交通信号灯原理图绘制详细步骤汇总.docx

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交通信号灯原理图绘制详细步骤汇总

交通灯信号灯电路原理图绘制

一、任务目标

（1）能力目标:

能运用Protel99SE绘图软件绘制各类模拟电路。

（2）知识目标:

能熟练说出Protel99SE绘图软件中电路原理图（简称原理图）编辑环境下基本命令及功能。

（3）素质目标:

培养良好的劳动纪律观念;能养成认真绘图的习惯。

二、工作任务

Protel99SE一个易于使用的具有大量元件库的原理图编辑器，主要用于原理图的设计。

它可以为印制电路板设计提供网络表。

该编辑器除了具有强大的原理图编辑功能以外，其分层组织设计功能、设计同步器、丰富的电气设计检验功能及强大而完善的打印输出功能，使用户可以轻松完成所需的设计任务。

本任务是利用Protel99SE完成“交通信号灯原理图的绘制与分析”，通过本任务的具体实践，操作者将具备绘制简单图纸的能力，同时结合本实际产品的分析，逐步培养对实际应用电路的分析能力。

三、任务实施

下面是Protel99SE设计原理图的基本流程图

1.绘制原理图前的必要准备

1.1建立一个新的数据库

1.1.1启动Protel99SE双击桌面带有Protel99SE图标

1.1.2选择主菜单区的【文件】/【新建】选项

其中数据库的位置一栏中，是选择文件要保存的目录，根据本题目的要求，我们选择及其的最后一个硬盘并新建一个文件夹。

另外数据库文件名是我们要建立的数据库的名字，根据要求我们修改为D08101.ddb

此时，点击确定。

一个合适的数据库就建立成功了。

1.1.3双击【Document】图标，进入数据库操作界面,执行菜单命令【文件】/【新建文件】，出现如图所示的选择类型对话框。

1.1.4点击【SchematicDocument】图标，选中原理图编辑器图标，单击【确定】按钮或双击该图标就可以完成新的原理图文件的创建，如图所示。

默认的文件名为“sheet1.sch”，文件名可以修改，例如改为“D08101.sch”。

这个时候双击这个文件，就可以进入原理图的绘制界面了。

1.2设置原理图图纸

一般系统默认图纸的大小为B号图纸。

当构思好原理图后，最好能先根据构思的整体布局设置好图纸的大小。

当然，在画图中或以后可以再修改也是可以的。

在设计窗口中，选择菜单下的【设计】/【选项】，出现如图所示的选择类型对话框

其中标准风格一栏中可以通过下拉菜单选择合适的纸张的大小，网格中的数字是指的在原理图图纸中元件（导线）移动的最小距离，可以根据设计要求进行设置，设置完成后单击确定，回到原理图绘图界面.

1.3装入元件库

首先，进入原理图绘制的界面，选择菜单下的【设计】/【添加/删除元件库】

后弹出出现如图所示的添加/删除元件库对话框

可以根据设计的需要选择合适的库文件，单击文件后选择增加（或者双击该文件），来增加需要使用的库文件，另外可以单击下方已选文件中的文件选择删除（或者双击该文件）。

来删除不需要的库文件。

2.制作原理图元件

2.1原理图元件库编辑器的启动

首先，重新回到设计文件夹【Document】的界面，执行菜单命令【文件】／【新建文件】出现如图所示的选择类型对话框。

双击对话框中的【SchematicLibraryDocument】图标，即可创建一个新的元件库文件。

默认的文件名为“Schlib1.lib”，在工作窗口中该文件的图标上双击或在设计浏览器中该文件的文件名上单击鼠标左键，会弹出如图所示的菜单要求我们输入新建元件的名字，在此我们输入”89S52”,然后单击【确定】按钮或按【Enter】键确认，进入如图所示的原理图元件库编辑器。

