線圖（b）修改后的PCB布線圖圖3-圖3-46手工布線調整后的流水燈PCB圖3-46手工布線調整后的流水燈PCB3.2.7PCB板的完善處理1.放置填充區有時為了減少接地電阻，改善散熱條件，需要在TO-220等封裝的功率元件四周放置填充區。放置矩形填充的操作步驟：（1）執行菜單命令“Place→Fill”或者單擊放置工具欄中的按鈕，光標變為十字形。（2）將光標移到放置矩形填充的位置，單擊鼠標左鍵，確定矩形填充的第一個頂點，然后拖動鼠標，拉出一個矩形區域，再單擊鼠標左鍵，完成一個矩形填充的放置。（3）此時可繼續放置矩形填充，或單擊鼠標右鍵，結束命令狀態。在放置矩形填充的過程中，按下Tab鍵，彈出矩形填充的屬性對話框，主要的參數設置有Layer（矩形填充所在的層）和Net（矩形填充所屬于的網絡）。3.2.7PCB板的完善處理1.放置填充區2.放置敷銅區數字電路、高頻電路、單片機電路在設計印制板時，為使系統工作更加穩定，除了合理布局外，常用的方法是大面積敷銅，敷銅一般接地。有時為了提高抗干擾能力，也會在時鐘電路下方放置一敷銅區或用矩形導線工具繪制一個封閉的矩形框，防止自動布線時在該區域走線。敷銅的操作步驟：（1）執行菜單命令“Place→PolygonPlane...”或者單擊放置工具欄中的按鈕。（2）彈出敷銅的屬性設置對話框，如圖3-47所示。在對話框中設置有關參數后，單擊OK按鈕，光標變成十字形，進入放置敷銅狀態。2.放置敷銅區圖3-47敷銅的屬性設置對話框圖3-47敷銅的屬性設置對話框（3）在敷銅的每個拐點處單擊鼠標左鍵，最后單擊右鍵，系統自動將多邊形的起點和終點連接起來，構成多邊形平面并完成填充。電路板頂層和底層敷銅效果如圖3-49所示。圖3-49電路板頂層和底層敷銅效果（3）在敷銅的每個拐點處單擊鼠標左鍵，最后單擊右鍵，系統圖33.DRC檢查

Protel99SE具有一個有效的設計規則檢查“DRC→DesignRuleCheck”功能，該功能可以確認設計是否滿足設計規則。DRC可以測試各種違反走線情況，比如安全錯誤、未走線網絡、寬度錯誤、長度錯誤和影響制造和信號完整性的錯誤。

DRC可以后臺運行，以防止違反設計規則。這種后臺運行模式可以通過設計規則檢查對話框的Online選項卡實現。用戶也可以隨時手動運行來檢查設計規則是否違反。 運行DRC可以執行“Tools→DesignRuleCheck”命令，系統將彈出如圖3-50所示的DesignRuleCheck（設計規則檢查）對話框。在Report（報告）選項卡中設定需要檢查的規則選項。然后單擊RunDRC按鈕，就可以啟動DRC運行模式，完成檢查后將在設計窗口顯示任何可能的規則違反。3.DRC檢查圖3-50設計規則檢查對話框圖3-50設計規則檢查對話框

當用戶想在線運行DRC時，可以單擊圖3-50所示對話框的On-line標簽，進入On-line選項卡，如圖3-51所示，在該選項卡中，用戶可以設置在線規則檢查選項，設置了選項后，單擊RunDRC按鈕，即可進行后臺檢查。圖3-51設計規則檢查On-line選項卡 當用戶想在線運行DRC時，可以單擊圖3-50所示對話框的O任務3.3單片機電路雙面印制板設計

實戰訓練

本訓練的任務目標是利用電子線路CAD軟件Protel99SE完成單片機電路的雙面印制板設計，以進一步深化理解掌握有關設計要領。該訓練的單片機電路原理圖如圖3-52所示，對應的元器件屬性列表如表3-2所示。圖3-52單片機電路原理圖任務3.3單片機電路雙面印制板設計

