采用protel实现Zigbee电路板的设计

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1、广州大学华软软件学院本科毕业论文论文题目 采用Protel实现Zigbee的设计 专 业 电子信息工程（移动信息管理） 班 级 08电子信息工程（移动信息管理）姓 名 陈 杰 学 号 指引教师 胡 伟 广州大学华软软件学院电子系 3 月摘要 一方面详述Zigbee电路板的工作原理，然后简介如何运用protel99SE软件制作电路板的全过程。涉及简介了元器件的选择、调节，然后论述了版面的设计、元器件的连接、网络表格的生成，最后描述了PCB电路板的制作措施，并提出了使用protel99SE软件设计电路板的注意事项。核心词 Zigbee，Protel99SE，原理图，PCB电路板Abstract T

2、aking the A/D converter for example, this article expounds fully the whole process of designing circuits using protel99se. Firstly, selections and adjustments of components are introduced, secondly, designs of layouts, connections of components and connections of components are shown, finally, the m

3、ethod of designing circuits is given, attentions of using protel99se are proposed.Key words protel99se,Schematic,pcb,circuit,board 目 录1.前 言12.Zigbee的工作原理22.1ZigBee协调器（Coordinator）22.2ZigBee路由器（Router）223ZigBee终端设备（End-device）23.原理图制作43.1软件的启动43.1.1创立一种设计数据库文献43.1.2启动原理图编辑器43.2 添加库文献63.3 放置/编辑元件63.4

4、布局连线73.5 生成电路图各项报表93.5.1创立网络表格文献93.5.2生成元器件自动编号报表文献104.PCB 板 制 作114.1 创立设计文献和装载网络表114.1.1在PCB编辑器中选用菜单命令Design/Lode Nets114.1.2在载入网络表对话框中单击Browse按钮114.2布局124.3布线135.注意事项145.1 地线设计145.1.1单点接地与多点接地的选择145.1.2数字、模拟电路分开145.1.3接地线尽量加粗145.2 去耦电容布置145.3 布线应注意的问题155.4对集成电路不用引脚的解决155.5电源线布置166.结论177.参照文献188.致

5、谢19朗读显示相应的拉丁字符的拼音朗读显示相应的拉丁字符的拼音1. 前 言potel99SE是Protel公司近来致力于Windows平台开发的最新结晶,能实现从电学概念设计到输出物理生产数据,以及这之间的所有分析、验证和设计数据管理。因而今天的Protel最新产品已不是单纯的PCB（印制电路板）设计工具,而是一种系统工具,覆盖了以PCB为核心的整个物理设计。 最新版本的Protel软件可以毫无障碍地读Orcad、Pads、Accel(PCAD)等出名EDA公司设计文献,以便顾客顺利过渡到新的EDA平台。Protel99 SE共分5个模块,分别是原理图设计、PCB设计（涉及信号完整性分析）、自

6、动布线器、原理图混合信号仿真、PLD设计。现如今电路板制作与设计软件经历了从Protel for DOS到Protel 99SE的发展经历，最新还推出了Protel DXP 、Protel 和AltiumDesigner6.0等版本。在Protel系列产品中，Protel99SE以其强大的功能、以便快捷的操作模式和人性化的设计环境，赢得了众多电路板设计员的青睐，成为目前电路板设计的主流产品，是目前影响最大、顾客最多的电子线路CAD软件包之一。Protel99SE最重要的特点就是将电路原理图编辑、电路功能仿真测试、测试PLD设计及印制电路板设计等功能融为一体，从而实现了电子设计的自动化。2. Z

7、igbee的工作原理ZigBee系统是国家掀起的“物联网“产业的核心技术之一，是一种新兴的短距离、低速率无线网络技术，它是一种介于无线标记技术和蓝牙之间的技术方案，重要用于近距离无线连接。由于它近距离、低复杂度、自组织、低功耗、低数据速率、低成本的特点，合用于自动控制和远程控制领域，并能可以嵌入多种设备，其发展前景十分可观！ZigBee系统事实上就是一颗可以让顾客设计控制措施和流程的集成电路芯片。在实际生活中，不同产品有不同需求，不同厂家会有着千奇百怪的控制理念。ZigBee系统的长处就是给片厂家提供了一种通用平台，在这个平台上各个顾客只要根据厂家商定的规则操作就可以实现自己的控制理念与需求。

