2.2　原理图的设计方法与步骤

为了更直观地说明电路原理图的设计方法和步骤，下面就以图2-2所示的简单电路为例，介绍PROTEUS ISIS电路原理图的设计方法和步骤。

2.2.1　创建新设计文档

首先进入PROTEUS ISIS编辑环境。

单击“File”→“New Design”，在弹出的模板对话框中选择“DEFAULT”模板，并将新建的设计保存在F盘根目录下，保存文件名为“New Project”。“New Project”设计文档如图2-3所示。

2.2.2　设置工作环境

下面对工作环境进行设置。这里只介绍常用的一些设置。

（1） 图纸大小设置： 单击“System”→“Set Sheet Sizes”，在出现的对话框中选中 A4的单选框，单击“OK”按钮确认，即可完成图纸大小的设置，如图2-4所示。

（2） 设置图纸颜色： PROTEUS中的原理图图纸一般默认为灰色，有些时候为了打印或美观，可以将图纸底色设置为白色或其他颜色，单击“Template”→“Set Design Colours”，出现如图2-5所示的界面。

这里将图纸颜色设置为白底，即单击“Paper Colour”，选取白色后单击“OK”按钮即可，如图2-6所示。

（3） 可视化工具： PROTEUS ISIS具有友好的用户界面及强大的原理图编辑功能。在PROTEUS ISIS原理图编辑窗口，系统提供了两种可视工具。

·当光标掠过元器件、符号、图形等对象时，将出现围绕对象的虚线框，如图2-7所示。

·光标对界面具有智能识别功能，即光标会自动根据相应功能改变其显示式样。

光标掠过元器件出现虚线框，以提示用户可对当前元器件进行操作，而不同样式的光标则提示用户在当前位置单击将会出现不同的操作。

不同样式的光标代表用户可进行的不同操作如下：

——标准指针：用于选择操作模式。

——放置指针：单击鼠标左键放置对象。

——“热”画线指针：单击鼠标左键，开始画线或结束画线。“热”指在用光标连接电路时，在电路中可放置“线”起始点或结束点的位置。

——“热”画总线指针：单击鼠标左键，开始画总线或结束画总线。“热”指在用光标连接电路时，在电路中可放置“总线”起始点或结束点的位置。

——选中指针：当对象上出现此图标后，单击鼠标左键，对象被选中。

——选中移动指针：当对象上出现此图标后，按下鼠标左键并拖动光标，对象可被拖动到期望的位置。

——连接线移动指针：此光标样式出现在线段上。当线段上出现此图标后，按下鼠标左键并拖动光标，线段可被拖动到期望的位置。

——属性分配工具指针：当出现此图标时，单击鼠标左键可为对象分配属性。（使用“Tool”→“Property Assignment Tool”时将出现此样式的光标。）

其他样式的光标及其功能将在电路绘制中介绍。

2.2.3　查找元器件

在查找元器件前，首先要了解一下PROTEUS库，PROTEUS库包括元器件库、符号库、封装库。对应每个库，又分为系统库和用户库。系统库为只读，不能进行添加或删除对象操作；用户库可读可写，能添加对象或删除对象。这里只讲元器件库。

元器件根据能否仿真，又可以分为仿真模型和非仿真模型。非仿真模型是为PCB设计的，若设计能仿真的电路，则电路中的元器件必须具有仿真模型。在PROTEUS ISIS编辑窗口查找元器件的方法如下。

绘制原理图的首要任务是从元器件库选取绘制电路所需的元器件。

PROTEUS ISIS提供了两种从元器件库选取元器件的方法。

1.直接查找

单击对象选择器顶端左侧的“P”按钮，如图2-8所示。

或使用库浏览图标的键盘快捷方式P（在英文输入法下）。

或在原理图编辑窗口单击鼠标右键，将弹出右键菜单，在其中单击“Place”→“Component”→“From Libraries”。

执行上述任一操作，都将弹出如图2-9所示的元器件库浏览对话框。

在元器件库查找期望的元器件。PROTEUS ISIS提供了多种查找元器件的方法。当原理图给出元器件名时，在“Keywords”区域输入元器件名，如“BATTERY”，在“Showing local results”区域中将显示出元器件库中的元器件名称或元器件描述中带有“Battery”的元器件，如图2-10所示。

此时用户可根据元器件所属类别、子类及生产厂家进一步查找所需元器件，如图2-11所示。

在“Showing local results”列表区单击鼠标右键，将弹出右键菜单，如图2-12所示。

选择相应的选项将在“Showing local results”列表区的标题栏中增加相应的元器件信息，如勾选“Manufacturer”（生产厂家）选项，如图2-13所示。

