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作者：任富民编

出版社：电子工业出版社

出版时间：2011-04-01

书籍编号：30466515

ISBN：9787121130526

正文语种：中文

字数：81815

版次：1

所属分类：教材教辅-中职/高职

版权信息

书名：新编电子设计自动化项目教程

作者：任富民

ISBN：9787121130526

版权所有 · 侵权必究

前言

电子设计自动化（EDA）是中等职业学校电子信息类专业的一门主干课程，其主要任务是使学生掌握EDA的基本概念和基本操作技能，培养学生利用EDA软件进行原理图绘制和PCB板制作等基本技能，为适用EDA绘图和制版工作岗位打下基础。

本书采用的EDA软件为Protel DXP 2004 SP2中文版，该软件以操作简单、功能齐全、方便易学、自动化程度高等优点逐步占领市场，是目前非常流行的EDA软件。本书的教学目标是使学生能运用所学的EDA基本知识和技能，根据实际电路创建、绘制原理图和原理图元件，根据实际要求制作实用的PCB板和PCB元件引脚封装，根据需要进行简单的原理图仿真，以及进行简易的可编程逻辑器件设计等，使学生达到中级EDA（或电子CAD）绘图员的技能水平。

根据中等职业学校EDA的教学特点，本书在注重先进性和科学性的基础上，更加突出了实用性和可操作性。本书具有如下鲜明特色：

1.先进性和科学性。本书采用的软件为Protel DXP 2004 SP2中文版，是目前EDA教学中的主流版本。全书使用同一个EDA软件，完成原理图绘制、仿真、PCB板制作、原理图元件和PCB元件封装的制作及可编程逻辑器件设计等内容，从而降低了学习难度，保证了学习效果。本书实例丰富且实用，均来自作者近几年的工程开发和实习实训项目，如三端稳压电源、单片机数据采集板等项目已经在学校和企业投入生产，运行稳定。各项目均采用市面上流行的实用产品，从而使学生在教学和实训过程中可以积累难得的实践经验，毕业后可以满足一线绘图和制版技术人员的工作需要。

2.项目式教学和任务式驱动。本书共12个项目，各项目在内容的安排上采取案例式教学方法，将各知识点、技能点融入具体实例中，如单面板的制作以三端稳压电源PCB板为例，双面板的制作以多路单片机数据采集器为例；而在上机实训中以任务式驱动的方法，引导学生灵活运用本章的知识点和技能，给出适当的操作步骤和提示，绘制实际的电路图和电路板，巩固所学知识和技能。

3.内容安排详略得当，重点突出。本书各项目教学内容按照由浅入深的教学原则，采取循序渐进的教学方法。以适用EDA绘图员和一线制版工作岗位实际需要安排各项目内容，以国家电子设计自动化教学大纲和职业技能鉴定要求为导向确定知识点；本书重点为4个教学内容：原理图的创建和绘制，原理图元件的制作和调用，PCB板的制作及PCB元件引脚封装的制作和引用。为了满足EDA的教学需要，以及职业学校生源的现状，在项目六安排了电路仿真的教学内容，在项目十二安排了可编程逻辑器件设计等内容，但均不作重点要求。

4.操作过程详细明了，描述语言通俗易懂。本书操作过程详细准确，只要按照步骤操作，均可以得到正确的结果，但讲解并不繁杂，对于同一功能的不同操作方法，本书只讲解最常用、最直接的一种方法。本书语言通俗易懂，对于元件封装、元件布局、导线修改等与电气特性紧密联系的操作，均对相应的电子技术知识、安装工艺、制作流程等做了详细的介绍，而并非简单地介绍计算机操作。虽然，本书采用的实例具有一定的深度和难度，但讲解清晰，步骤明确，并对手工修改导线、敷铜等操作过程讲解详细，图例清楚。

5.提示和建议丰富。本书作者一直从事EDA一线教学，对于初学者在绘图、制版过程中常见的错误操作和理解误区，分别以“误区纠正”、“提示”、“建议”等方式进行提醒，使操作者少走弯路。

本书由广东省电子技术学校任富民高级讲师主编，伍军老师编写了本书的前三章。由于作者水平有限，编写时间仓促，书中难免有错漏之处，敬请读者及时批评指正，不胜感激（作者E-mail：renfumin19760624＠163.com）。

