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Proteus是最完善的从电路设计、仿真到PCB（印制电路板）设计完成的EDA工程系统。它具有独一无二的单片机/嵌入式系统仿真功能和易操作、高效的PCB设计系统。本书从实验、实践、实用角度出发，重点叙述Proteus系统中进行从ISIS电路设计到ARES PCB设计。书中有大量来自教学、生产的实例，引领读者快速掌握Proteus电路及PCB设计。本书共16章，涵盖Proteus快速入门、工作环境设置、各种对象的操作、多页层次电路设计、元件模型与封装的制作、库管理、自动和手工布局布线、覆铜、3D预览、PCB生产文件的导出和打印、单层及多层板设计方法等。本书内容新颖实用，叙述深入浅出，可作为高校电子线路CAD、PCB设计课程的教材或教学参考书、电子产品设计工程人员的设计参考书，也可作为Proteus培训教材、Proteus爱好者的自学参考书。

第1章  TEUS概述和PROTEUS设计快速入门	1
1.1  PROTEUS概述	1
1.1.1   PROTEUS结构体系	1
1.1.2  PROTEUS电子设计系统的设计流程	2
1.1.3  PROTEUS ISIS窗口与特性	2
1.1.4  ARES窗口与特性	4
1.2  PROTEUS设计快速入门（电路设计、仿真、PCB设计）	6
1.2.1  RC桥式振荡器及其元件	6
1.2.2  RC桥式振荡器的电路设计（ISIS）	6
1.2.3  RC桥式振荡器的PCB设计（ARES）	11
1.2.4  RC桥式振荡器PCB的3D视图	13
1.2.5  RC桥式振荡器PCB生产文件的输出	14
1.3  实践1：“数字电路彩灯装置”的PROTEUS设计	14
1.3.1  实践任务	14
1.3.2  实践参考	15
第2章  PROTEUS ISIS电路设计基础	18
2.1  ISIS系统设置	18
2.1.1  设置显示选项	18
2.1.2  设置环境	19
2.1.3  设置快捷键	19
2.1.4  设置路径	20
2.1.5  设置图纸大小	21
2.1.6  设置文本编辑器	21
2.1.7  恢复默认设置	22
2.2  ISIS视图查看	22
2.2.1  刷新、网格显示、伪原点和光标形状	22
2.2.2  以光标点为中心显示、放大、缩小	23
2.2.3  开、关工具条显示	24
2.3  主要操作模式	24
2.4  可视化助手	25
2.5  ISIS电路设计的基本操作	26
2.5.1  从库中查找和选取元件	26
2.5.2  放置、替换元件	29
2.5.3  选中对象与取消选中	30
2.5.4  复制、粘贴、删除对象	31
2.5.5  放置、删除终端	32
2.5.6  编辑对象属性	33
2.5.7  移动、转向和对齐对象	34
2.5.8  电气连线操作和总线操作	35
2.5.9  结点操作	37
2.5.10  标签操作	38
2.5.11  脚本操作	38
2.5.12  编辑区右键快捷操作	39
2.6  实践2：“篮球竞赛30秒倒计时装置”的ISIS 电路设计	41
2.6.1  实践任务	41
2.6.2  设计参考	41
第3章  PROTEUS ISIS电路设计进阶	44
3.1  模板设计	44
3.1.1  电路图全局风格设置	44
3.1.2  母页设计	50
3.1.3  将母页保存为设计模板	58
3.1.4  装载设计模板	58
3.1.5  导入其他电路图的模板	59
3.2  属性分配工具和查找、选中工具	61
3.2.1  属性分配工具PAT对话框	61
3.2.2  PAT操作类型	61
3.2.3  PAT应用模式	62
3.2.4  PAT应用实例	62
3.2.5  查找选中工具Search and Tag	64
3.2.6  属性分配工具和查找、选中工具的联合应用	65
3.3  对象选择器操作	66
3.3.1  清理未用元件	66
3.3.2  更新元件	67
3.3.3  选中当前页的所有实体	67
3.3.4  查看某类元件的封装	67
3.3.5  自动隐藏对象选择器	68
3.4  全局标注与查看帮助	68
3.4.1  全局标注	68
3.4.2  查看帮助	68
3.5　使用设计浏览器	69
3.5.1  打开浏览器	69
3.5.2  浏览器中的工具条	70