實戰訓練 本訓練的任務單片機流水燈的設計與制作課件1.訓練要求（1）單片機電路雙面印制板原理圖設計要求①根據要求繪制元器件符號U1、U2、RP1和RP2。②根據實際元件確定所有元器件封裝。③根據元器件屬性列表繪制原理圖并創建網絡表文件。④根據工藝要求繪制雙面印制板圖。⑤編制工藝文件。（2）單片機電路雙面印制板圖設計要求①印制板尺寸。寬：74mm、高：54mm，安裝孔位置與孔徑如圖3-53所示。②繪制雙面板。③信號線寬為15mil。④接地網絡和VCC的網絡線寬為40mil。⑤從J1到三端穩壓器U1輸入端線寬為60mil。⑥分別在頂層TopLayer和底層BottomLayer對電路板進行整板鋪銅。⑦原理圖與印制板圖的一致性檢查。1.訓練要求圖3-53PCB板圖的尺寸要求圖3-53PCB板圖的尺寸要求（3）核心技能①電阻排封裝確定。②電路中有核心元器件的布局原則。③單片機電路中對晶振和晶振電路中電容的位置要求。④學習手工布線在不同工作層繪制同一導線的操作方法。⑤利用多邊形填充進行整板鋪銅的方法。（3）核心技能2.繪制原理圖元器件符號（1）繪制U1矩形輪廓。高：14格，寬：14格，柵格尺寸為10mil。U1如圖3-54所示。（2）繪制U2

矩形輪廓。高：7格，寬：10格，柵格尺寸為10mil。U2如圖3-55所示。

圖3-54電路符號U1

圖3-55電路符號U22.繪制原理圖元器件符號圖3-54電路符號U（3）繪制電阻排RP1、RP2 RP1、RP2可以通過修改MiscellaneousDevices.ddb元器件符號庫中提供的電阻排符號RESPACK4獲得。RESPACK4符號如圖3-56所示，修改后的電阻排符號如圖3-57所示。圖3-56RESPACK4符號畫面圖圖3-57修改后的電阻排符號（3）繪制電阻排RP1、RP2圖3-56RESPACK4符3.繪制元器件封裝型號（1）電容C2~C9封裝

C2~C9均為無極性電容，可直接使用系統提供的RAD0.1，只是將焊盤的孔徑加大到31mil即可。（2）電解電容C1封裝電解電容C1封裝如圖3-58所示，具體參數如下：①元器件引腳間距離：200mil。②焊盤尺寸：則焊盤直徑為82mil，焊盤孔徑為31mil。③元器件輪廓：半徑為150mil。④與元器件電路符號引腳之間的對應：焊盤號分別為1、2，1#焊盤為正。3.繪制元器件封裝型號圖3-58電解電容C1封裝圖3-58電解電容C1封裝（3）連接器J1封裝 根據3.96mm兩針連接器封裝SIP2符號進行修改。圖3-59為連接器J1封裝符號，圖3-60為連接器J1焊盤屬性設置對話框。圖3-59連接器J1封裝符號

