电子线路CAD课程标准.doc

《电子线路CAD》课程标准
课程名称：电子线路CAD 课程代码：5903025052
课程类别：[公共课/专业基础课/专业课] 前导课程：模拟电子技术、数字电子技术、计算机应用基础
学时：64 学分：
开课时间：[大一上期] 适用专业：
教研室：电子通信教研室 开课院系：电子工程学院
编制人：桑洪 编制日期：
一、课程性质与任务
（一）课程性质
本课程是高等院校电子信息技术，通信工程等相关专业的必修课程，是为培养学生的基础理论知识和基本技能训练而设置的。通过本课程的学习与实践，使学生掌握原理图及印刷电路板图的编辑、输出、网表生成、检查、分析，打印及建立新原理图、印刷电路板图库等。通过设计实验学生可以独立实现手动和自动布线印刷电路板的设计，为今后在工作中的实际应用打下较为坚实的基础。
（二）课程任务
《电子电路CAD》是一门实践性要求很高的课程，学生需要通过实验和设计环节巩固所学知识，进而综合运用所学知识针对不同的用户需求设计开发，实践是非常重要的教学环节。鉴于目前的设备及我国CAD软件的流通性，本课程以PROTEL99 SE软件为主体，介绍其基础知识、设计流程及设计方法等问题。学完本课程应使学生掌握原理图及印刷电路板图的编辑、输出、网表生成、检查、分析及建立新原理图、印刷电路板图库等。通过设计实验学生可以独立实现自动布线印刷电路板的设计,为今后在工作中的实际应用打下较为坚实的基础。
（三）与后续课程的关系
它是后续课程《电子装配及工艺》和《单片机原理及应用》的基础，是为后续的课程设计和毕业设计服务。
二、教学要求
（一）教学总体目标
1、了解电子产品设计与制作的一般过程。
2、能阅读电路原理图和PCB图。
3、掌握Protel软件的安装、使用方法。
4、能用Protel软件制作PCB图，在熟练作用的基础上掌握电路的原理图、印刷线路板的设计方法。
5、了解原理图设计过程中应注意的问题和一些特殊元器件的布局、散热、安装等设计时应注意的问题。
6、具有利用计算机熟练绘制电路原理图和印刷电路板图的能力。
（二）知识要点
1、原理图设计环境：主要包括：Protel 99 SE设计环境及组成；文件管理, 设计组管理；熟悉启动原理图设计环境，启动印制电路板设计界面；设置界面环境；电路原理图的设计步骤及电路图设计工具；设置图纸(尺寸,方向,颜色)；设置系统字体；设置网格,电气节点和光标。
2、绘制原理图：主要包括：装载元件库；放置元器件；编辑元件；元件位置的调整；放置电源与接地元件；放置节点和连接线路；保存文件，绘制一张简单的电路原理图；对电路元件进行编辑；元件的各种排列和对齐；创建ERC(电气规则检查)报表、网络表、产生元件列表、交叉参考表、网络比较表；创建各种报表后出现问题应会解决；使用绘制电路工具及绘图工具绘制各种元件、符号、图形；
3、原理图元件库编辑：主要包括：能够创建元件库以解决元件库不足或特殊元件的元件图的问题。元件编辑器、管理元件、画原理图的工具、理解元件的基本组成与电气意义；掌握元件库的创建。
4、印制电路板设计部分：主要包括：印制电路设计一般步骤；PCB设计编辑器；设置电路板工作层面；设置PCB电路参数； PCB绘图工具的使用；规划电路板和电气定义；网络表与元件的装入；元件封装；元件的自动布局与手工编辑调整；自动布线与手工调整布线；生成元件的各种报表；电路板的打印输出。
5、PCB元件封装库的编辑：主要包括：创建新的元件封装；使用向导创建元件封装；元件封装管理；创建项目元件封装库
（三）能力素质
1、应用软件的自学能力。
2、PCB板的设计能力。
3、实际工程的应用能力。
（四）教学方式
学生实验前预习教材有关的内容，教师集中讲解。由学生独立完成规定设计。具体问题由指导教师个别辅导。
（五）教学条件（含实验设备、软件环境）
多媒体机房、WindowsXP系统、Protel99SE
三、课程安排