2.2绘制新元件

2.2.1绘制元件外形

我们首先要制作的是“89S52”,根据我们的书上所示的“89S52”是一个40引脚的矩形方框，那么我们首先绘制出一个矩形，如图所示绘制矩形主要有以下3中方式：

执行菜单命令【放置】/【矩形】

直接单击鼠标右键，在浮动菜单上选择“放置矩形”。

使用快捷键【P】/【R】

另外单击该矩形，该矩形4周边出现小灰色方框，用鼠标左键点击小灰色方框，可自由拖动矩形的大小，直至适合我们要求为止。

2.2.2绘制元件引脚绘制元件引脚也有3种方式：

执行菜单命令【放置】/【管脚】

直接单击鼠标右键，在浮动菜单上选择“放置管脚”。

使用快捷键【P】/【P】

放置后如图所示：

双击管脚可以编辑其属性，双击后弹出：

其中“名字”中可输入该引脚的名称例如“P1.0”，“数”中可输入该引脚的序列号例如“1”，，依次类推，全部放置和修改结束后，如下图所示：

保存元件

至此为止，该元件就算是绘制结束了，最后不要忘记保存，执行菜单命令【文件】/【保存】。

如果我们还需要制作别的新元件，则直接单击鼠标右键，在浮动菜单上选择“”工具——“新建元件”。

然后重复以上过程即可。

注意：

多个元件不要放置在一个界面里面在，如下图所示，可以点击左边的元件_面中切换不同的元件界面来绘制不同的元件。

3.放置元件

3.1利用浏览器放置元件

在如图所示中的【流浪】选项的下拉式选框中，选中【库】项。

然后单击列表框中的滚动条，找出元件所在的元件库文件名，单击鼠标左键选中所需的元件库；再在该文件库中选中所需的元件。

3.2利用菜单命令放置元件

具体的实现方法有下面4种。

执行菜单命令【放置】/【元件】。

直接单击鼠标右键，在浮动菜单上选择“放置元件”。

直接点击电路绘制工具栏上的按扭。

使用快捷键【P】/【P】

执行以上任何一种操作，都会打开如图所示的对话框。

输入所需元件的名称，然后单击【确定】按钮或按【Enter】键确认，即可出现相应的元件跟随光标的移动而移动的情形。

将光标移动到需要放置的位置后单击鼠标左键或按【Enter】键，即可完成元件的放置。

4.元件的修改

如果在元件库中找到类似的元件，与我们所需要的元件基本类型，只需要做写稍微的改的即可，则不必重新绘制新元件，再左边一栏元件库中选中我们需要修改的元件，点击下面的【编辑】按键，即进入系统所带的元件库中，这时就可以根据我们的需要做出相应的修改。

