基于单片机的protel课程设计报告

PROTEL课程设计报告
专业：电气工程及其自动化
学号：
姓名：
班级：
教师：
电气与电子工程学院
2012.6.2
Protel 99SE是一种基于Windows环境下的电路板设计软件。

该软件功能强大，提供了原理图设计、电路混合信号仿真、PCB图设计、信号完整性分析等电子线路设计需要用的方法和工具，具有人机界面友好、管理文件灵活、易学易用等优点，因此，无论是进行社会生产，还是科研学习，都是人们首选的电路板设计工具。

本课程设计过程中，通过学习和使用Protel 99SE软件对一些单片机系统（以51系列为主）进行原理图设计绘制（Schematic）和电路板的印制（ PCB），来达到熟悉和掌握Protel 99SE软件相关操作的学习目的。

关键词：Protel 99SE 单片机原理图（Schematic）PCB
Protel 99SE 由两大部分组成：电路原理图设计（Advanced Schematic）和多层印刷电路板设计（Advanced PCB）。

Advanced Schematic用于电路原理图的设计，为印制电路板的设计打好基础；Advanced PCB用于印制电路板的设计，产生最终的PCB文件，直接联系到印制电路板的生产。

正文部分共分为四大部分，第一部分为关于Protel 99SE软件的操作使用方法；第二部分为联系内容：按照单片机理论考试中最后一道综合设计题或单片机上机实验考题画出硬件电路的原理图；第三部分为89C51系统板的设计（原理图和PCB图）；第四部分为自己上网检索其他型号单片机，画出相关原理图和PCB图。

（一）关于Protel 99SE软件的操作使用方法Protel 99SE的操作主要包括以下四项：编辑器的启动、原理图
的绘制、Protel99SE印制板编辑器的启动、PCB的设计
1.启动SCH99SE编辑器
进入Protel99SE，新建项目数据库文件，进入图1-8所示的界面后，双击Documents选项卡，可以定义新文件夹并确定文件存放位置，然后执行File→New，屏幕弹出New Document对话框，如图1-9所示，在Documents 下建立新文档，图中为新建原理图，即双击图标，新建原理图文件，如图2-1所示，系统默认文件名为Sheet1，此时可以直接修改文件名，图中改名为amp。

双击文件图标，进入编辑器。

2.原理图的绘制
原理图绘制是印制板设计的基础工作，其设计步骤如下，根据实际情况可以进行适当调整：⑴新建原理图文件。

⑵设置图纸和工作环境。

⑶装载元器件库。

⑷放置所需的元器件、电源符号等。

⑸元器件布局和连线。

⑹放置标注文字等进行电路标注说明。

⑺电气规则检测、线路、标识调整与修改。

⑻产生相关报表。

⑼电路图存盘及输出。

3. Protel99SE印制板编辑器的启动
进入Protel99SE的主窗口后，执行菜单File→New建立新的设计项目，单击OK按钮，在出现的新界面中指定文档位置，再次执行File→New，屏幕弹出新建文件的对话框，单击图标，系统产生一个PCB文件，默认文件名为PCB1.PCB，此时可以修改文件名，双击该文件进入PCB99SE编辑器，如图4-15所示。

4.PCB的设计
PCB的设计有两种方式，第一，手工设计PCB。

手工设计PCB是用户直接在PCB软件中根据原理图进行手工放置。

元件、焊盘、过孔等，并进行线路连接的操作过程，手工设计的一般步骤如下：⑴规划印制电路板。

⑵放置元件、焊盘、过孔等图件。

⑶元件布局。

⑷手工布线。

⑸电路调整。

⑹输出PCB。

第二，导入网络表方式。

此次课程设计采用的是导入网络表的方法来生成的PCB，即原理图设计好的基础上，生成网络表，然后在新建的PCB文件中，通过导入该网络表，来生成相应PCB，这种方法适用于原理图已设计好的情况。

限于篇幅关系，以上部分只对Protel 99SE的基本操作进行了概括性介绍，详细操作请查阅相关资料。

（二）按照单片机理论考试中最后一道综合设计题或单片机上机
实验考题画出硬件电路的原理图
1.使用Protel 99SE绘制该原理图时，应将单片机的外围电路（晶振、复位、片选等）接好，不要遗漏。