此时在“Showing local results”列表区将增加“Manufacturer”的信息，如图2-14所示。

在结果列表的所需的元器件“BATTERY”上双击，元器件将出现在对象选择器中，如图2-15所示。

下面介绍一下选取元器件的其他方法，以选取LAMP（指示灯）、CAPACITOR（电容）、RESISTOR（电阻）、NPN（晶体管）和BUTTON（触电开关）为例。

·通过相关关键字选取元器件：在“Keywords”区域输入“LAMP”，此时“Showing local results”列表区将出现如图2-16所示的信息。

选取其中的“LAMP”即可满足电路设计要求。

·按照元器件的逻辑命名习惯查找元器件：在“Keywords”区域输入“CAPACITOR”，此时在“Showing local results”列表区将出现如图2-17所示的信息。

用户可以按照此方法依次搜索元器件RESISTOR（电阻）、NPN（晶体管）和BUTTON（触电开关）以满足电路设计要求。

·通过索引系统查找库元器件。当用户不确定元器件的名称或不清楚元器件的描述时，可采用这一方法。先清除“Keywords”区域的内容，然后选择“Category”目录中的“Resistors”类，如图2-18所示。

2.复合查找方式

首先在“Keywords”区域输入“2K2”，然后选择“Category”目录中的“Resistors”类，如图2-19所示。

此时将在“Showing local results”列表区出现如图2-20所示的信息。

采用上述方法，用户可以快速找到设计电路所需元器件。

3.相关说明

· 库元器件查找结果列表： 软件将查找与查找条件相匹配的元器件名、元器件，并将其显示在列表中。在框中找到元器件后，可以单击该元器件，从弹出的选择列表菜单中取舍各项显示与否（见图2-21），如分类、子类、厂家等。

· 结果排序： 单击搜索列表上方的列标题，如Device（元器件名）、Library（库名）等，则相应列表对搜索结果按字母顺序排序，如图2-22所示，Library（库）以字母顺序排列。

· 仿真模型： 若电路设计需要仿真，则元器件需要有仿真模型，这时如果勾选“Show only parts with models？”，则查找结果只显示有仿真模型的元器件，如图2-23所示。

例图原理图的元器件名称、所属类、所属子类如表2-1所示。

2.2.4　在PROTEUS ISIS编辑窗口中放置元器件

将添加到对象选择器中的元器件放置到PROTEUS ISIS编辑窗口。

1.放置元器件

在PROTEUS ISIS编辑窗口中放置元器件的步骤如下：

·设置PROTEUS ISIS为元器件模式，即元器件图标被选择，如图2-24所示。

·在对象选择器中，单击“BATTERY”，即选中BATTERY元器件，此时在预览窗口出现所选元器件的外观，同时状态栏显示对象选择器及预览窗口的状态，如图2-25所示。

预览窗口中不仅显示元器件的外观，也显示元器件的方向。用户可使用旋转按钮或翻转按钮改变元器件的方向，如图2-26所示。

图2-26所示的预览窗口中显示的元器件为执行顺时针旋转后的方向。

将光标移向编辑窗口，并单击，此时电源轮廓出现在光标下方，如图2-27所示。

这一轮廓将随着光标在编辑窗口中移动。

在期望放置的位置单击，元器件将被放置到编辑窗口中的该位置，如图2-28所示。

2.其他元器件的放置

在图2-2中，R1电阻为垂直放置，因此首先放置一垂直放置的电阻。

在对象选择器中选择“RESISTOR”，此时在预览窗口出现如图2-29所示的电阻外观。

在编辑窗口期望放置R1电阻的位置双击，R1电阻将被放置到对应位置，如图2-30所示。

在移动标记对象时，可使用小键盘区的按钮“+”“-”旋转对象。按照上述方式放置其他元器件，元器件放置完成如图2-31所示。

2.2.5　元器件的替换

若要用另一元器件代替已放置好的元器件，则可以将另一元器件拖动到该元器件上，且保证有一个引脚正好重叠，此时单击将会出现如图2-32所示的界面，单击“Replace”按钮即可完成替换。

2.2.6　元器件的选中、复制、粘贴、对齐操作

1.元器件的选中

1）单个元器件的选中

将光标移到对象上，当元器件被包围、以高亮状态显示且光标变为手型时，单击，单个元器件被选中，如图2-33所示，“BATTERY”已被选中。

2）多个元器件的选中

按住Ctrl键，将光标逐个移到要选中的元器件上且光标变成手型时，单击即可选中多个元器件。

2.元器件的复制、粘贴

1）单个元器件的复制、粘贴

选中需复制的元器件，右击，先在出现的菜单中选中“Copy to Clipbord”，再在需放置元器件的地方右击，在出现的菜单中单击“Paste from Clipbord”，即可粘贴。也可以在选中元器件后先单击工具栏中的复制按钮 ，再单击粘贴按钮 即可。