3.5.3  浏览器中的符号	71
3.5.4  元件浏览模式	71
3.5.5  网络浏览模式	71
3.5.6  从浏览器查看电路图	72
3.5.7  从浏览器查看PCB设计	73
3.6　实践3:“数字模拟电路的电子时钟”的ISIS电路设计	74
3.6.1  实践任务	74
3.6.2  实践参考	74
第4章  PROTEUS ISIS电路多页设计	76
4.1  多页设计的基本概念	76
4.1.1  多页设计与多页设计的两种类型	76
4.1.2　与多页设计有关的菜单命令和工具按钮	77
4.2  多页平行设计实例──“单片机控制的流水灯”设计	78
4.2.1 “流水灯”原理图及使用元件	78
4.2.2 “流水灯”多页平行设计	78
4.2.3  多页平行设计的仿真	80
4.3  层次电路设计实例──“简易数字电路电子琴”设计	81
4.3.1 “电子琴”电路原理图与使用元件	81
4.3.2 “电子琴”层次电路设计中的“子电路”设计	82
4.3.3 “电子琴”层次电路设计中的“模块元件”设计	84
4.3.4　有“子电路”、“模块元件”的“电子琴”电路设计	87
4.3.5  有“子电路”、“模块元件”的“电子琴”仿真	87
4.4  设置元件、子页为非PCB输出	89
4.4.1  设置某个子页为非PCB输出	89
4.4.2  设置所有子页为非PCB输出	89
4.4.3  设置元件为非PCB输出为	90
4.5  实践4：“净水机控制板”电路的ISIS多页设计	90
4.5.1  实践任务	90
4.5.2  实践参考	91
第5章  Proteus库及元件、符号模型制作基础	94
5.1　PROTEUS 库	94
5.1.1  库结构	94
5.1.2  库管理	94
5.2  制作元件模型	99
5.2.1  模型分类和制作元件模型流程	99
5.2.2  制作元件模型命令、按钮和可视化封装工具	100
5.2.3  制作单组件元件模型（以制作60进制计数器模型为例）	102
5.2.4  制作同类多组件元件（以制作7436模型为例）	109
5.2.5  制作异类多组件元件（以制作7431模型为例）	112
5.2.6  制作带总线引脚的器件（以74LS373.BUS为例）	114
5.2.7  制作模块元件	116
5.2.8  具有外部模块的元件	117
5.2.9  电源引脚处理	118
5.2.10  元件分解与重建	118
5.3  制作符号模型	119
5.3.1  图形符号	119
5.3.2  制作终端	120
5.3.3  制作模块端口	121
5.3.4  制作引脚	121
5.3.5  用符号组合新符号	122
5.4  实践4：“4排阻”模型制作	122
5.4.1  实践任务	122
5.5.2  实践参考	122
第6章  BOM、ERC、网表	125
6.1  元件清单报表（BOM）	125
6.1.1  元件清单报表（BOM）格式及报表扩展名	125
6.1.2  BOM格式	125
6.1.3  BOM格式设置	128
6.1.4  BOM配置脚本导入、导出	131
6.1.5  由BOMPARTx属性对BOM添加部件	132
6.2  电气检测报表ERC	134
6.2.1  ERC操作与保存	134
6.2.2  ERC错误信息	134
6.3  网络报表	135
6.3.1  网络名规则	135
6.3.2  全局网络	136
6.3.3  电源网络	136
6.3.4  网表编译器设置	139
6.3.5  网表格式	140
6.3.6  SDF网表实例	140
6.3.7  常见的网表错误	142
6.4  实践4：生成“数字彩灯”的各种报表文件	142
6.4.1  实践任务	142
6.4.2  实践参考	142
第7章  电路设计文件类型及图纸输出	145
7.1　文件类型	145
7.2　导入/导出电路设计块	146
7.3　电路设计图纸输出	147
7.3.1  位图输出	147
7.3.2  图元输出	149
7.3.3  DXF输出	150
7.3.4  EPS输出	151
7.3.5  PDF输出	151
7.3.6  向量输出	151
7.4　打印输出	152
7.4.1  打印机设置	152
7.4.2  打印设置	153
7.5  实践4：“30秒倒计时电路”图的输入/输出	155
7.5.1  实践任务	155