圖3-60連接器J1焊盤屬性設置（3）連接器J1封裝圖3-59連接器J1封裝符號圖3-（4）連接器J2封裝利用Advpcb.ddb元器件封裝庫中提供的SIP5。將SIP5的焊盤孔徑HoleSize修改為35mil，焊盤直徑X-Size、Y-Size修改為70mil。（5）電阻R1封裝可以直接采用Advpcb.ddb元器件封裝庫中提供的AXIAL0.4。（6）電阻排RP1、RP2封裝利用Advpcb.ddb元器件封裝庫中提供的SIP9，將SIP9的焊盤孔徑HoleSize修改為31mil，焊盤直徑X-Size、Y-Size修改為62mil。圖3-61為單列直插式電阻排實物圖。圖3-61單列直插式電阻排（4）連接器J2封裝圖3-61單列直插式電阻排（7）集成電路芯片U1封裝利用Advpcb.ddb元器件封裝庫中提供的DIP28，將DIP28的焊盤孔徑HoleSize修改為31mil，焊盤直徑X-Size、Y-Size修改為62mil。圖3-62為集成電路芯片U1。（8）集成電路芯片U2封裝利用Advpcb.ddb元器件封裝庫中提供的DIP16，將DIP16的焊盤孔徑HoleSize修改為31mil，焊盤直徑X-Size、Y-Size修改為62mil。（9）三端穩壓器V1封裝本任務中三端穩壓器V1是臥式安裝，利用Advpcb.ddb元器件封裝庫中提供的TO-220進行修改。如圖3-63所示為三端穩壓器臥式安裝圖，如圖3-64所示為TO-220封裝符號中1#、2#、3#焊盤的參數，如圖3-65所示為TO-220封裝符號中0#焊盤的參數，如圖3-66所示為修改后的TO-220封裝符號。（7）集成電路芯片U1封裝圖3-62集成電路芯片U1圖3-63三端穩壓器臥式安裝圖圖3-64TO-220封裝1#、2#、3#焊盤的參數修改圖3-65TO-220封裝0#焊盤的參數修改圖3-62集成電路芯片U1圖3-63三端穩壓器臥式安裝圖3-66修改后的TO-220封裝符號圖3-66修改后的TO-220封裝符號（10）晶振Y1封裝可以直接使用Advpcb.ddb元器件封裝庫中的XTAL1，晶振實物圖如圖3-67所示。圖3-67晶振（10）晶振Y1封裝圖3-67晶振4.規劃電路板（1）雙面印制板圖需要的工作層頂層TopLayer、底層BottomLayer、機械層MechanicalLayer、頂層絲印層TopOverlay、多層MultiLayer、禁止布線層KeepOutLayer。其中頂層TopLayer不僅放置元器件，還要進行布線。（2）繪制電路板邊框在機械層Mechanical4Layer按印制板尺寸要求繪制電路板的物理邊框，同理在禁止布線層KeepOutLayer繪制電氣邊框，繪制完成的效果如圖3-53所示，圖中物理邊框和電氣邊框是重合的。（3）繪制安裝孔切換到機械層Mechanical1Layer標簽，執行菜單命令“Place→Fullcircle”（或者單擊放置工具欄的按鈕）放置安裝孔，安裝孔的線寬為0.5mm，半徑為1.8mm。如圖3-68所示為電路板物理邊框、電氣邊框和安裝孔繪制完成后的情況。4.規劃電路板圖3-68物理邊界、電氣邊界和安裝孔繪制完成后的情況圖3-68物理邊界、電氣邊界和安裝孔繪制完成后的情況5.裝入網絡表及對元器件進行布局（1）加載元器件封裝庫加載系統提供的元器件封裝庫Advpcb.ddb，再打開自己建的元器件封裝庫。