8、点对点通信是无线传感器网络组网的基本，本设计是基于ZigBee设计的节点对节点间的单向数据收发实验，只用两个节点通信，使用 TinyOS 中的活动消息（ActiveMessage）模型实现点对点通信，网络合同栈中不涉及路由合同。一种Zigbee网络由一种协调器节点、多种路由器和多种终端设备节点构成。2.1ZigBee协调器（Coordinator）它涉及所有的网络信息，是3种设备中最复杂的，存储容量大、计算能力最强。它重要用于发送网络信标、建立一种网络、管理网络节点、存储网络节点信息、寻找一对节点间的路由信息并且不断的接受信息。一旦网络建立完毕,这个协调器的作用就像路由器节点。2.2ZigBe

9、e路由器（Router）它的执行功能涉及容许其他设备加入这个网络，跳跃路由，辅助子树下电池供电终端的通信。一般,路由器全时间处在活动状态,因此为主供电。但是在树状拓扑中,容许路由器操作周期运营,因此这个状况下容许路由器电池供电.。23ZigBee终端设备（End-device）一种终端设备对于维护这个网络设备没有具体的责任,因此它可以睡眠和唤配看它自己选择。因此它能作为电池供电节点。节点启动启动射频收发器与串口通信模块显示菜单选择目的节点号目的地址输入完毕，等待输入要发送的数据发送数据，蓝灯闪烁数据发送完毕，继续等待输入要发送的数据与否选择目的节点号？YN3. 原理图制作3.1软件的启动一般打

10、开Protel99SE的措施有三种：措施一：一般安装完毕Protel99SE软件时，系统会默认在桌面建立快捷方式即“Protel99SE的桌面快捷方式”。措施二：从开始菜单的程序中找到Protel99SE的启动图标，即可启动软件。措施三：进入软件所寄存的硬盘，从Program Files文献夹中找到所需的启动图标运营软件。通过创立一种新的设计数据文献、原理图设计文献、原理图库设计文献、 原理图库设计文献、PCB电路板设计文献和元器件封装库文献来启动相应的编辑器5。3.1.1创立一种设计数据库文献启动Protel 99SE,打开设计浏览器。选用菜单命令【File】/【New】，打开【New De

11、sign Database】（新建设计数据库文献）对话框。在【Database File Name】（设计数据库文献名称）文本框中输入设计文献的名称，文献命名为“MyDesign.ddb”。单击按钮，打开【Save As】（存储文献）对话框，然后将存储位置定位到指定的硬盘空间上。单击按钮，回到新建设计数据库文献对话框，确认各项设立无误后单击按钮，即可创立一种新的设计数据库文献。3.1.2启动原理图编辑器新建一种原理图设计文献或者打开已有的原理图设计文献，就能启动原理图编辑器。双击图标，打开该文献夹，将新建的原理图设计文献放置在该文献夹下。选用菜单命令【File】/【New】，打开【New Do

12、cument】（新建设计文献）对话框。在新建设计文献对话框中单击图标，选中新建原理图设计文献选项，然后单击按钮，新建一种原理图设计文献.将原理图设计文献命名为“MyfirstSch.Sch”。选用菜单命令【File】/【Save All】存储该设计文献，并将该文献放置在目前的设计数据库文献中。3.1.3启动PCB电路板编辑器选用菜单命令【File】/【New】，打开【New Document】对话框。在新建设计文献对话框中单击图标，选中新建PCB设计文献选项，然后单击按钮，系统将会新建一种PCB设计文献. 将PCB设计文献命名为“MyfirstPCB.PCB”。选用菜单命令【File】/【Sa