7.5.2  实践参考	155
第8章  ARES PCB基本设置	157
8.1　ARES PCB设计环境	157
8.1.1  进入ARES	157
8.1.2  ARES窗口	157
8.1.3  工具条及工具按钮	158
8.2　PCB板层结构及术语	159
8.2.1  PCB板层结构	159
8.2.2  层	160
8.2.3  封装及其他对象	161
8.2.4  设计单位说明	162
8.3　ARES系统设置	163
8.3.1  工作区设置	163
8.3.2  工作环境设置	163
8.3.3  显示设置	164
8.3.4  模板设置	164
8.3.5  过滤器设置	166
8.3.6  网格设置	166
8.3.7  路径、快捷键设置	167
8.3.8  层及层对设置	168
8.3.9  默认的设计规则设置	168
8.3.10  恢复默认设置	169
8.4　实践8：ARES系统的基本设置	169
8.4.1  实践任务	169
8.4.2  实践参考	169
第9章  ARES PCB设计环境与基本操作	171
9.1　ARES PCB基本设计环境	171
9.1.1  层的显示、颜色、切换	171
9.1.2  选择过滤器	172
9.1.3  状态栏	172
9.1.4  坐标单位与栅格	173
9.1.5  光标、原点、坐标	174
9.2　PCB设计的基本操作	175
9.2.1  编辑区右键快捷操作	175
9.2.2  封装操作	176
9.2.3  焊盘操作、新建焊盘	178
9.2.4  过孔操作、新建过孔	183
9.2.5  基本布线操作	184
9.2.6  ARES中的2D对象操作	189
9.2.7  Search and Tag（查找与选中）工具	191
9.2.8  Auto Name Generator（自动编号）工具	193
9.2.9  块操作	193
9.2.10  对象选择器中的操作	194
9.2.11  文件操作	195
9.3  实践9：手工设计“555时基电路”PCB图	196
9.3.1  实践任务	196
9.3.2  实践参考	196
第10章  封装库与封装制作	198
10.1　封装库与封装管理	198
10.1.1  封装库的组成	198
10.1.2  封装库管理	198
10.1.3  从新封装更新旧封装	200
10.1.4  清理未用的封装	200
10.2　封装编辑、制作及其3D预览	200
10.2.1  编辑封装、将RES40改为RES20	200
10.2.2  制作表贴封装SQFP44-0812	202
10.2.3  制作通孔封装4PIN-BUT	206
10.3  实践10：制作4脚按钮封装	210
10.3.1  实践任务	210
10.3.2  实践参考	210
第11章  网表	211
11.1  装载、清除网表	211
11.1.1  各种状态下装载网表	211
11.1.2  清除网表	213
11.2  飞线与力向量	213
11.2.1  动态飞线	213
11.2.2  飞线模式下的操作	213
11.2.3  力向量	214
11.3  引脚、门交换	214
11.3.1  手工交换	215
11.3.2 自动交换命令	216
11.3.3  因引脚、门交换而更新电路图	216
11.4　布线网络类	216
11.4.1 自定义网络类	216
11.4.2  用Bridge线型连接不同的网络	218
11.5  从ARES回注到ISIS	218
11.6  在ARES中导出/导入网表	219
11.6.1  在ARES中导出网表	219
11.6.2  导入其他格式网表到ARES	219
11.7  实践11：飞线、布线与网表操作	220
11.7.1  实践任务	220
11.7.2  实践参考	220
第12章  PCB设计规则、布局、布线	221
12.1  PCB设计规则管理器	221
12.1.1 设计规则页	221
12.1.2  网络类型页	222
12.2  PCB布局	224
12.2.1  PCB板框	224
12.2.2  手工布局	225
12.2.3  自动布局	225
12.2.4  布局实例	227
12.3  自动布线器	228
12.3.1  自动布线器原则技术和自动布线器对话框	228
12.3.2  自动布线模式	229
12.3.3  自动布线器的设计规则	232