（2）裝入網絡表在PCB文件中執行菜單命令“Design→LoadNets”，將根據原理圖產生的網絡表文件裝入到PCB文件中。（3）元器件布局經自動布局和手工調整后的電路板元器件布局如圖3-69所示。5.裝入網絡表及對元器件進行布局圖3-69完成布局后的情況圖3-69完成布局后的情況6.手工布線（1）調整焊盤參數①調整C2~C9的焊盤，將焊盤孔徑HoleSize設置為31mil；②調整J2的焊盤，將焊盤孔徑HoleSize設置為35mil，將焊盤直徑X-Size、Y-Size設置為70mil；③調整RP1、RP2的焊盤，將盤孔徑HoleSize設置為31mil，將焊盤直徑X-Size、Y-Size設置為62mil；④調整U1的焊盤，將盤孔徑HoleSize設置為31mil，將焊盤直徑X-Size、Y-Size設置為62mil；⑤調整U2的焊盤，將盤孔徑HoleSize設置為31mil，將焊盤直徑X-Size、Y-Size設置為62mil。（2）設置布線規則對印刷電路板布線時，線寬采取圖3-70所示規則進行線寬設置。6.手工布線圖3-70設置線寬圖3-70設置線寬（3）手工布線 本項目采用頂層TopLayer垂直布線，底層BottomLayer水平布線。全局手工布線效果圖如圖3-71所示。圖3-71全局布線效果（3）手工布線圖3-71全局布線效果（4）敷銅①在三端穩壓器的散熱片位置放置矩形單層焊盤，矩形焊盤屬性設置如圖3-72所示，矩形單層焊盤放置到三端穩壓器V1的散熱片位置如圖3-73所示。(a)焊盤形狀與尺寸設置(b)焊盤網絡設置（4）敷銅(a)焊盤形狀與尺寸設置(b)焊盤網絡圖3-73在三端穩壓器V1的散熱片位置放置矩形單層焊盤圖3-73在三端穩壓器V1的散熱片位置放置矩形單層焊盤②進行整板敷銅 按如圖3-74所示進行設置后，對電路板進行整板敷銅。在TopLayer和BottomLayer分別進行整板鋪銅。整板敷銅效果圖如圖3-75所示。圖3-74敷銅屬性設置對話框②進行整板敷銅圖3-74敷銅屬性設置對話框圖3-75整板敷銅效果圖圖3-75整板敷銅效果圖項目小結本項目主要介紹了單片機流水燈印制電路板的設計過程，要求掌握以下主要內容：1）采用網絡標號的方法繪制原理圖。2）雙層電路板PCB設計方法與流程。3）PCB設計規則的設置。4）元器件實際封裝的制作方法。5）PCB的完善處理。6）PCB工作參數的設置。項目小結任務3.1單片機流水燈的原理圖單片機流水燈電路原理圖如圖3-1所示，電路由電源模塊電路、單片機控制模塊電路和發光二極管顯示模塊電路構成，通過對單片機進行編程就可控制流水燈。單片機流水燈控制電路所需元件屬性如表3-1所示。任務3.1單片機流水燈的原理圖單片機流水燈電路原理圖如圖3圖3-1單片機流水燈電路原理圖圖3-1單片機流水燈電路原理圖表3-1單片機流水燈元件屬性表表3-1單片機流水燈元件屬性表3.1.1網絡標號的使用如圖3-2所示，執行菜單命令“Place→NetLabel”（或者單擊布線工具欄上的按鈕），即可開始放置網絡標號。此時鼠標光標會帶有一個網絡標號名稱的虛線框，光標所指位置為網絡標號的參考點，通過使用鼠標左鍵單擊引腳的末端或與引腳相連的導線，即可將該網絡標號與該引腳關聯起來。按Tab鍵，可以打開如圖3-3所示的網絡標號屬性設置頁面，在Net一欄中可以修改網絡標號的名稱，也可以用鼠標左鍵單擊向下的箭頭打開下拉列表選擇已有的網絡，如圖3-4所示。