为了方便教师教学，本书还配有电子教学参考资料包，请有此需要的教师登录华信教育资源网（www.hxedu.com.cn）免费注册后再进行下载，在有问题时请在网站留言板留言或与电子工业出版社联系（E-mail：hxedu＠phei.com.cn）。

编 者

2011年1月

项目一 DXP 2004 SP2的安装和初步使用

教学目标

本项目主要学习DXP 2004 SP2的安装方法，并对其进行初步使用，以达到以下教学目标。

知识目标

● 理解电子设计自动化的基本概念，了解DXP 2004的发展过程和特点。

● 了解DXP 2004主窗口的组成和各部分的作用。

技能目标

● 掌握DXP 2004的安装、启动和关闭。

● 掌握DXP 2004工程和文件的新建、保存、打开。

知识扩展

知识扩展 电子设计自动化的基本概念及设计流程

一、电子设计自动化的基本概念

电子设计自动化（Electronic Design Automation，EDA）是将计算机技术应用于电子设计过程中而形成的一门新技术，它已经被广泛应用于电子电路的设计和仿真、集成电路的板图设计、印制电路板（PCB）的设计及可编程逻辑器件的设计等各项工作中。

目前，EDA软件种类很多，如早期的TANGO、OrCAD、Protel等，其功能大同小异。其中Protel以操作简单、功能齐全、方便易学、自动化程度高等优点逐步占领市场，是目前非常流行的EDA软件之一，本书将选用Protel DXP 2004 SP2版本来进行EDA设计。

二、EDA设计的基本流程

为了更好地学习EDA软件，先介绍EDA设计的基本流程，当然根据设计任务的不同，并非所有的步骤都能用到，应根据实际设计任务确定具体需要哪些步骤。

1.方案分析

根据设计任务确定需要使用的单元电路和电路元件的具体参数，它关系到后面的原理图如何绘制（如是否使用层次性电路），电路板如何规划（如使用几层板）。

2.电路仿真

在设计电路原理图前，有时对某一部分的单元电路设计并不十分确定，因此需要EDA软件的仿真功能来进行分析和验证。同时电路仿真还可以确定电路中某些关键元件的参数。如果是成熟的电路，可以不必仿真。

3.原理图绘制

原理图是指电路中各元件的电气连接关系示意图，重在表达电路的结构和功能。利用EDA软件提供的丰富的原理图元件库，可以快速地绘制出清晰美观的电路原理图。如图1.1所示为已经绘制完成的三端稳压电源的原理图。

图1.1 三端稳压电源的原理图

4.PCB板设计

PCB板将各实际元件按照原理图的连接关系固定连接起来，重在实现元件的物理连接和装配焊接。它是EDA软件的最主要功能，利用其提供的丰富的引脚封装元件库，可以快速地绘制出可靠实用的PCB板，如图1.2所示为绘制完成的三端稳压电源的PCB板。

图1.2 绘制完成的三端稳压电源的PCB板

当然，根据需要EDA还可进行可编程逻辑器件设计等。

项目内容

任务一 DXP 2004的安装

DXP 2004的安装文件较大，包含两个安装盘，大约1GB，建议先将安装文件复制到硬盘中再安装。

一、安装DXP 2004

（1）首先运行A盘中的setup\\Setup.exe文件，开始安装DXP 2004，出现的欢迎界面如图1.3所示，单击【Next】按钮进入下一步。

图1.3 DXP 2004欢迎界面

（2）选择【I accept the license agreement】单选按钮，接受安装协议，如图1.4所示，单击【Next】按钮进入下一步。

图1.4 接受安装协议

（3）输入用户名和公司名称，如图1.5所示，选择【Anyone who uses this computer】单选按钮，单击【Next】按钮进入下一步。

图1.5 输入用户名和公司名称

（4）选择安装路径，默认路径如图1.6所示，一般采用默认路径即可，单击【Next】按钮进入下一步。

图1.6 选择安装路径

（5）单击【Next】按钮进入下一步，开始正式安装，如图1.7所示。

（6）复制新文件，如图1.8所示，需要等待一段时间。

（7）安装完成，单击【Finish】按钮，结束DXP 2004安装，如图1.9所示。

图1.7 准备安装

图1.8 复制新文件

图1.9 结束DXP 2004安装

二、安装SP2补丁

（1）接着运行B盘的DXP2004SP2.exe，如图1.10所示。

图1.10 安装SP2补丁文件

（2）运行安装向导，如图1.11所示。

（3）选择【I accept the terms of the End-User License agreement and wish to CONTINUE】单选按钮，接受安装协议，如图1.12所示，单击【Next】按钮进入下一步。