13、ve All】存储该设计文献。3.1.4启动原理图库编辑器选用菜单命令【File】/【New】，打开新建设计文献对话框。在新建设计文献对话框中单击图标，选中新建原理图库设计文献选项，然后单击按钮，系统将会新建一种原理图库设计文献.将原理图库设计文献命名为“MyfirstSchLib.Lib”。选用菜单命令【File】/【Save All】存储该原理图库设计文献。3.1.5启动元器件封装库编辑器选用菜单命令【File】/【New】，打开新建设计文献对话框。在新建设计文献对话框中单击图标，选中新建原理图库设计文献选项，然后单击按钮，系统将会新建一种元器件封装库设计文献。将原理图库设计文献命名为“M

14、yfirstPCBLib.LIB”。选用菜单命令【File】/【Save All】存储该设计文献。3.2 添加库文献选用菜单命令File/Open，在Protel 99SE的安装目录下找到并选中“Design Exporer 99SE/Examples/LCD Controller。Ddb”，如图1所示。图1 添加库文献对话框单击“打开”按钮，即可将“LCD Controller.Dbd”设计数据库文献打开。3.3 放置/编辑元件图2 放置/编辑元器件对话框打开Protel 99SE，新建文献和选择文献存储途径以及密码等各项设立。“”添加Sim.ddb、Miscellaneous Device

15、s.ddb、Protel DOS Schematiclibeary.ddb。如图2所示。点击原理图设计电路界面，先从Miscellaneous Devices.ddb库中选中电阻RES2，按下Tab键编辑参数和封装好6，如图3所示。图3 元器件参数编辑对话框3.4 布局连线1、运用自身艺术性的设计，是电路的整体布局得以最佳美观。另一方面要让元器件互相接近且不影响背面布线7。避免之后的线路交叉和元器件的移动，影响整块版面的美观效果。在元器件放置过程中，用鼠标点住元器件按下旋转快捷键（如：空格键为逆时针旋转，X为左右翻转，Y为上下翻转，也可以用Tab见编辑参数。2、在完毕每个元器件的引脚封装后，将

16、元器件进行布局，如图4所示。图4 放置元器件图3、元件布局完毕后，点击工作栏中的画线图标，根据设计好的电路对各个元件进行连接（根据电路图进行连接）电路连好时在对电路进行检查看看有无元器件漏连8，如图5所示，检查完毕后对该电路进行生成网络表格。3.5 生成电路图各项报表3.5.1创立网络表格文献在Protel 99SE中，网络表格文献是连接原理图设计和PCB设计的桥梁和纽带，是PCB自动布线的根据，在PCB编辑器中，当同步载入元件出错时，运用网络表格文献可以迅速进行查错9。打开生成网络表格文献的原理图设计文献。(1)选用菜单命令Design/Create Netlist(2)执行网络表格文献生成

17、命令之后，系统会弹出生成网络表格文献选项设立对话框。(3)设立好个选项之后单击OK按钮，系统将自动生成网络表格文献，并打开网络4、(4)表格文本编辑器。3.5.2生成元器件自动编号报表文献当原理图设计好之后，由于设计的因素需要对原理图进行修改，成果会将电路中的某些多余功能删除，同步相应的元件也会被删除，从而导致电路图中元器件的编号不持续，并有也许影响到背面的电路板的装配合调试工作10。这种状况在原理图设计的初期常常发生，当浮现这种状况时，一般需要对原理图设计进行重新编号。运用系统提供的元器件自动编号功能对整个原理图上设计的元器件进行重新编号，既省时又省力，特别合用于元器件数目众多的电路设计。在

18、对原理图设计文献进行自动编号的同步，系统将会生成元器件自动编号报表文献4. PCB 板 制 作4.1 创立设计文献和装载网络表原理图设计完毕之后，就要进入电路板设计的第二个阶段了，即PCB电路板设计11。PCB电路板设计是在PCB编辑器中完毕的，因此在进行PCB电路板设计之前。需要创立一种空白的PCB设计文献。 然后进入PCB的工作界面如图6所示。图6 PCB工作界面4.1.1在PCB编辑器中选用菜单命令Design/Lode Nets4.1.2在载入网络表对话框中单击Browse按钮，打开选择网络表文献对话框12，如图7、图8所示。图7 打开网络表文献对话框图8 生成网络表对话框4.2布局元