圖3-2網絡標號選擇菜單命令圖3-3網絡標號屬性設置頁面圖3-4網絡標號選擇頁面3.1.1網絡標號的使用如圖3-2所示，執行菜單命令“Pl與具有相同名稱的網絡標號相關聯的引腳或導線在電氣上是連接在一起的，因此將名稱相同的網絡標號放置到總線兩端對應引腳的入口處，即可賦予總線連接方式的電氣連接特性，如圖3-5所示。網絡標號圖3-5網絡標號示意圖與具有相同名稱的網絡標號相關聯的引腳或導線在電氣上是連接在一有相同名稱的網絡標號標識的導線或引腳在電氣上都是相連的，并不局限于總線連接方式，因此在連線復雜或連線比較困難的地方都可以使用，從而簡化電路連接。用網絡標號標識導線連接如圖3-6所示，用網絡標號簡化電路連接如圖3-7所示。

圖3-6網絡標號標識導線連接圖3-7網絡標號簡化電路

有相同名稱的網絡標號標識的導線或引腳在電氣上都是相連的，并不1.元件自動編號操作以如圖3-8所示的電阻陣列（所有電阻均為“R?”）的自動編號為例。執行菜單命令“Tools→Annotate”，如圖3-9所示，此時會打開如圖3-10所示的自動編號設置對話框，即可對原理圖中的元件進行自動編號。3.1.2元件的自動編號圖3-8電阻陣列1.元件自動編號操作3.1.2元件的自動編號圖3-8電阻

圖3-9元件自動編號菜單命令

圖3-10自動編號設置對話框圖3-9元

通過對圖3-10所示對話框的選項進行設置，可以實現多種形式的自動編號。（1）單擊AnnotateOptions(重新編號范圍)下拉按鈕，選擇參與重新編號的元件，其中：（2）必要時，單擊“GroupPartsTogetherIfMatchBy”(滿足下列條件的元件組)選擇框內相應的選項，將滿足特定條件的元件組視為同一元件。例如，當選擇“PartType”選項時，則集成電路芯片中的各單元電路（復合元件）被視為同一器件，并用U1A、U1B、U1C等作為這類器件的編號。單擊OK按鈕就可以實現元器件的自動編號。自動編號后的電阻陣列如圖3-11所示（所有電阻“R?”中的“?”自動排列為數字編號“1~8”）。圖3-11電阻陣列自動編號圖通過對圖3-10所示對話框的選項進行設置，可以實現2.以核心元件為中心的自動編號如果需要對如圖3-1所示的電路模塊中的元件編號進行修改，希望使電阻、電容、發光二極管等分立元件的編號以核心元件U2為基準進行編號，即將其編號修改為“R2XX”、“D2XX”等樣式的形式，這樣當看到編號以“2”開頭的元件時即能夠很快地知道它是在U2周圍的元件，從而極大地方便了對元件的管理。以電阻元件為例具體操作方法如下：（1）用鼠標左鍵雙擊一個電阻元件，打開其屬性對話框。（2）單擊右下角的Global按鈕，打開全局編輯對話框，如圖3-12所示。在AttributesToMatchBy（匹配屬性）選項組的LibRef文本框中輸入“RES2”，同時將Selection選項選為Same，表示對所有選中的LibRef為RES2的電阻元件進行修改，然后在CopyAttributes（復制屬性）選項組中將Designator改為“R20?”，表示電阻元件的編號都以“20”開頭，單擊OK按鈕，彈出如圖3-13所示的確認對話框，單擊Yes按鈕確認，則所有電阻的編號都變成了“R20?”。2.以核心元件為中心的自動編號以電阻元件為例具體操作方法如下圖3-12全局編輯對話框圖3-13自動編號確認對話框圖3-12全局編輯對話框圖3-13自動編號確認對話框（3）執行菜單命令“Tools→Annotate”，所有“R20?”中的“?”由自動編號功能進行設置。這樣電阻陣列的編號就變成了“R201~R208”，如圖3-14所示。圖3-14調整后的電阻陣列自動編號（3）執行菜單命令“Tools→Annotate”，所有“（4）對電容元件和發光二極管等元件也可以做類似的調整，調整后的電路如圖3-15所示。圖3-15調整后的發光二極管自動編號（4）對電容元件和發光二極管等元件也可以做類似的調整，調整后任務3.2單片機流水燈的PCB設計印制電路板設計流程如圖3-16所示。3.2.1準備工作繪制電路圖規劃電路板設置參數裝入網絡表及元件庫封裝元件的布局自動布線手工調整文件保存及輸出圖3-16印制電路板設計流程圖任務3.2單片機流水燈的PCB設計印制電路板設計流程如圖3印制電路板設計步驟的具體要求：1）繪制電路圖，主要是原理圖和網絡表。2）規劃電路板大小尺寸、層數、元件封裝等。3）設置元件布置參數、層參數、布線參數等。4）裝載元件封裝庫和網絡表。5）可以先自動，后手動。6）一般選擇自動布線。7）后期一些不滿意的地方可以稍做調整。8）打印輸出。印制電路板設計步驟的具體要求：本任務主要講述單片機流水燈的PCB設計，在設計印刷電路板（PCB）前，要進行一些前期準備工作。（1）建立文件“單片機流水燈.PCB”。對原理圖文件“單片機流水燈.SCH”文件進行電氣規則檢查，可執行菜單命令“Tools→ERC”，查看錯誤信息并修改原理圖，直至正確為止。（2）新建PCB庫，設庫名為“Mypcb.Lib”。在該庫中自制以下元件封裝：①自制復位按鈕的封裝SW-PB，焊盤間距尺寸為7.5mm×4.4mm，如圖3-17所示。本任務主要講述單片機流水燈的PCB設計，在設計印刷電路板（1