知识要点
总学
时数
理论
学时数
实践
学时数
其他
原理图设计环境
1、Protel软件的安装、使用方法。
1

1

2、文件管理, 设计组管理。
1

1

3、设置界面环境。
1
0.5
0.5

4、设置图纸及标题栏。
3
1
2

绘制原理图
1、元器件的放置、属性的编辑和库的装载。
4
1
3

2、放置电源与接地元件。
2
0.5
1.5

3、放置节点和连接线路。
2
0.5
1.5

4、创建各种报表。
2
0.5
1.5

5、绘图工具绘制各种元件、符号、图形。
2
0.5
1.5

原理图元件编辑
1、元件库的创建。
1
0.5
0.5

2、元件的绘制。
3
1
2

3、元件的编辑。
2
0.5
1.5

印制电路板设计
1、印制电路设计一般步骤。
1
1
0

2、印制电路设计的环境设置。
2
0.5
1.5

3、规划电路板。
2
0.5
1.5

4、网络表与元件的装入。
2
0.5
1.5

5、元件的布局。
3
1
2

6、手动和自动布线。
4
2
2

7、各种报表的产生及图的输出。
2
0.5
1.5

PCB元件封装及库的编辑
1、创建项目元件封装库。
1
0.5
0.5

2、创建新的元件封装。
5
2
3

综合实验

18
4
14

合计

64
19
45

四、教学内容 [*按章节分解]
一、原理图设计环境
【课程引入】XXXX
【学时分配】6学时
【教学重点】1、软件的安装。
2、文件管理, 设计组管理及环境的设置。
3、图纸及标题栏的设置。
【教学难点】1、环境的设置。
2、标题栏中特殊字符的转换。
【主要内容】
1、Protel99SE的系统配置和安装。
2、Protel99SE环境参数的设置和文档管理（“Schematic”标签页、 “Graphical Editing”标签页、 “Default Primitives”标签页）。
3、设置图纸(尺寸,方向,颜色), 系统字体, 网格,电气节点和光标。
4、标题栏的设置和自制标题栏。
5、模版的设置、保存及应用。
二、绘制原理图
【课程引入】XXXX
【学时分配】12学时
【教学重点】1、元件库的装载及元件的查找。
2、元件的放置及属性的编辑。
3、电源、地及网络标号的放置。
4、电气线的连接。
5、各种报表的产生及输出。
6、无电气特性符号的绘制。
【教学难点】1、元件的查找和属性的编辑。
2、各种报表的意义及其通过报表对原理图的修改。
【主要内容】
1、装载元件库 。
2、 放置元器件。
3、元件属性的编辑。
4、 元件位置的调整。
5、 放置电源与接地元件。
6、 放置节点和连接线路。
7、 保存文件。
8、 绘制一张简单的电路原理图。
9、产生ERC表。
10、 网络表。
11、 产生元件列表。
12、创建各种报表后出现的问题应会解决。
三、原理图元件编辑
【课程引入】XXXX
【学时分配】6学时
【教学重点】1、元件库的创建及管理。
2、新元件的绘制及管理。
3、用已有的元件编辑新元件及管理。
【教学难点】1、新元件的绘制。
2、对已有的元件编辑新元件后的管理。
【主要内容】
1、元件库编辑器
2、 元件库的管理。
3、元件绘图工具。
4、 创建一个元件。
5、查找要绘制新元件相似的元件。
6、编辑形似元件。
7、编辑后的元件的管理。
8、产生元件报表
四、印制电路板设计
【课程引入】XXXX
【学时分配】16学时
【教学重点】1、印制板的环境设置。
2、印制板的大小规划。
3、网络表的调入及纠错。
4、元件的布局及规则。
5、手动和自动布线及布线规则设计。
6、各种报表的产生及PCB图的输出。
【教学难点】1、网络表调入后的纠错。
2、元件布局的合理性。
3、布线规则的理解和使用。
【主要内容】
1、 印制电路板基础 。
2、 印制电路板布线流程 。
3、 PCB设计编辑器。
4、 设置电路板工作层面。
5、 设置PCB电路参数。
6、 PCB绘图工具。
7、 单面板与多层板制作简介。
8、 准备原理图和网络表。