图1.11 运行安装向导

图1.12 接受安装协议

（4）选择安装路径，默认路径如图1.13所示，一般采用默认路径即可，单击【Next】按钮进入下一步。

图1.13 选择安装路径

（5）单击【Next】按钮进入下一步，开始正式安装，如图1.14所示。

（6）复制新文件，如图1.15所示，需要等待一段时间。

图1.14 准备安装DXP 2004 SP2补丁

图1.15 复制新文件

（7）安装完成，单击【Finish】按钮，结束DXP 2004 SP2的安装，如图1.16所示。

图1.16 结束界面

三、安装SP2元件库

打开B盘，双击DXP2004SP2_IntegratedLibraries.exe文件，参考SP2补丁的安装方法，安装SP2元件库。

四、注册

安装好SP2补丁和元件库后，就可以按照光盘中介绍的方法进行注册和授权使用。

五、汉化使用

注册完成后，可以运行DXP 2004，其初次运行界面如图1.17所示。

图1.17 初次运行界面

（1）初次运行界面，菜单为英文菜单。

（2）选择【DXP】/【Preferences】菜单命令，出现如图1.18所示的DXP运行环境设置对话框，选中【Use localized resources】复选框，可把软件变为简体中文版本。

图1.18 设置DXP中文运行环境

（3）单击【OK】按钮，出现如图1.19所示的提示对话框，单击【OK】按钮即可。重新打开DXP 2004后，其菜单已经变为中文菜单。

图1.19 提示重新打开DXP 2004设置才生效

任务二 DXP 2004的启动和主窗口认识

一、启动DXP 2004

DXP 2004安装完成后，可以执行【开始】/【所有程序】/【Altium】/【DXP 2004】菜单命令，进入DXP 2004。由于软件占用资源较多，在进入主界面前需要等待一段时间，如图1.20所示，请读者耐心等待，不要重复打开该软件。

提示

也可在桌面建立DXP 2004的快捷方式。

图1.20 启动DXP 2004

二、认识DXP 2004的主窗口

启动DXP 2004后，即可进入DXP 2004主窗口，如图1.21所示。

图1.21 DXP 2004主窗口

如图1.21所示，DXP 2004主窗口主要由菜单栏、工具栏、工作区、工作区面板、标签栏、状态栏和命令行等组成。下面简单介绍各部分的基本功能。

1.菜单栏

DXP 2004的菜单栏如图1.22所示。

图1.22 DXP 2004的菜单栏

读者可以打开各菜单栏查看其中具体的菜单命令，在以后的实际操作中会对用到的菜单命令做详细的介绍。

2.工作区面板

工作区面板通常位于DXP 2004主窗口的左边，如图1.23所示。该面板中通常包括【Files】、【Projects】等面板组。

图1.23 工作区面板

大量使用工作区面板是DXP相对于以前版本的一个突出特点，用户可以通过工作区面板方便地转换设计文件、浏览元器件、查找编辑特定对象等。

技能训练1.显示或自动隐藏工作区面板

工作区面板有两种显示模式，当显示模式按钮处于状态时，工作区面板一直显示在DXP 2004主窗口的左边。

我们可以改变其显示方式，使其在不使用时，自动隐藏起来。单击显示模式按钮，该按钮将变为状态，表示工作区面板处于自动隐藏方式，当不使用工作区面板时，几秒后它将自动隐藏起来，并在窗口的左上角出现各工作区面板的标签，当需要使用某工作区面板时，单击相应的标签，可以显示该面板，如图1.24所示。