圖3-17按鈕開關實物圖、元件圖與封裝圖圖3-17按鈕開關實物圖、元件圖與封裝②自制發光二極管的封裝LED，如圖3-18所示。圖3-18發光二極管封裝圖（3）根據表3-1中的元件封裝，重新設置好各元件的封裝名稱。（4）在原理圖編輯器下，選擇菜單命令“Design→CreateNetlist”，用來生成網絡表文件，命名為“單片機流水燈.Net”。依據電路原理圖而生成的網絡表，是實現印刷電路板自動布局和自動布線的基礎。②自制發光二極管的封裝LED，如圖3-18所示。圖3-183.2.2設計PCB時應考慮的因素1.印制電路板的結構（1）單面板：電路板一面敷銅，另一面沒有敷銅，敷銅的一面用來布線及焊接，另一面放置元件。單面板成本低，但只適用于比較簡單的電路設計。（2）雙面板：電路板的兩面都敷銅，所以兩面都可以布線和放置元件，頂面和底面之間的電氣連接是靠過孔實現的。由于兩面都可以布線，所以雙面板適合設計比較復雜的電路，應用也最為廣泛。（3）多層板：不但可以在電路板的頂層和底層布線，還可以在頂層和底層之間設置多個可以布線的中間工作層面。用多層板可以設計更加復雜的電路。3.2.2設計PCB時應考慮的因素1.印制電路板的結構2.規劃電路板 在繪制電路板之前，用戶要對線路板有一個初步的規劃，比如說電路板采用多大的物理尺寸，采用幾層電路板，是單層板還是雙層板，各元件采用何種封裝形式及安裝位置等。這是一項極其重要的工作，是確定線路板設計的框架。 對于要設計的電子產品，需要設計人員首先確定其電路板的尺寸。因此首先的工作就是電路板的規劃，也就是說電路板物理邊界的確定，并且確定電路板的電氣邊界。 在執行PCB布局處理前，必須創建一個PCB板的電氣邊界。電氣邊界規定了涉及元件的生成和PCB板的跟蹤路徑輪廓，PCB板的布局將在這個輪廓中進行，規劃PCB板邊界有兩種方法：一種是手動設計規劃電路板和電氣定義，另一種方法是利用Protel的向導（見項目2）。2.規劃電路板3.手動規劃電路板元件布置和路徑安排的外層限制一般由KeepOutLayer中放置的軌跡線或圓弧所確定，這也就確定了板的電氣輪廓。一般的這個外層輪廓邊界就是與板的物理邊界相同，設置這個電路板邊界時，必須確保軌跡線和元件不會距離邊界太近。電路板規劃并定義電氣邊界的一般步驟如下：（1）單擊編輯區下方的電路板層切換界面標簽KeepOutLayer，即可將該層設置為KeepOutLayer，如圖3-19所示。該層為禁止布線層，一般用于設置電路板的板邊界，將元件限制這個范圍內。圖3-19電路板層切換界面