9、 规划电路板和电气定义。
10、 网络表与元件的装入。
11、 元件封装。
12、 元件的自动布局 。
13、 手工编辑调整元件的布局。
14、 自动布线。
15、 手工调整布线。
16、 PCB板的3D显示。
17、电路板信息、元件清单、项目文件层次、网络状态等报表。
18、PCB图打印输出。
五、PCB元件封装及库的编辑
【课程引入】XXXX
【学时分配】6学时
【教学重点】1、元件封装的认识。
2、绘制新元件封装。
3、编辑已有元件的封装的管理。
4、新元件封装库的管理。
【教学难点】1、元件封装的意义。
2、新元件封装库的管理。
【主要内容】
1、 启动元件封装编辑器。
2、 元件封装编辑器介绍。
3、 创建新的元件封装。
4、 使用向导创建元件封装。
5、 元件封装管理。
6、 创建项目元件封装库。
六、综合实验
【课程引入】XXXX
【学时分配】18学时
【教学重点】对以上知识的熟练应用。
【教学难点】综合应用。
【主要内容】
1、图纸及标题栏的设置。
2、创建一个元件。
3、绘制原理图及产生各种报表。
4、创建新的元件封装。
5、绘制PCB板及生成各种报表。
6、大概要做3-5个实验。
五、课程实践安排
（一）实践项目列表
序号
实验名称
学时数
1
软件的安装及文件管理
2
2
原理图的环境设置
2.5
3
原理图的绘制
9
4
创建原理图元件
4
5
定义PCB板尺寸与PCB参数设置
3
6
元件的布局，布线整理及打印
7
7
创建PCB元件及元件库
3.5
8
综合实验一
2
9
综合实验二
4
10
综合实验三
4
11
综合实验四
4
（二）实践大纲
实训项目一 [软件的安装及文件管理]
【实训目的】1、Protel 99 SE的安装方法及步骤。
2、Protel 99 SE的基本操作主要包括文件的建立，导入导出，为文件进行加密，创建工作组及设置成员权限等操作。
【学时分配】2
【实训相关的理论知识】
【实训重难点】Protel 99 SE的安装方法及文件的管理。
【实训项目实施步骤】
一、软件的安装
1、解压软件到相应的目录下。
2、安装99SE主程序：运行目录中的 Setup.exe，注册码:Y7ZP-5QQG-ZWSF-K858。
3、安装99SE补丁程序：运行“第二大步Protel99SP6b补丁”目录中的protel99seservicepack6.exe
二、文件的管理
1、 启动Protel 99 SE，在D盘建立名为Protel的文件夹，并在文件夹中建立名为lx1.ddb设计数据库文件。
2、 在上题数据库中建立一个名为小信号功率放大器电路的原理图文件（Schematic Document）、一个名为小信号功率放大器电路的印刷电路板文件（PCB Document），并打开。然后将小信号功率放大器电路.SCH, 小信号功率放大器电路. PCB导出到桌面上。
3、 选择适当的菜单命令，将上题打开的文件窗口进行水平分割、垂直分割及平铺。
4、 在Protel的文件夹中建立名为lx2.ddb设计数据库文件，文件类型Windows File System。
5、 在Protel的文件夹中建立名为lx3.ddb设计数据库文件，文件类型MS Access Database,并对数据库进行加密，密码为student。观察Windows File System及MS Access Database两种类型的区别。
6、 在Protel的文件夹中建立名为lx4.ddb设计数据库文件，将步骤2中桌面上的小信号功率放大器电路.SCH, 小信号功率放大器电路. PCB导入。
7、 在Protel的文件夹中建立名为lx5.ddb设计数据库文件，创建两个设计组成员（Guest）zhanghong和waangyan，分别输入密码。设置工作权限，admin的权限为（Read）、写（Write）、删除（Delete）、创建（Create），Guest的权限为（Read）、写（Write）.