19、器件布局分为两种13：自动布局和手动布局。在PCB编辑器中选中TOOLS/Auto Placement/Auto Placer，生成如图9所示的元器件布局图。4.3布线自动布线通过自动布线器参数设立后，便可以自动布线了，根据实际需要，既可以对整体进行布线，也可以对指定的区域、网络、元器件进行布线14，通过自动布线即可得到如图10所示。5. 注意事项5.1 地线设计 5.1.1单点接地与多点接地的选择。在低频电路中，信号的工作频率不不小于1MHz时，它的布线和元器件的电感影响较小，而接地电路形成的环流对干扰影响较大，因而屏蔽线采用一点接地。当信号工作频率不小于10MHz，导线阻抗变得很大，此时应

20、尽量减少地线阻抗，需采用就近多点接地法。5.1.2数字、模拟电路分开。若电路板上既有高速逻辑电路，又有线性电路，应使她们尽量分开，而两者的地线不能相混，应分别与电源端地线相连，要尽量地加大线性电路的接地面积。对A/D、D/A类器件，数字部分与模拟部分宁可绕过也不要交叉。5.1.3接地线尽量加粗。若接地线很细，接地电位则随电路的变化而变化，导致它的信号电平不稳定，抗噪声性能变差。因此，应将地线条加粗，使它能通过3倍于印刷电路板的容许电流。如有也许，接地线宽以在2mm以上为好15。 5.2 去耦电容布置 在印刷电路板的各个核心部位配备去耦电容应视为印刷电路板设计的一项最有效的抗干扰措施，对提高整机

21、系统的可靠性、整体性能指标均有十分明显的效果。应引起电路印刷板设计者的足够注重。 （1）原则上每个集成电路芯片的电源进线端都应安顿一种0.01F的陶瓷电容器，如果印刷电路板空隙小装不下时，可在每48个芯片的电源进线端安顿1个110F的低噪声钽电容器。由于钽电容器高频阻抗特别小，在500千赫范畴内阻抗不不小于1，并且漏电流很小（0.5A如下）。（2）对于抗噪声能力弱，关断时电位变化大的器件和ROM、RAM存储器件，应在芯片的电源线（VCC）和地线（Gnd）间直接接入去耦电容。 （3）电容引线不能太长，特别是高频旁路电容不能带引线。 （4）按钮、继电器、接触器等部件在操作时也许会产生火花，必须用电

22、路加以吸取。 （5）许多数据解决器件均有两个内部不相连的地线，即模拟地和数字地，但这两个地又必须在一点相连。由于电流流过地线上的回路电阻及干扰的影响，在系统的接地点和器件的地之间也许会有几百毫伏的电压。由于电源电流和逻辑门电流未按统一途径进入回路，因此将使模拟信号的转换浮现测量误差。为了克服此类由于地线及回路引起的测量误差，故在大容量的电容（10F以上）并联一种0.1F的小电容是非常有效的。电容并联在逻辑电源和数字地（DGND）之间及正负模拟电源与模拟地（AGND）之间。5.3 布线应注意的问题 （1）连线时不要画成一段一段的，一条直线最佳始终画通。 （2）不用的地方都用地填充，做成网格状。

23、（3）地线多走横向，电源线多走纵向。 （4）地的走线方向与集成电路的方向垂直，以减小短路的也许。 （5）时钟发生器尽量接近该时钟器件。石英晶体振荡器的外壳要接地，石英晶体的下面以及对噪声敏感的器件下面不要走线。用地线将时钟区圈起来，时钟线尽量要短（6）印刷板尽量使用弧形线，而不用90折线，以减少高频信号对外的发射与耦合。（7）时钟、总线、电选信号要远离线和接插件。 （8）模拟电压输入线、参照电压端要尽量远离数字电路信号线，特别是时钟。 （9）闲置不用的运放正输入端接地，负输入端接输出端。 （10）对噪声敏感的线不要与大电流、高速开关线平行。 （11）任何信号都不要形成环路，如果不可避免，应让环