3.手動規劃電路板圖3-19電路板層切換界面（2）執行菜單命令“Place→Keepout/Track”或單擊PlacementTools工具欄中的按鈕。（3）執行命令后，光標會變成十字。將光標移動到初始原點的位置，單擊鼠標左鍵，即可確定第一條板邊的起點。然后拖動鼠標，將光標移到合適位置，單擊鼠標左鍵，即可確定第一條板邊的終點。用戶在該命令下，按Tab鍵，可進入LineConstraints屬性對話框如圖3-20所示，此時可以設置板邊的線寬和層面。圖3-20LineConstraints屬性對話框（2）執行菜單命令“Place→Keepout/Track”（4）如果用戶已經繪制了封閉的PCB板的限制區域，則使用鼠標雙擊區域的板邊，系統將會彈出Track屬性對話框如圖3-21所示，在該對話框中可以很精確地進行定位，并且可以設置工作層和線寬。如圖3-21Track屬性對話框（4）如果用戶已經繪制了封閉的PCB板的限制區域，則使用鼠標（5）用同樣的方法繪制其他三條板邊，并對各邊進行精確編輯，使之首尾相接如圖3-22所示。圖3-22電路板邊界規劃（5）用同樣的方法繪制其他三條板邊，并對各邊進行精確編輯，使4.元件封裝庫的裝入電路板規劃好后，接下來的任務就是裝入網絡表和元件封裝。在裝入網絡表和元件封裝之前，必須裝入所需的元件封裝庫。如果沒有裝入所需的元件封裝庫，在裝入網絡表及元件的過程中程序會提示找不到元件封裝，從而導致裝入過程出錯而失敗。裝入元件封裝庫的基本步驟如下：（1）執行菜單命令“Design→Add/RemoveLibrary”，系統彈出添加/刪除元件庫對話框如圖3-23所示。在該對話框中，找出原理圖中的所有元件所對應的元件封裝庫。選中這些庫，單擊Add，即可添加這些元件庫，制作PCB時常用的封裝庫有：Advpcb.ddb、DctoDc.ddb、General.ddb等。（2）添加完所有需要的元件封裝庫，單擊OK按鈕。4.元件封裝庫的裝入圖2-23添加PCB庫文件圖2-23添加PCB庫文件3.2.3網絡表與元件的裝入如果用戶是第一次裝入網絡表文件，網絡宏是為整個網絡表文件生成的。如果用戶不是首次裝入網絡表文件，而是在原有網絡表的基礎上進行的修改、添加，則網絡宏僅是針對修改、添加的那一部分設計而言的。用戶可以通過修改、添加或刪除網絡宏來更改原先的設計。如果確定所需的元件封裝庫已經裝入程序，那么用戶就可以按照下面的步驟將網絡表與元件載入。（1）執行菜單命令“Design→LoadNets”，彈出如圖3-24所示對話框。3.2.3網絡表與元件的裝入如果用戶是第一次裝入網絡表文件圖3-24裝入網絡表對話框裝入元件庫后就可以導入網絡表了。當載入網絡表并執行宏指令后，這些元件及網絡將放入工作區，成為內部的圖件，從而受內部網絡編輯器的管理。另外，在工作區里自行放置的元件，其中并沒有網絡定義的，也可以利用內部網絡編輯器為它們掛上網絡。圖3-24裝入網絡表對話框裝入元件庫后就可以導入網絡表了。（2）單擊Browse查找網絡表的位置。選擇網絡表及文件對話框如圖3-25所示。圖3-25選擇網絡表及文件對話框（2）單擊Browse查找網絡表的位置。選擇網絡表及文件對話

如果沒有設定封裝形式，或者封裝形式不匹配，則在裝入網絡表時，會在列表框中顯示某些錯誤，這樣將不能正確加載這些元件。用戶的返回原理圖，修改元件的封裝，然后再重新生成網絡表，對原來的網絡表進行更新，更新記錄對話框如圖3-26所示。如果沒有設定封裝形式，或者封裝形式不匹配，則在裝入網絡圖3-26更新記錄對話框圖3-26更新記錄對話框（3）最后單擊Execute（執行）按鈕，即可實現網絡表的裝入。載入元件及網絡表結果如圖3-27所示。圖3-27載入元件及網絡表（3）最后單擊Execute（執行）按鈕，即可實現網絡表的裝3.2.4元件布局