【实训反馈】1、安装时的注册码输入不好，在windows7系统中不能加库。
2、文件保存的位置选的不到位。
实训项目二 [原理图的环境设置]
【实训目的】1、环境设置主要使用菜单Design/Options和Tools/Preferences。
【学时分配】2.5
【实训相关的理论知识】
【实训重难点】原理图的环境设置及标题栏的设置。
【实训项目实施步骤】
1、 启动Protel 99 SE，在D盘建立名为Protel的文件夹，在Protel的文件夹中建立名为student.ddb设计数据库文件，新建原理图文件，命名为Lx1.sch。 设置图纸大小为A4，水平放置，工作区颜色为220号色，边框颜色为45号色。 标题栏设置：用“特殊字符串”设置制图者为tianjin、标题为“攻放”，字体为华文彩云，颜色为121号色。
2、 在student.ddb中创建原理图文件，命名为LX5.sch电路原理图文件。练习打开及关闭Main Tools（主工具栏）、Wiring Tools（布线工具栏）、 Drawing Tools（绘图工具栏）、 Power Objects（电源及接地工具栏）、 Digital Objects（常用器件工具栏）、 Simulation Sources（信号仿真源工具栏）、 PLD Toolbar（PLD工具栏），放大及缩小原理图。
3、 建立模版文件：启动Protel 99 SE，在D盘建立名为Protel的文件夹，在Protel的文件夹中建立名为A4水平.ddb设计数据库文件，新建原理图文件，命名为A4水平.sch。 设置图纸大小为A4，水平放置，工作区颜色为214号色，边框颜色为3号色。 去掉默认标题栏选项，在图纸的右下角设置自己的标题栏，在相应位置设置特殊字符串。保存为后缀名为doc的模版文件到D盘。
【实训反馈】1、特殊字符串的英文单词的意义不太清楚。
2、模版文件的调用不太习惯。
实训项目三 [原理图的绘制]
【实训目的】1、熟悉画原理图工具。
2、掌握画原理图基本操作，绘制原理图。
【学时分配】9
【实训相关的理论知识】
【实训重难点】1、元件及库的查找及编辑。
2、电源和地的符号的及放置。
3、网络标号及总线的绘制。
4、报表的生成及意义。
【实训项目实施步骤】
1、 建立.DDB库文件和XXX.SCH文件到相应的文件夹下。
2、 做好相应的环境设置及标题栏的设置。
3、 根据教室给定的加载库和查找相应的元件并放置到相应的位置。
4、 对元件进行相应的编辑。
5、 进行电气连线。
6、 放置电源和地的符号。
7、 放置网络标号。
8、 绘制相应的无电气特性符号。
9、 进行电气规则检查，如有错进行相应的修改直到无错为止。
10、创建网络表并进行检查。
11、生成元件清单报表。
【实训反馈】1、元件的名称所在的库不熟悉。
2、网络标号一文字符号分不清楚。
3、纠错能力行对较差。
4、网络表的意义看不太懂。
实训项目四 [创建原理图元件]
【实训目的】使用元件库编辑器来生成元件和建立元件库。
【学时分配】4学时
【实训相关的理论知识】
【实训重难点】1、建立新元件库。
2、绘制新元件。
3、编辑元件。
4、生成新元件的报表。
【实训项目实施步骤】
1、在已建立或新建立的DDB文件中建立XXX.LIB库文件。
2、打开库文件，在第四象限根据需要绘制新元件。（注意引脚的编号、名称、电气特性及其他属性）
3、修改元件名称、封装、元件描述。
4、生成报表文件及纠错。
5、对相似元件的查找后点击EDIT，进入编辑界面。
6、复制该元件到新库里进行编辑为新元件。
【实训反馈】1、引脚放错的情况很常见。
2、报表文件看不太懂。
实训项目五 [定义PCB板尺寸与PCB参数设置]
【实训目的】1. PCB板的尺寸的设定
2. PCB的参数的设置。。
【学时分配】3学时
【实训相关的理论知识】
【实训重难点】1、定义PCB板尺寸。
2、PCB参数设置。
【实训项目实施步骤】
1、使用PCB创建向导规划如下形状的双面电路板（电路板尺寸、属性采用缺省值）