图1.24 改变工作区面板显示方式

技能训练2.激活工作区面板

当工作区面板被关闭后，可以通过执行菜单命令【查看】/【工作区面板】/【System】/【Projects】激活工作区面板。

3.工具栏

DXP 2004的工具栏如图1.25所示。

图1.25 工具栏

可以执行【查看】/【工具栏】下的各种菜单命令打开各种工具栏。

4.标签栏

标签栏一般位于工作区的右下方，它的各按钮用来启动相应的工作区面板，如图1.26所示。

图1.26 标签栏

5.状态栏和命令行

状态栏和命令行用于显示当前的工作状态和正在执行的命令。它们的打开和关闭同样可以执行【查看】菜单下的相应菜单。

任务三 DXP 2004的文件管理

知识链接：DXP 2004的文件组织结构

DXP 2004将设计项目的概念引入到EDA中，方便了项目的管理和项目下文件之间的无缝连接和同步设计。DXP 2004项目的文件组织结构如图1.27所示。

从图中可以看出，DXP 2004以项目的形式组织文件，项目文件（扩展名为“PrjPCB”）为一级目录，而属于该项目下的设计文件（如原理图文件，扩展名为“SchDoc”；印制板文件，扩展名为“PcbDoc”）则位于二级目录。

图1.27 DXP 2004项目的文件组织结构

一、创建新的项目文件

执行菜单命令【文件】/【创建】/【项目】/【PCB 项目】，如图1.28所示，将在Projects面板中新建一个PCB项目，以“PrjPCB”为扩展名，如图1.29所示。

图1.28 创建项目文件

图1.29 新建的项目文件

二、保存新的项目文件

用鼠标右键单击该项目，在弹出的菜单中执行【保存项目】命令，将弹出如图1.30所示的项目保存对话框，在该对话框中确定保存路径和输入项目名称，单击【保存】按钮即可保存该项目文件，本例保存为“项目1.PrjPCB”，如图1.31所示。

图1.30 保存工程文件

图1.31 新保存的项目文件

误区纠正：新建项目非常重要，很多初学者认为项目文件没用，进入DXP 2004马上就创建原理图文件画图，导致后面的PCB板无法制作。

三、新建原理图文件

用鼠标左键单击新建的项目文件，执行菜单命令【文件】/【创建】/【原理图】，如图1.32所示，将在Projects面板的项目文件下新建一个原理图文件，如图1.33所示。新建原理图文件默认文件名为“Sheet1.SchDoc”。

图1.32 新建原理图文件菜单

图1.33 新建的原理图文件

小技巧

在新建原理图文件之前，用鼠标左键单击新建的项目文件，使该项目文件处于选中状态，可确保新建的原理图文件位于该项目之下。这在已打开多个项目文件的情况下应特别注意，否则，可能使新建的原理图文件位于其他项目文件之下。

根据同样的方法，可以新建PCB文件（印制电路板）等其他设计文件。

四、保存设计文件

单击工具栏中的按钮，弹出原理图文件保存对话框，如图1.34所示，在该对话框中确定保存路径和输入文件名称，单击【保存】按钮即可保存该文件，如图1.35所示。

图1.34 保存原理图文件

图1.35 新保存的原理图文件

小提示

某些文件的右上方出现“*”标志，表示该文件已被修改，还未保存，应及时保存。

五、关闭DXP 2004

当项目设计完成需要退出DXP 2004时，可以单击软件右上方的关闭按钮，如果还有文件没保存，会出现以下保存文件对话框，如图1.36所示。应先单击【全部保存】按钮，再单击【确认】按钮退出。