元件布局要保證滿足電路功能和性能指標；滿足工藝性、檢測、維修等方面的要求；元器件排列整齊、疏密得當，兼顧美觀性。排列方位盡可能與原理圖一致，布線方向最好與電路圖走線方向一致；PCB四周留有5-10mm空隙不布器件；一般布局時先放置占用面積較大的元器件；先集成后分立；先主后次，多塊集成電路時先放置主電路。質量超過15g的元器件應當用支架，大功率器件最好裝在整機的機箱底板上，熱敏元件應遠離發熱元件；對于管狀元器件一般采用平放。3.2.4元件布局元件布局要保證滿足電路功能和性能指1.元件的自動布局在裝入網絡表和元件封裝后，要把元件封裝放入工作區，這就需要對元件封裝進行布局。Protel99SE提供了強大的元件自動布局的功能，可以通過程序算法自動將元件分開，放置在規劃好的電路板電氣范圍內。元件自動布局的實現方法可以執行菜單命令“Tools→AutoPlacement/AutoPlacer…”，出現如圖3-28所示的對話框。圖3-28自動布局對話框1.元件的自動布局圖3-28自動布局對話框統計式布局方式對話框中各選項的含義如下：①GroupComponents：將當前網絡中連接密切的元件歸為一組。排列時該組的元件將作為整體考慮，默認狀態為選中。如果電路板上沒有足夠的面積，建議不要選取該項。②RotateComponent：根據布局需旋轉元件或元件組。若未選中該選項則元件將按原始位置放置。默認狀態為選中。③PowerNets：電源網絡名稱。這里將網絡設定為“VCC”。④GroundNets：接地網絡名稱。這里將接地網絡設定為“GND”。⑤GridSize：設置元件自動布局時格點的間距大小。采用統計式自動布局過程中，要進行大量而復雜的計算，耗時從幾秒到幾十分鐘不等，需耐心等待，不要強行關閉布局狀態窗口，終止自動布局過程。自動布局效果圖如圖3-29所示。統計式布局方式對話框中各選項的含義如下：圖3-29自動布局效果圖圖3-29自動布局效果圖2.手工編輯調整元件的布局計算機自動布局完成后，總是有的地方元件排列不夠合理，顯得雜亂無章，存在飛線交叉，元件擺放不整齊的現象，所以必須再進行一定程度的手工調整布局。手工調整元件布局效果圖如圖3-30所示。圖3-30手工調整元件布局效果圖2.手工編輯調整元件的布局圖3-30手工調整元件布局效果圖3.2.5常用自動布線規則設置在印制電路板布局結束后，便進入電路板的布線過程。一般說來，用戶先是對電路板布線提出某些要求，然后按照這些要求來預置布線設計規則。預置布線設計規則的設置是否合理將直接影響布線的質量和成功率。設置完布線規則后，程序將依據這些規則進行自動布線。因此，自動布線之前，首先要進行參數設置。3.2.5常用自動布線規則設置在印制電路板布局結束后，便進1.自動布線設計規則的設定（1）布線基本知識下面將結合本項目單片機流水燈的設計與制作實例，講述一下布線的基本知識。①工作層信號層（SignalLayer）。對于雙面板而言，信號層必須要求有兩個，即頂層（TopLayer）和底層（BottomLayer），這兩個工作層必須設置為打開狀態，而信號層的其他層面均可以處于關閉狀態。絲印層(SilkscreenLayer)。對于雙面板而言，只須打開頂層絲印層。其他層面（Others）根據實際需要，還需要打開禁止布線層（KeepOutLayer）和多層（Multi-Layer），它們主要用于放置電路板板框和文字標注等。1.自動布線設計規則的設定②布線規則安全間距允許值（ClearanceConstrant）。在布線之前，需要定義同一個層面上兩