修改结束后，点击左边的“更新原理图”然后保存，退出，回到我们的原来

原理图的绘制界面。

下面的两个图片分别是我们修改前，和修改后的图片。

5.元件的删除

可以执行菜单命令【编辑】/【删除】，当光标变为十字形状后，将光标移到想要删除的元件上，单击鼠标左键，即可将该元件从工作平面上删除，或使用快捷键【E】/【D】。

选中所要删除的多个元件，然后执行菜单命令【编辑】/【清除】,或使用快捷键【E】/【L】。

6.元件移动方法

直接用鼠标拖动。

执行菜单【编辑】/【移动】/【移动命令，再用鼠标移动。

用鼠标单击选中再移动。

用鼠标拖动选择多个元件，再移动。

用【编辑】/【移动】/【移动选中部分】命令移动。

7元件方向的调整

选中相应的元件后

【Space】键（空格键）：

每按一次，被选中的元件逆时针旋转90°。

【X】键：

使元件左右对调。

【Y】键：

使元件上下对调。

8改变元件属性

双击需要修改的元件后弹出下图

【属性】选项卡中的内容较为常用，它包括以下选项。

（1）库名字：

在元件库中定义的元件名称，不会显示在绘图页中。

（2）封装：

封装形式，应该输入该元件在PCB库里的名称。

（3）元件标号：

流水序号。

（4）部件类型：

显示在绘图页中的元件名称，默认值与元件库中名称“元件值”一致。

（5）Sheet路径：

成为绘图页元件时，定义下层绘图页的路径。

（6）部件：

定义子元件序号，如与门电路的第一个逻辑门为1，第二个为2等。

（7）选择：

切换选取状态。

（8）隐藏引脚：

是否显示元件的隐藏引脚。

（9）隐藏域：

是否显示“PartFields1-8”、“PartFields9-16”选项卡中的元件数据栏。

（10）域名字：

是否显示元件的数据栏名称。

在这儿用的比较多的是

（1）、

（2）、（3）、（4）、（6）。

在元件的某一属性上双击鼠标左键，则会打开一个针对该属性的对话框。

如在文字“U？

”上双击，由于这是标号流水序号属性，随后出现对应的元件标号对话框，如图示，可以根据相应的需要进行修改。

9.绘制原理图

在元件放置和修改结束后就要进行导线的连接了

9.1执行画导线命令的方法可以有以下几种。

单击画原理图工具栏中的画导线按钮。

执行菜单命令【放置】/【电线】，如图所示。

按快捷键【P】/【W】。

9.2利用网络标号实现电气连接

在电路图中，有些本该连接的元件之间是悬空的，取而带之的是有标号的引出线段，这实际上是一种利用网络标号实现电气连接的方法。

网络标号实际意义就是一个电气节点，具有相同网络标号的元件引脚、导线、电源及接地符号等具有电气意义的图件，在电气关系上是连接在一起的。

下图中，标号“NetLtabel1”的两个元件的节点虽然没连接在一起，但在实际的电路和网络表中是连接在一起的。

9.3放置电路节点

放置的方法有以下几种。

单击画原理图工具栏上的。

执行菜单命令【Place】/【Junction】

按快捷键【P】/【J】。

9.4放置电源及接地符号

电源元件及接地元件有别于一般的电气元件，它们必须通过菜单【放置】/【电源端口】或按快捷键【P】/【O】，这时，工作区中会出现随着十字光标移动的电源符号，按下【Tab】键，会出现如图所示的属性对话框。

其中“网格”是我们要定义的电源及接地的名称，风格使我们要定义的电源及接地的显示的图标，其中图标如下：

10.绘制原理图的方法总结

原理图的绘制并不复杂，主要是要学会熟练运用，要熟悉工具栏上的按钮和元件库的一些常用元件。

这里要着重提出的是关于画面的管理的问题。

在前面的内容中没有做特别的介绍，而关于画面的管理对于整个绘制过程又是非常重要的。

11.产生报表

11.1生成电气规则测试报告

执行菜单命令【工具】/【电气规则检测】，弹出下图：

点击“确定”，出现下图，表示电气连接没有错误。

如果出现下图，就表示改原理图中有2出错误，回到原理图，找到标有X处，去修改，然后重新此步骤，直至无错误为止。

11.2生成网络表文件

生成网络表文件的方法可以执行菜单命令【设计】/【创建网络表】。

点击“确定”

其中

1）原理图创建的新元件

[

8550元件型号（可以没有）

TO-92A元件封装（必须有）

T1元件序列号（必须有）

]

仔细检查以上3项内容，如果发现没有或者错误的，重新回到原理图绘制界面去修改，然后重新生成网络表，反复检查，直到没有错误为止。

2）原理图中的电气连接

（

NetU2_7网络标号

DS1-1该标号下面的元件的引脚“DS1”的1脚

U2-7该标号下面的元件的引脚“U2”的7脚

）

11.3生成元件列表文件

元件列表主要包括元件的名称、序号、封装形式。

这样可以对原理图中的所有元件有一个详细的清单，以便检查，校对。

执行菜单命令【仿真】/【材料清单】。

到现在为止，原理图算是告一段落了，要注意保存好各个文件，防止在下一个单元中还要用到。

交通灯信号灯印制电路板绘制及制作、焊接

任务2—1交通灯信号灯电路印制电路板绘制

一、任务目标

（1）能力目标:

能运用Protel99SE绘图软件绘制各类模拟电路。

（2）知识目标:

