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2015年05月29日
摘要
ProtelDXP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
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。
本次制作的是倒计时秒表，希望通过制作这个倒计时秒表能使我们对ProtelDXP这个软件可以熟练掌握，并能自己动手制作出来实物使其能正常工作，以此来达到理论结合实际、实践教学等目的。
关键字：
ProtelDXP倒计时秒表PCB电路设计
一、设计目的
通过本次实习，让我们更加了解设计工具软件，为我们提供一个怎样建立一张原理图、从PCB更新设计信息以及产生生产输出文件的预览。
学会利用Protel绘制一些基本的电路图；
能够根据原理图画出PCB板和PCB3D板；
学会制作元件模型以及封装等基板设计技能及技巧。
二、设计任务及要求
1、可以以实现正常秒表的所有功能，包括启动、暂停、复位等；
2、可以自由设定倒计时时间（10s、20s、30s·
·
），并进行倒计时；
三、总体方案设计
本硬件设计总共包括五部分电路：
数码管显示电路、时钟电路、复位电路、电源电路、控制电路。
总体设计框图如图1所示。
图1总体设计方框图
四、系统原理图及PCB板的设计
1、系统原路图的绘制
（1）从Windows操作系统的开始菜单或桌面快捷图标进入Protel
DXP环境。
（2）使用菜单
project
建立新工程文件。
并保存，在PCB
建立Schematic电路原理图编辑器，一个名为Sheet1.SchDoc的原理图图纸出现在设计窗口中，并且原理图文件夹也自动地添加（连接）到项目。
这个原理图图纸现在列表在Projects标签中的紧挨着项目名下的Schematic
Sheets文件夹下。
并保存，然后开始设计原理图。
（3）设置画图环境
单击右键，然后选择“Option
/
Document
Option”，在下图所示的窗口中设置图纸大小、方向、栅格等内容。
然后根据要求进行原理图参数设置：
在开始绘制原理图之前，保存这个原理图图纸，因此选择File
»
Save。
2、创建一个PCB项目
图2建立PCB项目
图3追加原理图、PCB图、原理图库以及PCB库
如图所示，建立一个PCB项目，并在PCB项目中追加原理图、PCB图、原理图库以及PCB库，并且将这个项目保存。
3、原理图的绘制
（1）定位元件和加载元件库
1）点击Libraries标签显示库工作区面板。
2）在库面板中按下Search按钮，或选择Tools>
Search。
这将打开查找库对话框。
3）确认正确路径，点击Miscellaneous
Devices.IntLib库以选择它，如本数字钟中的寻找SN74LS90N芯片只需在Libraries
Search单元文本框内键入SN74LS90N即可。
4）点击Search按钮开始查找，将所需的元器件找到放置在原理图编辑器。
关闭Search
Libraries对话框。
（2）原理图放置元件
1）从元器件库中取出所需的元器件后，放在工作区中，如需翻转的可按空格键进行0o、900、1800、2700
四种角度的翻转。
2）修改元器件的流淌号及幅值大小，在放置元器件的进程中，按Tab键，在弹出的对话框中修改元器件属性，更改其中的流水号与幅值，在Component
Properties对话框的Properties单元，设置Designator，检查PCB封装模型。
3）规则栏的设置将显示在原理图中。
点击规则列表中的Add显示Parameter
Properties对话框。
输入名称Value以及值20n。
确认String作为规则类型被选择，并且value的Visible框被勾选。
点击OK即可。
4）在对话框的Properties单元，点击Comment栏并从下拉列表中选择=Value，将Visible关闭。
点击OK按钮返回放置模式。
右击或按ESC退出放置模式。
5）移动元器件，使其美观整洁，尽量使元件朝一个方向放置，并把连接关系紧密的元件放在靠近的地方。
（3）原理图库及封装的绘制
如果在元件库里找不到需要的元件，则需要在PCB项目中的原理图库中画出自己需要的元件，另外需要添加合适的封装，如果没有合适的封装，需要在PCB库中画出自己需要的封装，画封装一般有两种方法，一是利用元件向导选择其封装类型进行设计，第二种方法是直接在工具栏找到焊盘，并寻找元件的实际的空间距离放置位置。
4、连接线路
（1）从菜单选择Place
Wire或从Wiring
Tools工具栏点击Wire工具进入连线模式，当执行方该命令后，光标将变为十字形状，此时按Tab键，即可进行导线的属性设置，当将光标移至元件接口或导线上时，光标中将出现一黑点，单击右键后导线就练到接口或导线上了。
