工欲善其事，必先利其器。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，電路的復(fù)雜程度越來越高，電路設(shè)計軟件也越來越多，對新產(chǎn)品的開發(fā)速度要求也越來越高，要想在競爭中脫穎而出，就必須利用優(yōu)秀的工具。設(shè)計電路板也不例外，在本次PCB快速設(shè)計培訓(xùn)中，我們將以最快的速度完成一個例程的電路板設(shè)計。
下面我們先看一下電路板設(shè)計的流程，在下面的流程圖中，主要分為兩個部分，第一行的最后一個框之前是原理圖設(shè)計的部分（第一部分），包括在硬件出來之前的仿真調(diào)試、元件封裝的檢查和分配，以及導(dǎo)出網(wǎng)絡(luò)表。后面是PCB設(shè)計的部分（第二部分），包括布局、布線和輸出電路板。 針對于PROTEUS，原理圖設(shè)計及仿真都將在應(yīng)用程序ISIS中進(jìn)行，而PCB設(shè)計將在應(yīng)用程序ARES中進(jìn)行。
前面所說的第一部分都為PCB設(shè)計的前期工作。下面我們以一個DA轉(zhuǎn)換電路為例，完成PCB設(shè)計前期的工作。
首先，在ISIS中進(jìn)行原理圖的設(shè)計。下面這張電路圖是在PROTEUS 7.6 SP4中文版的環(huán)境下所繪制的。- 進(jìn)行電氣規(guī)則檢查，看是否有明顯的設(shè)計錯誤。
在“工具”菜單中選擇“電氣規(guī)則檢查命令”后彈出檢查報告。
從報告中，我們可以看到有3個沒有驅(qū)動的網(wǎng)絡(luò)（數(shù)字示波器的B\C\D通道）和3個警告信息(都與IOUT2連接到地有關(guān))。這些從理論的設(shè)計上沒有錯誤，所以我們將它們忽略。
在“系統(tǒng)”菜單中選擇“設(shè)置元件清單”命令后彈出對話框。
在“文件”下拉框中我們選擇第4項(xiàng)——Full CSV Output，系統(tǒng)默認(rèn)的選擇會自動加入“類別”、“元件編號”、“元件值”、“命令代碼”，在“字段”中我們刪除“命令代碼”，點(diǎn)擊“添加”按鈕添加“封裝”。
在下面的左圖中點(diǎn)擊“列表”，然后在出現(xiàn)的右圖中選擇“PACKAGE”后點(diǎn)擊“確定”退出。
在做了如下左圖所示設(shè)置后再次點(diǎn)擊“確定”，最后點(diǎn)擊“確定”退出。
下面我們查看BOM并輸出。
將另存的CSV格式文件用EXCEL打開后做簡單編輯，得如下結(jié)果：
- 利用仿真技術(shù)進(jìn)行驗(yàn)證。
設(shè)計好后可以進(jìn)行部分電路的仿真，如果電路中帶有單片機(jī)等，就可以利用匯編語言的編譯器進(jìn)行匯編代碼的編寫和編譯，或利用第三方的集成開發(fā)環(huán)境進(jìn)行源代碼的編寫和編譯，然后將生成的目標(biāo)代碼加載到控制器中，進(jìn)行系統(tǒng)的仿真。系統(tǒng)仿真完畢之后，沒問題就可以進(jìn)行下一步。
通過BOM，我們可以看圖中涉及到的元件及其具體參數(shù)。
點(diǎn)擊工具欄上的
命令，我們在設(shè)計瀏覽器中查看器件有無封裝。
如果封裝不正確的元件，可以雙擊器件，打開其屬性對話框修改（如下圖“DIL20”所在的位置）。
對于沒有封裝的器件，在器件上單擊右鍵，在彈出的框中選擇“封裝工具”
然后為其添加封裝，注意原理圖符號的引腳要與PCB封裝的引腳對應(yīng)。
網(wǎng)絡(luò)表是原理圖與PCB連接的橋梁，我們可以在PROTEUS中仿真得到結(jié)果后導(dǎo)出網(wǎng)絡(luò)表去其它軟件中繪制PCB，也可以在其它軟件中設(shè)計原理圖后生成網(wǎng)絡(luò)表導(dǎo)入到PROTEUS ARES中來繪制PCB。
在“工具”菜單中選擇“編譯網(wǎng)絡(luò)表”，在對話框“網(wǎng)絡(luò)表編譯器”中可以選擇輸出的格式。
PROTEUS ARES默認(rèn)采用的格式是SDF，也就是說如果要用PROTEUS來畫PCB，必須要先將網(wǎng)絡(luò)表格式轉(zhuǎn)成SDF的。在官方網(wǎng)站：