24、路尽量小。 （12）高速线要短和直。 5.4对集成电路不用引脚的解决 在设计印刷板电路图时，对于有些集成电路不用的引出端的解决也很重要。悬空的输入端易受干扰。一般对于门电路可用集中解决措施。（1）将未使用的引出端通过一种2k左右的电阻接5V的电源，使其处在高电平。（2）将未使用的引入端和使用的输入端并接起来。（3）若同块集成电路有未使用的与非门，可将其接地，其输出接至别的与非门的未使用的输入端16。要是与门则应接高电平，输出高电平再接至别的门的未使用的输入端。 对于触发器，当置位端和复位端不用时，均应接高电平（如5V），CP端不用时应接低电平。当用长线从外电路引入信号时，应用施密特电路进行整形

25、，或印板中前一级有RC积分电路时，后级也要用施密特电路进行整形。5.5电源线布置 布电源线时，除了要根据电流的大小，加粗导线宽度外，还要使电源线、地线的走向与数据传递的方向一致，以增强其抗噪声的功能。6. 结论通过对Protel的应用和应用注意事项的简介，从而更清晰地理解到其在电路设计中给使用者带来了很大的以便。纯熟掌握Protel软件,将极大提高电子线路的设计质量和效率，节省了大量的人力物力。7. 参照文献1 胡烨，姚鹏翼，蒋思敏.protel 99 se 电路设计与仿真教程M.1版.北京：机械工业出版社，：1-115.2 林刚，常用电子元器件M.2版.北京：机械工业出版社，：20-152.

26、3 丁宁, 电子信息技术专业英语M.3版.北京：械工业出版社，：4-145.4刘志民.电路分析M.2版.西安：西安电子科技大学出版社，：23-48.5胡宴如.模拟电子技术M.4版.京：高等教育出版社，:35-112.6杨志忠.数字电子技术M.4版.高等教育出版社，：15-95.7段吉海.高频电子电路M.3版.重庆大学出版社：20-25.8张伟,王力.Protel99SE基本教程M.2版.出版社，:100-120.9赵志刚,吴海彬.Protel99se实用教程M.2版：清华大学出版社，:40-45.10唐俊翟，冯军勤.Protel99se应用实例教程M.1版.冶金工业出版社，:49-54.11孙

27、燕,韩晓东.Protel99se实用培训教程M.2版.机械工业出版社，:78-89.12尹勇.Protel99se电路设计入门与进阶M.2版.科学出版社，:88-98.13余家春 Protel99SE电路设计使用教程M.1版.北京：中国铁道出版社，:l2.14李强.PCB板缺陷自动检测技术的分析研究D.安徽：合肥工业大学，：118-205.15张利,高永英,汪浩,吴国威.PCB板检测中的定位研究J.北京：中国图象图形学报，1999：120-140.16王洪,王石刚,徐威,于新瑞,杨汝清.基于分形特性的PCB机器视觉定位M.2版.上海：上海交大学报，：201-220.8. 致 谢毕业论文暂告收尾，这也意味着我在广州大学华软软件学院的两年的学习生活既将结束。回眸既往，自己毕生最珍贵的时光能于这样的校园之中，能在众多学富五车、才华横溢的教师们的熏陶下度过，实是荣幸之极。在这两年的时间里，我在学习上和思想上都受益非浅。这除了自身努力外，与各位教师、同窗和朋友的关怀、支持和鼓励是分不开的。 在此，我们特别要感谢胡伟教师。从论文的选题、文献的采集、框架的设计、构造的布局到最后的论文定稿，从内容到格式，从标题到标点，她都费尽心血。没有胡教师的辛勤栽培、孜孜教导，就没有我论文的顺利完毕。最后我还要感谢电子系各任课教师和各位同窗，与她们的交流使我受益颇多。