能熟练说出Protel99SE绘图软件中电路印制板图（简称印制板图）编辑环境下基本命令及功能。

（3）素质目标:

培养良好的劳动纪律观念;能养成认真绘图的习惯。

二、工作任务

Protel99SE还具有一个易于使用的具有大量元件库的印制板图编辑器，主要用于印制板图的设计。

它可以通过原理图提供网络表生成印制板图。

该编辑器除了具有强大的印制板图编辑功能以外，其分层组织设计功能、设计同步器、丰富的电气设计检验功能及强大而完善的打印输出功能，使用户可以轻松完成所需的设计任务。

本任务是利用Protel99SE完成“交通信号灯原理图的绘制与分析”，通过本任务的具体实践，操作者将具备绘制简单图纸的能力，同时结合本实际产品的分析，逐步培养对实际应用电路的分析能力。

三、任务实施

下面是印制电路板的设计步骤：

1.创建PCB图文件

新建一个PCB图文件可以进入设计文件夹“【Document】”，执行菜单命令【文件】/【新建文件】，出现如图所示的选择类型对话框。

双击该对话框中的【PCBDocument】图标，即可创建一个新的印制板电路图文件，默认的文件名为“PCB1.PCB”，文件名可以修改，例如改为“D08101.PCB”。

。

在工作窗口中该文件的图标上单击、或在设计浏览器中该文件的文件名上双击鼠标左键，即可进入如图所示的印制电路板编辑器。

2.创建自己的PCB元件

2.1认识元件

2.1.1原理图元件与PCB元件

2.1.2直插式元件（DIP）

所谓直插式元件，就是元件的引脚是一根导线，安装元件时该导线必须通过焊盘穿过电路板焊接固定。

所以在电路板上，该元件的引脚要有焊盘，焊盘必须钻一个能够穿过引脚的孔（从顶层钻通到底层），下图所示为针脚式元件的封装图，其中的焊盘属性中的Layer板层属性必须设为MultiLayer。

下图所示为直插式元件的封装图：

2.1.3表面贴装式元件（SMT）

表面贴装式元件是直接把元件贴在电路板表面上。

它是靠粘贴固定的，所以焊盘就不需要钻孔了，因此成本较低。

表面贴装式元件各引脚间的间距很小，所以元件体积也较小。

由于安装时不存在元件引脚穿过钻孔的问题，所以它特别适合于用机器进行大批量、全自动地进行机械化的生产加工。

下图为表面贴装式元件的封装图，其中焊盘的Layer属性必须设置为单一板层，如TopLayer（顶层）或BottomLayer（底层）。

下图所示为表面贴装元件的封装图：

2.1.4封装图结构

不管是针脚式元件还是表面贴装式元件，其结构如下图所示，可以分为元件图、焊盘、元件属性3个部分，说明如下：

2.1.5元件名称

在实际应用中电阻、电容的名称分别是AXIAL和RAD，对于具体的对应可以不做严格的要求，因为电阻、电容都是有两个管脚，管脚之间的距离可以不做严格的限制。

直插元件有双排的和单排的之分，双排的被称为DIP，单排的被称为SIP。

表面贴装元件的名称是SMD，贴装元件又有宽窄之分：

窄的代号是A宽的代号是B。

电路板的制作过程中，往往会用到插头，它的名称是DB。

2.2启动PCB元件库编辑器

首先，重新回到设计文件夹【Document】的界面，执行菜单命令【文件】／【新建文件】出现如图所示的选择类型对话框。

双击对话框中的【PCBLibraryDocument】图标，即可创建一个新的元件库文件。

默认的文件名为“PCBlib1.lib”，在工作窗口中该文件的图标上双击或在设计浏览器中该文件的文件名上单击鼠标左键，会进入PCB元件库制作的界面如下

2.3设置PCB元件库编辑器

在进行创建之前首先要进行相应的设置。

在设计窗口中，选择菜单下的【工具】/【库】，出现如图所示的选择类型对话框

这里和原理图的设置基本一样，我们只需要把网格的单位设置为最小（0.025mm），然后把测量单位切换到我们属性的米制就可以了（如果要创建的新元件的资料上面的尺寸是英制的，要切换到相应的单位中，快捷键“Q”）。