http://www.labcenter.co.uk/support/downloads.cfm
上可以免費(fèi)下載sdfgen41.zip，它可以將MULTIWIRE 和 TANGO格式的網(wǎng)絡(luò)表轉(zhuǎn)成SDF格式的。
在輸出網(wǎng)絡(luò)表時，假如選擇Tango格式，單擊“確定”后出現(xiàn)以下對話框，另存即可得到我們需要的Tango格式網(wǎng)絡(luò)表。
下面我們開始做一個按鈕的封裝
如上圖所示,在ARES模式工具欄中內(nèi)徑50th,外徑80th的圓形穿孔焊盤。
Proteus中英制單位為th，1th＝1/1000inch＝0.0254mm
如果沒有這種類型，則按下面步驟創(chuàng)建：
- 在圓形焊盤模式下點(diǎn)擊
按鈕 -
在名稱中輸入C-80-50,常規(guī)選擇“圓形”，然后確定。 - 編輯焊盤類型，設(shè)置焊盤參數(shù)，如上圖（右圖）。最后“確定“退出。
-
放置焊盤
在編輯窗口中放置所選取的焊盤四個，焊盤橫向間距為6mm,縱向間距為5mm，并為焊盤按右圖命名。
在2D繪圖模式工具欄中選擇矩形圖標(biāo)
圓形圖標(biāo)
，在絲印層繪制一個方框和圓。
全部選中，使用右鍵菜單中的”創(chuàng)建封裝”命令，在彈出的對話框當(dāng)中輸入相關(guān)信息，封裝的名稱，封裝類型等等。
-
在ISIS中，利用右鍵菜單里的“封裝工具”為器件指定封裝。
在進(jìn)行布局和布線之前，用戶可以通過設(shè)計管理器配置設(shè)計規(guī)則，并能對特定的層，特定的網(wǎng)絡(luò)或一組網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行管理。用戶還可以創(chuàng)建任意數(shù)量的設(shè)計規(guī)則，可以對板的允許容錯進(jìn)行完全地控制。
下圖中，左圖為安全距離設(shè)置選項(xiàng)卡，右圖為網(wǎng)絡(luò)布線設(shè)置選項(xiàng)卡。
ARES集成了元器件自動放置功能，對于復(fù)雜度比較小的板，比如說設(shè)計樣例中的CPU.LYT（文件所在位置：C:\Program Files\Labcenter Electronics\Proteus 7 Professional\SAMPLES\Schematic & PCB Layout），完全可以利用自動布局，不過對于比較復(fù)雜度較高的板，手動加自動布局是比較理想的布局方法。
在自動布局之前應(yīng)當(dāng)先按照所要設(shè)計的板的大小畫好板的邊框，而且在布局中我們要以把要放置的器件先按順序排列，也可以先選擇一部分元件先進(jìn)行布局。放置權(quán)重也是一個比較有用的選項(xiàng)，比如當(dāng)要把幾個相同功能的電阻整齊排列時，可以把對齊選的權(quán)重設(shè)置為最大值100。
在ARES中手工調(diào)整器件時，可以參考黃色的力向量線條。
PROTEUS ARES 集成了一個基于形狀的自動布線器，這個新的布線器不僅是基于幾何的（不是基于網(wǎng)格的），而且它還應(yīng)用了一種新的減少沖突的算法，該算法和尖端的布線算法一起構(gòu)成了一種自適應(yīng)的策略，這種策略使得布通率大大提高，更符合高密度PCB設(shè)計處理復(fù)雜設(shè)計規(guī)則時的需要。
從上圖中我們可以看到，PROTEUS的執(zhí)行模式可以分為3種：自動執(zhí)行基本安排（按方框中設(shè)定好的參數(shù)），自動執(zhí)行設(shè)置（按DO格式的文件執(zhí)行），交互式輸入布線命令（用戶每輸入一個命令，ARES就執(zhí)行一個操作）。
在布線的時候有飛線連接到目標(biāo)焊盤，而且該焊盤呈現(xiàn)高亮狀態(tài)顯示。在布線的時候還可以利用“X光標(biāo)”（快捷鍵為X）。
- 3D預(yù)覽及生產(chǎn)文件的輸出
3D預(yù)覽：在“輸出”菜單中選擇“3D預(yù)覽”則可以看到電路板的3維效果。
生產(chǎn)文件輸出：GERBER文件輸出和ODB++文件的輸出：