2、定义一块宽为1800mil，长为2000mil的单层电路板，要求在禁止布线层和机械层画出板框，在机械层标注尺寸。
3、设置在对象被选中后，系统不自动保护所定对象。设置当用户进行整体编辑时，系统会自动弹出确认对话框。设置当出现重复对象时，系统会自动删除重复对象。
4、 设置度量单位为公制，设置水平，垂直捕捉栅格和水平，垂直元件栅格依次为20mil，20mil，25mil，25mil，电器栅格为10mil。 设置旋转角度为30度，设置底层丝印层的颜色为100号色，设置尺寸线为“简单显示”，其余为“精细显示”，设置显示焊盘网络名称和焊点序号。
5、设置当用户选择新的元件时，系统不取消原来选择的元件。设置当用户进行PCB设计时，系统会在线进行DRC检查。
6、 设置与组件连接的导线会随组件的移动而一起伸缩。设置设置转换特殊字符串功能，设置只显示当前板层。
7、 设置操作撤消次数为50次，设置光标类型：Large 90，设置布线使用多边形进行障碍检测，交互布线：避开障碍。
8、设置多边形铺铜栅格尺寸为20mil，路径宽度为5mil，最小长度为3mil，焊盘环绕形状为八边形。
【实训反馈】1、PCB参数设置不合理。
2、不规则边框设置不熟悉。
实训项目六 [元件的布局，布线整理及打印]
【实训目的】1、PCB中元件的布局。
2、PCB中元件的布线（自动布线及手工布线）。
3、PCB板的整理。
4、PCB板的打印。
【学时分配】7学时
【实训相关的理论知识】
【实训重难点】1、网络表调入后的纠错。
2、元件的布局规则。
3、布线的规则的设置。
【实训项目实施步骤】
1、画好的原理图及生成的网络表。
2、规划电路板的大小。
3、调入网络表及纠错。
4、元件布局。
5、布线规则的设置。
6、进行自动布线后再手动调整。
7、生成规则检查、网络和元件清单报表。
【实训反馈】1、调入网络表的纠错。
2、布线规则不合理。
实训项目七 [创建PCB元件及元件库]
【实训目的】1、学会创建PCB新元件。
2、学会创建PCB元件库。
【学时分配】3.5学时
【实训相关的理论知识】
【实训重难点】1、创建PCB新元件。
【实训项目实施步骤】
1、 启动Protel 99 SE，在D盘建立名为Protel的文件夹，并在文件夹中建立名为自制PCB元件.ddb设计数据库文件。在数据库中建立一个名为MyPCBLIB.LIB的库文件。
2、 打开PCB Footprints封装库,拷贝一个DIP14的封装到MyPCBLIB.LIB库中，然后将它改为DIP10的封装,并重命名为DIP10。
3、打开PCB Footprints封装库,拷贝一个RB.2/.4的封装到MyPCBLIB.LIB库中，然后将它修改新的封装,并重命名为47uf，再将它修改为新2的封装,并重命名为2200uf。
【实训反馈】1、脚号于原理图的元件不一致。
2、原理图的封装名与新建的封装名不一致。
实训项目八 [综合实验一]
【实训目的】1、学会创建元件及库。
2、绘制简单原理图。
3、学会创建PCB新元件及库。
4、绘制简单单层版。
5、生成各种报表。
【学时分配】2学时
【实训相关的理论知识】
【实训重难点】熟悉绘制简单PCB的流程。
【实训项目实施步骤】
1、设置SCH环境及图纸和标题栏。
2、创建SCH文件及绘制原理图。
3、ERC和网络报表的生成。