图1.36 关闭DXP 2004时提示保存文件

六、打开项目文件

由于DXP 2004以项目的方式管理文件，所以打开文件时，只要打开项目，就可打开该项目文件下所有的设计文件，如图1.37所示。

图1.37 打开DXP 2004项目文件

上机实训：安装和初步使用DXP 2004

1.上机任务

在计算机上安装DXP 2004软件，并熟悉DXP 2004的软件界面，新建项目文件和原理图文件。

2.任务分析

本上机任务较容易，按照本项目所讲知识点逐步操作即可。

3.操作步骤和提示

（1）参考任务二，按照提示安装DXP 2004。

（2）打开DXP 2004，参考任务二熟悉DXP 2004的界面组成，更改工作面板的显示方式。

（3）新建项目文件，并在指定目录下保存为“实训1.PrjPCB”。

（4）在该项目文件中新建原理图文件，并保存为“实训原理图1.SchDoc”。

（5）关闭DXP 2004，再次打开原保存的项目文件“实训1.PrjPCB”。

本项目小结

本项目的重点任务为DXP 2004的安装，初步认识DXP 2004的界面组成，详细学习了新建项目文件和设计文件，并补充了EDA的有关概念。

习题1

1.1 什么是EDA?列出一种EDA软件。

1.2 DXP 2004主窗口由哪几部分组成?

1.3 新建项目文件“习题.PrjPCB”，并在该项目文件下新建原理图文件“习题.SchDoc”。

项目二 绘制三端稳压电源原理图

教学目标

本项目主要学习三端稳压电源原理图的绘制过程，以达到以下学习目标。

知识目标

● 理解原理图的一般设计流程和基本原则。

技能目标

● 掌握原理图图纸的设置方法。

● 掌握原理图库的添加和移除。

● 掌握原理图元件的放置、位置调整、属性设置、删除、复制、粘贴、选取操作方法。

● 掌握原理图元件的连线方法，节点放置方法。

● 掌握电源和接地符号的放置方法。

知识扩展

知识扩展 原理图的一般设计流程和基本原则

一、原理图的一般设计流程

原理图是指电路中各元件的电气连接关系示意图，重在表达电路的结构和功能。利用DXP 2004提供的丰富的原理图元件库，可以快速地绘制出清晰美观的电路原理图。原理图的一般设计流程如图2.1所示。

图2.1 原理图的一般设计流程

当然，绘制过程中并非严格的按照以上顺序依次进行，有时可能是几个步骤交叉进行，如绘制导线的过程中调整元件位置，调整元件位置后再放置元件等。

二、原理图设计的基本原则

原理图设计的主要任务是将电路中各元件的电气连接关系表达清楚，以便于电路功能和信号流程分析，而与实际元件的大小、引脚粗细无关。一张好的原理图，不但要求引脚连线正确，没有错连、漏连，还要求美观清晰，信号流向清楚，标注正确、可读性强。原理图设计一般遵循如下基本原则。