同樣，在上面的“輸出”菜單中選擇“Gerber輸出”和“ODB++輸出”會分別進(jìn)入相應(yīng)的文件輸出對話框，可以選擇需要輸出的層信息。如果在“輸出”菜單中選擇“生產(chǎn)要點(diǎn)”，還可以添加電路板的一些信息（如下圖右圖所示）。
電壓及電流探針，使用方法。
4.2. 激勵源4.2.1. 直流電壓源1、設(shè)置為某一阿拉伯?dāng)?shù)字。
4.2.2. 正弦波發(fā)生器振幅、時間、延時3個參數(shù)中，都有多個選項(xiàng)可以選擇填入，只需填入一個選項(xiàng)，則其它選項(xiàng)系統(tǒng)會自行計算。
Cycles/Graph=1也就是說，一個圖表中只顯示一個周期的信號。這也就意味著，只要我們輸入圖表的仿真時間，再輸入該選項(xiàng)，則信號的頻率就決定了。
4.2.3. 脈沖發(fā)生器其中，“脈沖寬度%”為最大電壓值持續(xù)時間所占整個信號周期的百分比。
4.2.4. 指數(shù)信號發(fā)生器4.2.5. 單頻率調(diào)頻波發(fā)生器4.2.6. 任意分段線性脈沖4.2.7. 文件信號發(fā)生器所加載的文件格式可以為.TXT，數(shù)據(jù)格式為每行顯示時間和電壓值，其中這兩個數(shù)據(jù)要用空格鍵隔開。
4.2.8. 音頻信號發(fā)生器音頻文件格式為.WAV。
4.2.9. 數(shù)字單穩(wěn)態(tài)信號數(shù)字信號的7種狀態(tài)。
4.2.10. 數(shù)字單邊沿觸發(fā)信號4.2.11. 數(shù)字單脈沖信號脈沖寬度為高電平持續(xù)時間。
4.2.12. 數(shù)字時鐘信號4.2.13. 數(shù)字模式信號發(fā)生器
它可以產(chǎn)生其它任意類型的數(shù)字信號。
4.2.14. 可編程信號源編輯其屬性，在本地腳本框中輸入自己的程序。
幫助內(nèi)容見：開始->所有程序->Proteus 7 Professional->EasyHDL Language Reference。
4.3. 虛擬儀器4.3.1. 數(shù)字示波器4.3.2. 邏輯分析儀4.3.3. 計數(shù)/定時器4.3.4. 虛擬終端
4.3.5. 函數(shù)信號發(fā)生器4.3.6. 模式發(fā)生器4.3.7. 交、直流電壓/電流表交流電壓表和電流表顯示有效值。
4.3.8. SPI調(diào)試器4.3.9. I2C調(diào)試器4.3.10. USB調(diào)試器4.4. 仿真圖表4.4.1. 模擬信號分析分析時域上的模擬信號，可以使用2個Y軸。
使用方法：1、可以將探針直接拖拽至圖表上，設(shè)定時間，仿真。
2、選中多個探針，在繪圖菜單下選擇添加圖線可以將多個探針同時加載到 圖表中，設(shè)定時間，仿真。
4.4.2. 數(shù)字信號分析分析時域上的數(shù)字信號，可以使用2個Y軸。使用方法同模擬圖表。
4.4.3. 混和信號分析可以同時分析時域上的數(shù)字信號和模擬信號，可以使用2個Y軸。
使用方法：
1、可以將探針直接拖拽至圖表上，設(shè)定時間，仿真。
2、選中多個探針，在繪圖菜單下選擇添加圖線可以將多個探針同時加載到 圖表中，設(shè)定時間，仿真。
3、在繪圖菜單下選擇單個探針，在繪圖菜單下選擇添加圖線，選擇探針PX（添加對應(yīng)信號），選擇信號類型（數(shù)字或模擬），設(shè)定時間，仿真。
4.4.4. 頻率分析4.4.5. 轉(zhuǎn)移特性分析4.4.6. 噪聲分析4.4.7. 失真分析4.4.8. 傅里葉分析4.4.9. 音頻分析4.4.10. 交互分析4.4.11. 一致性分析4.4.12. 直流掃描分析4.4.13. 交流掃描分析
第5節(jié) PROTEUS在模電中的應(yīng)用5.1. 單管放大電路目的：
1、學(xué)習(xí)晶體管放大電路靜態(tài)工作點(diǎn)的測試方法，進(jìn)一步理解電路元件參數(shù)對靜態(tài)工作點(diǎn)的影響，以及調(diào)整靜態(tài)工作點(diǎn)的方法。
2、學(xué)習(xí)放大電路性能指標(biāo)：電壓增益AV、輸入電阻Ri、輸出電阻RO的測量方法。
三極管模型采用2N2222A，信息如下：
數(shù)據(jù)手冊:2n2222a .pdf.