4、创建PCB文件及绘制简单PCB 单层版。
5、生成报表文件和图的输出。
【实训反馈】1、网络表的纠错能力较差。
实训项目九 [综合实验二]
【实训目的】1、学会创建元件及库。
2、绘制较复杂原理图。
3、学会创建PCB新元件及库。
4、绘制简单双层版。
5、生成各种报表。
【学时分配】4学时
【实训相关的理论知识】
【实训重难点】熟悉绘制简单PCB的流程。
【实训项目实施步骤】
1、设置SCH环境及图纸和标题栏。
2、创建SCH文件及绘制原理图。
3、ERC和网络报表的生成。
4、创建PCB文件及绘制简单PCB双层版。
5、生成报表文件和图的输出。
【实训反馈】1、网络表的纠错能力较差。
实训项目十 [综合实验三]
【实训目的】1、学会创建元件及库。
2、绘制较复杂原理图。
3、学会创建PCB新元件及库。
4、绘制较复杂双层版。
5、生成各种报表。
【学时分配】4学时
【实训相关的理论知识】
【实训重难点】熟悉绘制简单PCB的流程。
【实训项目实施步骤】
1、设置SCH环境及图纸和标题栏。
2、创建SCH文件及绘制原理图。
3、ERC和网络报表的生成。
4、创建PCB文件及绘制复杂PCB 双层版。
5、生成报表文件和图的输出。
【实训反馈】1、网络表的纠错能力较差。
实训项目十一 [综合实验四]
【实训目的】1、学会创建元件及库。
2、绘制原理图。
3、学会创建PCB新元件及库。
4、绘制SIM双层版。
5、生成各种报表。
【学时分配】4学时
【实训相关的理论知识】
【实训重难点】熟悉绘制简单PCB的流程。
【实训项目实施步骤】
1、设置SCH环境及图纸和标题栏。
2、创建SCH文件及绘制原理图。
3、ERC和网络报表的生成。
4、创建PCB文件及绘制SIM 双层版。
5、生成报表文件和图的输出。
【实训反馈】1、网络表的纠错能力较差。
六、课程相关说明
（一）教学方法建议
1、以实际的简单的电路板的装配后，在针对此电路板进行教学。
2、和《电子装配和工艺》的课程同时教学
（二）学习方法建议
1、多练。
2、多做。
（三）考核方式
目标
评价要素
评价标准
评价依据
考核方式
评分
权重
素质
学习态度
遵守课堂纪律、积极参与课堂教学活动、按时完成作业
课堂表现记录、考勤表、同学及老师观察、笔记
学生自评

10%
教师评定

沟通协作管理
乐于请教和帮助同学、小组活动协调和谐、协作老师教育教学
小组作业、小组活动记录、值日记录、同学及老师观察
学生自评

10%
小组自评

教师评定

知识
基本知识
按课程标准掌握相应的知识点，运用知识完成作业，运用知识分析和解决问题
个人作业、课堂笔记、课堂练习、模块测验、阶段测试
作业成绩

10%
期末考试

50%
技能
基本技能
开关电源的装配中元件识别能力、焊接能力、调试能力和报告的写作能力
组装的开关电源
动手及完成能力

15%
实验报告

5%
总计

100%
（四）推荐教材和参考书目[不少于三本，含书名、主编、出版社、出版时间]
1、《电子CAD综合实训》 及力主编 人民邮电出版社 2010.11
2、《电子线路CAD实用教程》 潘永雄主编 西安电子科技大学出版社 2007.7
3、《电子原理图与电路板设计教程》 夏露易 石宗义主编 北京希望电子出版社 2002.6
4、《电子电路CAD项目化教程》 兰建花主编 机械工业出版社 2011.7