2.4修改新元件的命名

在绘制新的元件之前首先修改下元件封装的名字，在界面的左边点击鼠标右键，在弹出的菜单中选择“重命名”，这时就可以修改成我们需要的元件封装名。

例如：

我们在这让创建一个新的按键的封装，我们给他命名为“ANJ”，

然后单击【是】按钮或按【Enter】键确认，进入如图所示的原理图元件库编辑器。

2.5创建新元件的焊盘

下面开始创建新的按键的封装，根据要求，首先放置焊盘，按键共有4个焊盘，每个焊盘的直径为1.8mm，孔的直径为0.8mm，系统默认放置的焊盘的直径为1.524mm，孔的直径为0.762mm，我们首先放置下4个焊盘，然后双击焊盘，弹出下图：

其中x-大小和y-大小是指的焊盘的直径，外形是指焊盘的形状（圆形，矩形，八边形），元件标号是指的该焊盘的标号（与网络表有关），孔大小是指的焊盘内控的直径，在这儿我们按照要求进行修改后如下：

然后点击“单击【确定】按钮或按【Enter】键确认，逐一把我们需要的焊盘修改好。

2.6放置焊盘的坐标

首先确定焊盘标号为1的位置，把他放置坐标为0.0的位置

然后一焊盘1为初始点，根据资料的要求绘制一个7.5mm长的x尺寸坐标（选择菜单下的【放置】/【尺寸标注】），然后把另外一个标号1的焊盘放置该点的位置：

再以焊盘1为起点，放置一个5mm长的y尺寸坐标，然后把标号为2的焊盘放置在改点的位置：

依次类推，把所有的焊盘按键资料的要求摆在正确的坐标后如图：

放置完焊盘之后，在放置元件的外壳的封装（一般是略微大于焊盘），如图：

最后把尺寸标注删除掉，存盘。

一个新的元件（按键）的封装就制作成功了。

如果要再创建别的文件直接点击鼠标右键，在弹出的菜单中选择【工具】/【新元件】如图所示：

再重复2.5的步骤即可。

3装载元件库

首先，进入印制板图绘制的界面，选择菜单下的【设计】/【添加/删除元件库】如图所示：

可以根据设计的需要选择合适的库文件，单击文件后选择增加（或者双击该文件），来增加需要使用的库文件，另外可以单击下方已选文件中的文件选择删除（或者双击该文件）。

来删除不需要的库文件。

4.设置电路板工作层面

4.1有关电路板的几个基本概念

铜膜线：

简称导线，是敷铜经腐蚀后形成的用于连接各个焊点的导线。

印刷电路板的设计都是围绕如何布置导线来完成的。

飞线：

用来表示连接关系的线。

它只表示焊盘之间有连接关系，是一种形式上的连接，并不具备实质性的电气连接关系。

飞线在手工布线时可起引导作用，从而方便手工布线。

飞线是在引入网络表后生成的，而飞线所指的焊盘间一旦完成实质性的电气连接，则飞线自动消失。

当同一网络中，部分电气连接断开导致网络不能完全连通时，系统就又会自动产生飞线提示电路不通。

利用飞线的这一特点，可以根据电路板中有无飞线来大致判断电路板是否已完成布线。

焊盘、过孔：

焊盘（Pad）的作用是放置、连接导线和元件引脚。

过孔（Via）的主要作用是实现不同板层间的电气连接。

过孔主要有3种。

穿透式过孔（Through）：

从顶层一直打到底层的过孔。

半盲孔（Blind）：

从顶层遇到某个中间层的过孔，或者是从某个中间层通到底层的过孔。

盲孔（Buried）：

只在中间层之间导通，而没有穿透到顶层或底层的过孔。

单面板：

电路板一面敷铜，另一面没有敷铜，敷铜的一面用来布线及焊接，另一面放置元件。

单面板成本低，但只适用于比较简单的电路设计。

双面板：

电路板的两面都敷铜，所以两面都可以布线和放置元件，顶面和底面之间的电气连接是靠过孔实现的。

由于两面都可以布线，所以双面板适合设计比较复杂的电路，应用也最为广泛。

多层板：

不但可以在电路板的顶层和底层布线，还可以在顶层和底层之间设置多个可以布线的中间工作层面。

用多层板可以设计更加复杂的电路。

长度单位及换算：