5.1.1. 繪制轉(zhuǎn)移特性曲線掃描參數(shù)：
Vce：0-12V Ib：100uA-1m
目標(biāo)參數(shù)：
Ic
5.1.2. 測量并計算靜態(tài)工作點(diǎn)將輸入端對地短路，調(diào)節(jié)電位器RP2，使VC=Ec/2 （ 取6～7伏），測靜態(tài)工作點(diǎn)VC、VE、VB及Vb1的數(shù)值。
按下式計算IB 、IC ，并記入表5-1中。
表5-1
5.1.3. 改變RL，觀察對放大倍數(shù)的影響負(fù)載電阻分別取RL=2KΩ、RL= 5.1K和RL=∞，輸入接入f=1KHz的正弦信號, 幅度以保證輸出波形不失真為準(zhǔn)。測量Vi 和V0計算電壓放大倍數(shù)：Av=Vo/V1，把數(shù)據(jù)填入表3-2中。
表5-2
5.1.4. 改變RC，觀察對放大倍數(shù)的影響取RL=2K，按下表改變RC，測量放大倍數(shù)，將數(shù)據(jù)填入表2-3 中。
表5-3
5.1.5. 測量電壓參數(shù)，計算輸入電阻和輸出電阻按圖連線
輸入端接入f=1KHz、Vi=20mV的正弦信號（幅度以保證輸出波形不失真為準(zhǔn)）。
分別測出電阻R1兩端對地信號電壓Vi及Vi′按下式計算出輸入電阻Ri ：
測出負(fù)載電阻RL開路時的輸出電壓V∞ ，和接入RL（2K）時的輸出電壓V0 , 然后按下式計算出輸出電阻R0；
將測量數(shù)據(jù)及實(shí)驗(yàn)結(jié)果填入表5-4中。
表5-4
5.2. 集成運(yùn)算放大器5.2.1. 根據(jù)電路參數(shù)計算Av=VO/VI=？按表5-5給定的直流電壓VI值計算和測量對應(yīng)的V0值。反相比例運(yùn)算 表5-5
5.2.2. 根據(jù)電路參數(shù)計算Av=VO/VI=？按表5-6給定的直流電壓VI值計算和測量對應(yīng)的V0值。反相比例運(yùn)算 表5-6
5.3. 正弦波振蕩器目的
1、學(xué)習(xí)RC正弦波振蕩器的組成及其振蕩條件。
2、學(xué)習(xí)如何設(shè)計、調(diào)試上述電路和測量電路輸出波形的頻率、幅度。
本電路為文氏電橋RC正弦波振蕩器，可用來產(chǎn)生頻率范圍寬、波形較好的正弦波。電路由放大器和反饋網(wǎng)絡(luò)組成。
5.3.1. 有穩(wěn)幅環(huán)節(jié)的文氏電橋振蕩器。(1) 接通電源，用示波器觀測有無正弦波電壓Vo輸出。若無輸出，可調(diào)節(jié)RP，使Vo為無明顯失真的正弦波，并觀察Vo值是否穩(wěn)定。用毫伏表測量Vo和Vf的有效值，填入表5-7中。
表5-7
（2）觀察在R3=R4=10KΩ、C1=C2=0.01μf和R3=R4=10kΩ、C1=C2=0.1μf兩種情況下的輸出波形（不失真），測量V0、Vf及f0，填入表5-8中，并與計算結(jié)果比較。
表5-8
5.3.2. 無穩(wěn)幅環(huán)節(jié)的文氏電橋振蕩器斷開1、2兩點(diǎn)的接線，接通電源,調(diào)節(jié)
,使Vo輸出為無明顯失真的正弦波,測量
V0、Vf和f0，填入表5-9中，并與計算結(jié)果比較。
表5-9
第6節(jié) PROTEUS在數(shù)電中的應(yīng)用6.1. 基本邏輯門調(diào)試工具：
輸入端——產(chǎn)生數(shù)字信號：
（在器件庫中查找）
輸出端——檢測數(shù)字信號：
（在器件庫中查找）
邏輯運(yùn)算：
6.2.1. 用電路實(shí)現(xiàn)表達(dá)式OUTPUT=
6.2.2. 半加器和全加器半加器電路：