12.3.4  自动布线冲突处理	232
12.3.5  自动布线命令按钮	232
12.4  PCB 设计实例	232
12.4.1 “可编程电源（PPSU）”的PCB设计	232
12.4.2 “简易电子秒表”的PCB设计	237
12.5  实践12：“流水灯”的PCB设计	242
12.5.1  实践任务	242
12.5.2  实践参考	242
第13章  CRC、DRC检测与覆铜	245
13.1  CRC与DRC检测	245
13.1.1  CRC检测	245
13.1.2  DRC检测	246
13.2  覆铜	247
13.2.1  菜单覆铜命令	247
13.2.2  工具按钮覆铜命令	247
13.2.3  覆铜编辑框	248
13.2.4  覆铜操作	250
13.3  实践13：覆铜练习	252
13.3.1  实践任务	252
13.3.2  实践参考	252
第14章  3D视图	255
14.1  3D视图查看与设置	255
14.1.1  3D预览窗口	255
14.1.2  3D视图按钮与命令	255
14.1.3  3D平移、旋转预览	256
14.1.4  3D预览设置	257
14.2  3D模型及帮助文件	259
14.3  3D预览时的文件操作	260
14.4  实践14:3D预览操作	260
14.4.1  实践任务	260
14.4.2  实践参考	260
第15章  ARES PCB图形、生产文件的输出	261
15.1  ARES输出菜单	261
15.2  图形文件输出及打印	261
15.2.1  图形文件输出	261
15.2.2  打印输出	266
15.3　PCB生产文件输出	267
15.3.1  CADCAM输出命令	267
15.3.2  数控钻孔输出	269
15.3.3  erber视图	270
15.3.4  拾放文件	271
15.3.5  测试点信息文件	272
15.3.6  ODB++输出	273
15.3.7  拼板	275
15.4　实践15：图形、文件输出	276
15.4.1  实践任务	276
15.4.2  实践参考	276
第16章  综合设计实例	281
16.1　单面PCB设计—净水机控制板设计	281
16.1.1  净水机板电路设计和PCB设计准备	281
16.1.2  净水机板PCB设计规则设置、布局	285
16.1.3  净水机板PCB布线、覆铜、3D预览	286
16.2　双面PCB设计—多功能实验板设计	288
16.2.1  实验板电路设计和PCB设计准备	288
16.2.2　实验板PCB设计规则设置、布局	292
16.2.3  实验板PCB布线、覆铜、3D预览	293
16.3　4层PCB设计—数字温度计控制板设计	295
16.3.1  温度计原理电路设计	296
16.3.2  制作并联4数码管封装	296
16.3.3  指定封装、PCB设计准备	298
16.3.4  温度计板PCB设计规则设置	300
16.3.5  温度计板的PCB布局	300
16.3.6  温度计板PCB布线、覆铜、3D预览	303
16.4  SMT、通孔混合安装的PCB设计—热电偶温度仪控制板设计	304
16.4.1  温度仪板电路设计和PCB设计准备	304
16.4.2  温度仪板PCB设计规则设置	306
16.4.3  温度仪板PCB布局、布线	307
16.4.4  温度仪板PCB覆铜、3D预览	309
附录  PCB元器件封装	310
参考文献	332

序

    Proteus是英国Labcenter 公司研发生产的最经济、功能最完善的电子设计自动化（EDA）系统；由于其支持众多处理器与电路的协同仿真，已经得到高校师生、单片机开发者的广泛认同。
    其实Proteus除了有强大的电路仿真及嵌入式系统仿真的功能外，其PCB（印刷电路板）设计能力也是世界级的。其PCB设计模块可以和仿真模块无缝对接，实现了从电路到PCB的完整设计。还可以在设计PCB时回注修改原理图设计，实现两者在总体设计上的一致。
    我们支持的基于 Proteus的单片机仿真的参考书与教材已经出版很多本了，但很多Proteus的使用者和爱好者联络我们，表达对Proteus 中的ARES PCB设计功能的热爱，希望有这类书籍出版。非常感谢书作者周灵彬、任开杰和书审定者张靖武教授，经过他们半年多的努力出版了这本深入介绍Proteus 从原理布图到PCB设计技巧的书籍，这也是在中国第一本专门介绍Porteus PCB设计的书籍，希望本书籍能对广大的Proteus用户、爱好者、PCB设计者以帮助，随心所欲体验Proteus PCB设计的强大性能。