（2）将光标放在元件一端。
当你放对位置时，一个红色的连接标记会出现在光标处。
这表示光标在元件的一个电气连接点上。
（3）左击固定第一个导线点。
移动一根导线从光标处延伸到固定点。
（4）完成这部分导线的放置。
注意光标仍然为十字形状，表示你准备放置其它导线。
要完全退出放置模式恢复箭头光标，再一次右击或按ESC。
（5）若布线麻烦也可采用放置网络标号的方式布线。
图4为用DXP2004跟据以上要求绘制的原理图。
图4系统原理图
5、导入PCB
（1）在原理图界面点击“Design”
“updatePCBproject”，在弹出的的对话框中点击“validatechange”，在对话框中出现绿色打钩。
（2）点击“Executechange”，出现第二列绿色的打钩。
如果出点红色的打叉，则说明原理图出现错误，返回修改。
（3）确定没有错误之后，点击对话框的“close”，就会将原理图导入到PCB。
6、布置元器件的位置
为了在布线时元件之间的导线连接简洁，减少导线的交叉，并充分利用PCB板的空间。
做到紧凑而不拥挤，美观，而又容易观察元器件之间的连接关系，我进行了元件的重新布局。
移动元件使元件名称最好朝一个方向，这样生产出来的电路板方便阅读。
移动元件时容易造成图像部分区域无法生成，这时按END键可以刷新图像。
移动元器件时最好参考原理图，了解各元件之间的连接，将连线较多的元件放在更近的地方。
7、布线
首先在“Design”>
“Rule”中更改一下设计规则，由于实验室只能做单层板则要在“Routing”
“RoutingLayers”中将“Toplayer”或者“ButtomLayer”中的对勾去掉一个。
此外，由于线太窄容易在腐蚀的时候腐蚀断，在设计规则中的“Routing”中找到“Width”，并将MaxWidth改为60mil，将PreferedWidth改为40mil。
然后执行自动布线命令，菜单位置：
执行Auto
Route/All后开始自动布线。
Protel也可以手动对PCB图进行手动布线，但由于水平有限而且电路较为复杂采用自动布线。
在使用Protel进行电路设计的高级阶段，PCB图的布局和布线都是手动完成的。
自动布线后PCB效果图如图5所示。
图5PCB图
五、PCB制版流程
1、首先根据设计要求绘制原理图PCB图。
如图4为系统PCB图。
2、根据PCB图用Altiumdesigner软件生成Gerber和NC文件。
3、用CAM350软件打开Gerber文件并选择底层（gbl）和禁止布线层（gko）打印出图。
4、用打孔软件打开任意一层文件选择刀具和钻头生成打孔文件。
5、用Create-MPD高精度自动钻台用打孔文件钻孔。
6、钻孔之后再用Create-BFM1000全自动线路板抛光机抛光。
7、抛光之后放入烘干箱中烘干。
8、把烘干后的板子把打印的线路对准用胶布固定好。
放入Create-SHP热转印机机中热转印4到5次。
（温度设置在175度到180度之间）
9、热转印之后把热转印纸结下。
放入Create-AEM3500台式自动喷淋腐蚀机中腐蚀。
（温度设置在35度到38度之间，时间设置在25秒）
10、腐蚀完之后，用水洗干净，用砂纸把线路上的油墨擦掉。
11、最后把制好的板子用Create-MCM1000精密手动裁板机裁好。
六、心得与体会
在本次设计中，从买元件到做好成品并能进行正常工作，中间经历了许多挫折，在这个过程中，我学会并熟练掌握了如何使用ProtelDXP做原理图，画原理图库和封装，以及作出PCB图，也在这个过程中学会了如何利用实验室的线路雕刻机、抛光机、喷淋腐蚀机等机器的使用方法。
同时，也在制作过程中遇到了一些问题，如在PCB图自动布线时，直接将线布成了双层线，因为实验室只能做单层板，因此再通过询问别人和在网上搜索资料后解决了这个问题，不过当这个问题解决之后又有了一个更大的问题，在只布单层线的情况下，两位一体的数码管布线不完全，不管数码管的位置如何调整，总会有一条线连接不起来，在经过与同学们讨论过后，找到了一条解决方法，那就是把数码管的段选改变一下，比如本来是P0.0控制段选a，现在让这个I/O口控制b，位选的I/O口不变，这样就只需在程序中将0至9这些数字的编码改一下就可以了。
通过这次设计，虽然遇到了很多问题，但也让我学到了许多东西。
非常感谢曹老师给我们这次动手的机会及其在平时上课给我们细心认真的讲解。
同时还要感谢同学们在本次设计中给予我的帮助。
参考文献
[1]李小坚等.ProtelDXP电路设计与制版实用教程.北京：
人民邮电出版社,2013
[2]王正勇.ProtelDXP实用教程.北京：
高等教育出版社，2009
[3]郭天祥.新概念51单片机C语言教程.北京：
电子工业出版社，2009
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