2.通过编辑器的启动、原理图的绘制这两步操作，并通过了电气规则检测，产生相关报表，最后电路图存盘及输出，具体详细操作步骤已在前文介绍，此处不再赘述。

3.所需元器件：芯片89C51，极性电容，电容，电阻，晶振，开关，电源。

4.原理图截图
(三)89C51系统板的设计（原理图和PCB图）
1.设计要求如下：
在STC单片机系列中选一款，画出原理图和板图，要求：
(1)设复位键。

(2) 设电源指示灯。

(3) 6位数码管（或4个），16（或8个）个发光二极管(串口驱动)
(4)6个（或4个）按键。

(5)设232口转换，可在线编程（或有编程/运行两种工作模式）。

(6)其他口线都由端子引出，并设有+5V输入端子。

(自己上网查STC系列芯片及管脚管脚)
2.元器件：芯片STC89C51，芯片74LS164，数码管，发光二极管，开关，晶振，电阻，电容，极性电容，电源。

3.步骤
（1）接晶振电路和复位电路。

（2）设置电源指示灯，由电阻和发光二极管组成。

（3）接数码管。

（4）接发光二极管，电阻和开关组成的电路。

（5）设置串行口控制电路。

（6）将口线都由端子引出，并设有+5V输入端子。

（7）进行电气规则测试，生成该电路原理图的网络表文件，生成该电路原理图的元器件材料清单列表。

（8）制作与修改PCB原件封装，直至封装完全正确。

（9）生成、布局并接线PCB图，直至完全正确。

（10）整理实验的原理图、PCB图以及其他文件。

4.原理图和PCB
图一原理图
图二 PCB图
图三自制开关封装图
（四）自己上网检索的ATMEGA16型单片机的最小系统
1.元器件：芯片ATMEGA16，电阻，电容，极性电容, 串口，晶振，电源。

2.步骤
（1）接芯片ATMEGA16电源并用开关控制芯片的工作
（2）接晶振电路
（3）接芯片引脚
（4）进行电气规则测试，生成该电路原理图的网络表文件，生成该电路原理图的元器件材料清单列表
（5）制作与修改PCB原件封装，直至封装完全正确
（6）生成、布局并接线PCB图，直至完全正确
（7）整理实验的原理图、PCB图以及其他文件
3.原理图和PCB
图四原理图
总结
经过此次Protel课程设计实习，基本达到了对Protel 99SE软件有初步认识和熟悉，并掌握了使用Protel 99SE软件进行电路图的设计和绘制的方法。

首次接触Protel 99SE软件时，对各个元件的查找和对元件库的管理和添加是第一个难点，其次就是对于绘制原理图的一些细节把握还不够到位，比如在绘制原理图元件时要注意元件一般的尺寸大小，不能太大也不能太小了，还有元件管脚电气属性的设置的方法。

原理图的绘制完成后便是修改名称和添加元件库了。

这些基本方法都掌握后, 就可以绘制一些基本的原理图了, 绘制图形要注意元件的摆放和整体的布局，绘制的原理图要求美观，清晰。

绘制完原理图之后便是学习制作 PCB 的封装了。

元器件封装是Protel 较难也很关键的一步,制作 PCB 要以元件实物的型号和大小为依据，实物
元件的种类繁多，所以要以具体情况具体要求来制作 PCB 封装。

PBC封装尺寸的大小更注重在管脚的距离上，管脚距离的大小决定了实物元件能否安装在电路板上。

要从原理图生成 PCB 就要保证每个元件都有对应的封装,不仅大小要对应，符号也要一一对应。

特别需要注意的是，当某个元件在库中找不到与之对应的封装号时，我们应该在库中自己绘制出其封装形式。

在这些步骤都完成后就可以从原理图生成 PCB 图了,当然刚开始做的时候错误是在所难免的，但通过自己的努力练习，并向老师和同学请教，找到错误的根源所在，及时改正，最终完成了设计任务。

当然，最后检查的时候，必须保证从原理图生成 PCB 时要保证每个元件都是正确的，保证每个元件都被导入了，而没有遗漏。

最后一步是布局和布线。

由于初学原因，采用的电脑自动布线。

在此期间，老师给我指出了诸多错误及不合理之处，所以，以后自己要多从手动布线方面多下功夫，不断提高自己的布线技巧。

当然，仅仅四天的实习还远远不够，今后自己还要多下功夫，争取真正作出更为细致且精美的图来。

最后，通过此次课程设计，使我领悟到了学习掌握Protel对于将来学习与工作的重要性，同时也使我认识到自己所学知识和操作技能的欠缺，在将来的学习中需要更加努力，不断学习，才能有所提高！。