Protel99SE的PCB编辑器支持英制（mil）和公制（mm）两种长度计量单位。

它们的换算关系是：

100mils=2.54mm（其中1000mils=1Inches）。

执行菜单命令【View】/【ToggleUnits】就能实现这两种单位之间的相互转换。

也可以按快捷键Q进行转换。

转换后工作区坐标的单位和其他长度信息的单位都会转换为mm（或mil）。

安全间距：

进行印刷电路板的设计时，为了避免导线、过孔、焊点及元件的相互干扰，必须使它们之间留出一定的距离，这个距离称之为安全间距（Clearance）。

4.2工作层面的类型

Protel99SE提供了若干不同类型的工作层面，包括信号层（Signallayers）、内部电源/接地层（Internalplanelayers）、机械层（Mechanicallayers）、阻焊层（Soldermasklayers）、锡膏防护层（Pastemasklayers）、丝印层（Silkscreenlayers）、钻孔位置层（DrillLayers）和其他工作层面（Others）。

下面介绍各工作层面的功能。

1）．信号层（Signallayers）

信号层主要是用来放置元件（顶层和底层）和导线的。

Protel99SE提供最多32个信号层，包括顶层（TopLayer）、底层（BottomLayer）和30个中间层（MidLayer1、MidLayer2、MidLayer3、…和MidLayer30）。

2）．内部电源/接地层（Internalplanelayers）

内部电源/接地层主要用来放置电源线和地线。

3）．机械层（Mechanicallayers）

机械层一般用于放置有关制板和装配方法的信息。

4）．阻焊层（Soldermasklayers）

阻焊层有2个TopSolderMask（顶层阻焊层）和BottomSolder（底层阻焊层），用于在设计过程中匹配焊盘，并且是自动产生的。

5）．锡膏防护层（Pastemasklayers）

锡膏防护层的作用与阻焊层相似，但在使用“hotre-flow”（热对流）技术安装SMD元件时，锡膏防护层用来建立阻焊层的丝印。

6）．丝印层（Silkscreenlayers）

丝印层主要用于绘制元件的轮廓、放置元件的编号或其他文本信息。

Protel99SE提供有2个丝印层，[TopOverlay]（顶层丝印层）和[BottomOverlay]（底层丝印层）。

7）．钻孔层（Drilllayer）

钻孔层主要是为制造电路板提供钻孔信息，该层是自动计算的。

Protel99SE提供Drillguide和Drilldrawing两个钻孔层。

8）．禁止布线层（KeepOutLayer）:

禁止布线层用于定义放置元件和布线区域的。

9）．多层（Multilayers）:

多层代表信号层，任何放置在多层上的元件会自动添加到所在信号层上，所以可以通过多层，将焊盘或穿透式过孔快速地放置到所有的信号层上。

10）．DRC错误层（DRCErrors）:

用于显示违反设计规则检查的信息。

11）．连接层（Connection）该层用于显示元件、焊盘和过孔等对象之间的电气连线。

比较常用的层有：

顶层TopLayer）、底层（BottomLayer）、顶层丝印层（TopOverlay）和底层丝印层（BottomOverlay）、禁止布线层（KeepOutLayer）、多层（Multilayers）。

4.3设置工作层面

设置方法可以执行菜单命令【设计】/【选项】，出现【文档选项】对话框，选择其中的【层】标签即可进入工作层面设置对话框，如图所示。

进入【选项】选项卡，结果如图所示。

在该选项卡中可对【网格】（捕获x、捕获y、元件x、元件y）、【排列】、【可视种类】、【测量单位】等选项进行设定。

其中【网格】中捕