    本书是英国Labcenter 公司授权在中国地区出版的PROTEUS书籍。
    如果读者需要了解有关PROTEUS的更多信息和资料，请与Labcenter中国地区（包括台港澳）独家总代理的广州市风标电子技术有限公司联系。
    E-mail:marketing@windqay.cn
    Http://www.windway.cn


                        前        言

    PROTEUS是英国Labcenter electronics公司研发的包含单片机/嵌入式应用系统仿真独特功能的电子设计自动化（EDA）系统。它主要由ISIS电路设计与仿真平台、PROSPICE模数混合仿真器、VSM单片机/嵌入式系统协同仿真和ARES PCB（印刷电路板）设计构成。它真正实现了从概念到产品的完整的工程设计过程。
    PROTEUS已在全球企业界、教育界获得了广泛的应用。拥有摩托罗拉（Motorola）、索尼（Sony）、飞利浦（Philip）、福特 (Ford)、北京博晖创新光电技术股份有限公司等众多企业用户；拥有斯坦福（Stanford）、剑桥（Cambridge）、清华大学、上海交大、香港理工、澳门大学等数千所大学用户。    
    本书从实验、实践、实用角度出发，重点叙述在PROTEUS中进行从ISIS电路设计到ARES PCB设计。其中，ISIS电路设计是ARES PCB设计的基础；ARES是PCB的设计平台。
    Proteus ARES PCB技术先进。它有两项先进的原则技术：
    （1）基于“形状”的自动布线。它明显提高了布线效率和布通率。
    （2）冲突减少运算法则。它提供了多路径基于成本冲突减少运算法则的适应于网络自然流的布线方案。实践证明：它可满足从简单到复杂、从低密度到高密度和高速约束的需要；即便是复杂的高密度PCB设计也可达到高布通率。
    Proteus ARES PCB功能强大。它是基于高性能网表的设计系统。例如：
    （1） 16个铜箔层、2个丝印层、4个机械层、板界层、禁止布线层、阻焊层和锡膏层；
    （2） 高级自动布线系统，有全自动布线、脚本化布线、交互式布线等模式；
    （3） 理想的基于网表的手工布线系统；
    （4） 自动生成飞线和力向量，可手工添加飞线以便自动布线；
    （5） 拖放飞线实现引脚交换、门交换；
    （6） 连通检查CRC和实时的设计规则检查DRC；
    （7） 双面布线SMD元件。
    Proteus ARES PCB操作方便、直观，易学易掌握。例如：
    （1）操作可视化、人性化，文件管理简洁、自动化；
    （2）丰富多彩的元件库、封装库，目前，元件模型超过五万，元件封装接近五千；
    （3）支持多种PCB输出格式，包括传统的Gerber格式和最新最先进的工业标准的ODB++格式；
    （4）逼真的3D视图预览，包括元件封装、PCB板、PCB裸板的3D预览。可及时调整元件封装、PCB布局、PCB布线等，以达到最佳的设计。
    本书共十六章和一个附录。第1～13章、第16章由周灵彬撰写并负责全书策划统稿，第14、15章和附录由任开杰撰写。孙维根、武玉坤、应伟科等参与了部分章节中实践内容的验证工作。
    享受政府特殊津贴并任PROTEUS应用中国地区专家组组长的张靖武教授对全书进行了审定。张靖武教授在审定中提出了许多指导性建议，我们表示由衷的感谢。
    本书实践性、实用性强，有大量来自教学、生产中的实例。可作为高校电子线路CAD、PCB设计课程的教材或教学参考书；可作为电子产品设计工程人员的设计参考书；可作为PROTEUS培训教材；也可作为PROTEUS爱好者的自学参考书。
    由于作者水平有限，望广大读者对书中不足、不妥之处批评、指正。

												 	                                  周灵彬  任开杰

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基于Proteus的电路与PCB设计