（1）以模块化和信号流向为原则摆放元件，使设计的原理图便于电路功能和原理分析。

（2）同一模块中的元件尽量靠近，不同模块中的元件稍微远离。

（3）不要有过多的交叉线、过远的平行连线。充分利用总线、网络标签和电路端口等电气符号，使原理图清晰明了。

项目内容

任务一 新建原理图文件、设置图纸和工作环境

一、新建原理图文件

（1）创建项目。参考项目一中的任务三，执行菜单命令【文件】/【创建】/【项目】/【PCB 项目】，新建一个项目文件。

（2）用鼠标右键单击该项目，在弹出的菜单中执行【保存项目】命令，将新建项目文件保存为“三端稳压.PrjPCB”。

（3）执行菜单命令【文件】/【创建】/【原理图】，新建一个原理图文件。

（4）单击工具栏中的按钮，弹出文件保存对话框，将新建原理图文件保存为“三端稳压.SchDoc”。

提示

在设计过程中，每隔一定时间保存文件是一个良好的习惯，以免计算机出现非法操作或死机时来不及保存文件。

（5）完成保存后，新的项目文件和原理图文件就建好了，如图2.2所示。

图2.2 新建的项目文件和原理图文件

二、将图纸放大并移动到适当位置

为了便于在图纸上放置元件，必须将图纸显示比例放大并移动到适当位置。

1.图纸显示比例的调节

在绘图过程中，我们经常要改变图纸的显示比例，下面介绍几个常用的改变图纸显示比例的按键操作，具体按键如下。

【Page Up】：每按一次，图纸的显示比例放大一次，可以连续操作，并可在图纸的绘制过程中操作。

【Page Down】：每按一次，图纸的显示比例缩小一次，可以连续操作，并可在图纸的绘制过程中操作。

【End】：每按一次，图纸显示刷新一次。

【Ctrl】+【Page Down】：两个按键同时按下，可以显示图纸上的所有图件。

2.图纸位置的移动

图纸位置的移动可以通过图纸边缘的移动滑块来实现，如图2.3所示。而在元件放置或连线过程中，图纸会随着光标的移动而自动调整位置。

图2.3 图纸位置的移动

提示

还可以在图纸上按住鼠标右键不放，此时光标变为手的形状，移动鼠标，图纸就可随光标移动。

三、设置原理图工作环境

在绘制原理图前，可以设置个性化的原理图工作环境，如初次使用时，网格颜色很淡，放大后也看不清楚，可以通过设置原理图工作环境改变网格颜色等参数。

（1）执行菜单命令【工具】/【原理图优先设定…】，弹出原理图工作环境设置对话框，如图2.4所示。

（2）在图2.4中，选中【Grids】，选择网格颜色，弹出【选择颜色】对话框，如图2.5所示，一般选择浅灰色即可。

图2.4 设置原理图工作环境

图2.5 选择网格颜色

当然也可在图2.4中设置其他原理图选项，如网格线形状、网格大小等。

四、设置图纸

（1）执行菜单命令【设计】/【文档选项…】，弹出【文档选项】对话框，如图2.6所示。

图2.6 图纸属性设置

【文档选项】对话框中并非所有选项都需用户设置，一般情况下采用默认设置即可，用户只需根据实际需要修改部分选项即可。

（2）设置图纸尺寸（即标准风格）。图纸尺寸决定了图纸的大小，用户可以根据原理图的复杂程度和元件多少确定图纸大小。选择【图纸选项】标签中的【标准风格】下拉列表框，选定一种图纸即可。

DXP 2004提供的标准图纸有以下几种。

公制：A0、A1、A2、A3、A4。英制：A、B、C、D、E。

其他：OrcadA、OrcadB、OrcadC、OrcadD、OrcadE、Letter、Legal、Tabloid。

（3）设定图纸方向。DXP 2004的图纸方向有两种，在【图纸选项】标签中的【方向】下拉列表框中进行设定，默认为水平横向。

【Landscape】：水平横向。【Portrait】：垂直纵向。

（4）设置标题栏。如图2.2所示，标题栏指图纸右下方的表格，用来填写文件名称、图纸序号、作者等信息。可以根据实际情况选择是否需要和需要何种标题栏。

① 设置是否显示标题栏。选中【图纸明细表】复选框，则图纸右下方显示标题栏。

② 设置标题栏类型（即图纸明细表）。在【图纸明细表】右边的下拉列表框中可以进一步选择标题栏类型。

DXP 2004的标题栏类型有两种，默认为标准模式。

【Standard】：标准模式。【ANSI】：美国【ANSI】：美国国家标准协会模式。

其中标准模式标题栏如图2.7所示。

图2.7 标准模式标题栏

（5）设置图纸网格。图纸网格指为了绘图方便，图纸按照设定的单位划分为许多小方格。使用网格可以使绘制的图纸美观整齐，可以根据实际情况选择网格大小。图纸网格分为以下三种。

【捕获】：捕获网格。即画图时，图件移动的基本步长，默认值为10个单位。元件移动或画线时以10个单位为基本步长移动光标。

【可视】：可视网格。即将图纸放大后可以看到的小方格，默认值为10个单位。

【电气网格】：电气网格。选中【有效】复选框，设置电气网格，可以在元件放置和连线时自动搜索电气节点，连线时会以【网格范围】框中的设定值为半径，以光标中心为圆心，向四周搜索电气节点，并自动跳动到电气节点处，以方便连线，如图2.8所示。

对于【文档选项】对话框中的其他选项的含义和设置方法由于篇幅的原因不再详细介绍，用户可以参考图2.6的说明自己设置。

图2.8 设置电气网格后，连线时搜索电气节点示意图

任务二 加载和卸载元件库

知识链接：原理图元件库

绘制原理图就是将代表实际元件的电气符号（即原理图元件）放置在原理图图纸中，并用具有电气特性的导线或网络标签将其连接起来的过程。DXP2004为了实现对众多原理图元件的有效管理，它按照元件制造商和元件功能进行分类，将具有相同特性的原理图元件放在同一个元件库中，并全部放在DXP 2004安装路径的Library文件夹中。

因此，在绘制原理图之前，首先要分析原理图中所用到的元件属于哪个元件库，然后将其添加到DXP 2004的当前元件库列表中。DXP 2004的元件库有三类：集成元件库IntLib、原理图元件库SchLib、PCB引脚封装库PCBLib。其中集成元件库指该库既包含原理图元件，又包含该元件

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