全加器電路：
用全加器實(shí)現(xiàn)2位二進(jìn)制加法電路：
6.3. 時序邏輯電路74LS393為4位二進(jìn)制計數(shù)器，74154為4-16譯碼器。
用高級圖表之?dāng)?shù)字圖表分析時序如下：
第7節(jié) PROTEUS在單片機(jī)中的應(yīng)用7.1. PROTEUS自帶匯編編譯器的使用在Source菜單下設(shè)置外部文本編輯器。
指定可執(zhí)行文件的路徑。
在Source菜單下添加源代碼文件。
分別選擇目標(biāo)處理器、選擇代碼編譯工具、新建代碼文件。
使用Source菜單下的編譯命令對代碼進(jìn)行編譯，編譯完成后系統(tǒng)會自動將代碼裝載到MCU模型中。
7.2. PROTEUS對C代碼的調(diào)試7.2.1. 加載帶有源碼信息的文件對于51單片機(jī)，我們加載OMF格式文件（由KEIL編譯生成）。
1、在KEIL中設(shè)置編譯生成OMF格式文件。
2、在PROTEUS中的MCU模型屬性中添加OMF格式文件。
- 仿真暫停時可以在調(diào)試菜單下打開源代碼窗口。
7.2.2. 連接調(diào)試- 在PROTEUS中設(shè)置使用遠(yuǎn)程調(diào)試監(jiān)控。
2、在KEIL的Debug選項(xiàng)卡中設(shè)置使用PROTEUS VSM仿真器。
- 在KEIL中使用調(diào)試命令開始調(diào)試。
7.3. 代碼調(diào)試的命令從左到右依次為：
- 全速運(yùn)行。
- 運(yùn)行一行代碼。
- 進(jìn)入子程序。
- 跳出子程序。
- 運(yùn)行到光標(biāo)所在行。
- 設(shè)置或取消斷點(diǎn)。
7.4. 應(yīng)用例程7.4.1. 簡易函數(shù)信號發(fā)生器（DA轉(zhuǎn)換）7.4.2. 中斷優(yōu)先級7.4.3. 矩陣鍵盤及數(shù)碼管動態(tài)掃描7.4.4. 液晶屏控制7.4.5. 雙機(jī)通信7.4.6. 從外部ROM啟動
7.4.7. 總線地址分配（RAM擴(kuò)展）
7.4.8. I2C總線調(diào)試
7.4.9. SPI總線
[復(fù)制鏈接]
多種格式。其中位圖和PDF格式最為常用。
，快捷鍵Q。
等是系統(tǒng)默認(rèn)的對應(yīng)命令的快捷鍵。
：柵格距離分別為10th、50th、0.1in、0.5in。
：分別對工作區(qū)進(jìn)行放大、縮小、縮放到整個原理圖、對局部進(jìn)行放大。
顯示或隱藏部分工具欄。
按F8鍵可以在任何時候顯示整張圖紙。
你可以通過右鍵勾選在庫瀏覽器結(jié)果列表中顯示的信息，比如類別，子類，生產(chǎn)廠商及庫等信息。
為快捷的操作命令，分別表示塊的復(fù)制、移動、旋轉(zhuǎn)、刪除。
ISIS支持強(qiáng)大的本地和全局風(fēng)格的圖形風(fēng)格系統(tǒng)，使得原理圖外觀的定制簡單靈活。完整的說明請參考在線參考手冊。
有關(guān)隱藏引腳的詳細(xì)內(nèi)容參見在線參考手冊。
在示意樣例中，只有一張圖表，更大的設(shè)計可能有多張圖表，多張圖表的切換可以通過左邊命令框切換。
設(shè)計瀏覽器是頂層、無模式的視窗——當(dāng)使用它進(jìn)行原理圖導(dǎo)航時，它會最小化以節(jié)省可視空間，當(dāng)然也可以將其最大化使用。
提示：使用ISIS按鈕及菜單命令均可導(dǎo)航至原理圖。
你可以直接利用設(shè)計瀏覽器頂部工具按鈕切換網(wǎng)絡(luò)表視圖
和元件視圖
。