2）多个元器件的复制、粘贴

按住Ctrl键，一一选中需复制的元器件，松开Ctrl键，右击，先在出现的菜单中选中“Copy to Clipbord”，再在需放置元器件的地方右击，在出现的菜单中单击“Paste from Clipbord”，即可粘贴。也可以在选中元器件后先单击工具栏中的复制按钮 ，再单击粘贴按钮 即可。

在复制时，为了避免标号重复，要实时对元器件进行编号，此时就要执行实时标号命令，即单击“Tools”→“Global Annotator”，出现如图2-34所示的界面，按图2-34中的参数进行设置，即可实现实时编号。

3.元器件批量对齐

在绘制原理图时，有时需要将元器件批量对齐，具体操作如下。

首先选中需对齐的元器件，如图2-35所示。单击“Edit”→“Align Objects”，出现如图2-36所示的对话框，该对话框包括了左对齐、上对齐、居中纵对齐、居中水平对齐、右对齐、底对齐六种对齐方式，这里选择了上对齐，故勾选第2个，完成编辑后，单击“OK”按钮，元器件实现上对齐，如图2-37所示。

4.端口的批量编号

在绘制原理图时，若有很多输入输出端口，则需要对端口一一按顺序编号，通过批量编号可以节省大量时间。下面介绍批量编号的具体过程。

全选排列的端口，单击“Tool”→“Property Assignment Tool”或直接单击工具栏中的按钮 ，或者按键盘上的A键，就会出现如图2-38所示的界面。在该对话框的“String”栏中填写“net=BD#”，其中“BD”为前缀，“Count”栏为起始编号值，“Increment”为编号增量，填写完之后单击“OK”按钮即可完成端口编号批量编写。

也可以用此操作批量修改电阻电容的参数值，前提条件是这些值是一样的，比如要求批量修改一些电阻的阻值为330Ω，如图2-39所示，选中这几个电阻，按下A键，会出现如图2-40所示的界面，只需要在“String”栏中填写“VALUE=330”，然后单击“OK”按钮即可。批量修改完阻值后的电阻如图2-41所示。

除此之外，从图2-40中能够看出在此处还可以批量修改元器件的REF、VALUE、DEVICE、PINSWAP，以及终端的NET、TYPE、SYMBOL，引脚的NAME、NUM、TYPE等。应用的范围可以根据用户自己的需要来标定。

2.2.7　编辑元器件

在放置元器件以后，通过选中相应的元器件并单击，即可打开元器件的编辑对话框。下面以LAMP元器件的编辑对话框为例，详细介绍元器件的编辑方式。

LAMP元器件的编辑步骤如下：

（1）用光标指向LAMP元器件，并右击。此时，LAMP元器件将高亮显示。

（2）单击LAMP元器件，将弹出如图2-42所示的LAMP编辑元器件对话框。

此对话框中包含如下项目。

·Part Reference：此处列出了元器件在原理图中的参考号。

·Hidden：复选框，选择元器件参考号是否出现在原理图中。

·Nominal Voltage：LAMP电压标称值。

·Resistance：LAMP阻抗。

在这一元器件的编辑中，设置LAMP的电压标称值为12V。

（3）单击“OK”按钮，元器件的编辑结束。

按照上述步骤，分别编辑BATTERY的电压值为12V；C1的电容值为22 000μF；R1的电阻值（0hms）为2k2Ω。编辑后的原理图如图2-43所示。

2.2.8　原理图连线

1.自动连线

PROTEUS ISIS编辑环境没有提供画线工具。这是因为PROTEUS ISIS具有智能化，在我们想要连接电路图时可以自动检测线路。PROTEUS ISIS提供了自动连线和手动连线两种方式，它们使用工具栏中的自动连线器按钮 来切换即可，当需要自动连线时，将其按下，不需要的时候抬起即可。自动连线可以在光标的引导下自动以直线或直角形式连线，当中途有障碍物时，其可自动绕开障碍物，操作方便简单，下面具体介绍自动连线的过程。

在两个元器件间进行连线的步骤如下：

（1）单击第一个对象连接点。

（2）如果用户想让 PROTEUS ISIS 自动定出连线路径，那么只需单击另一个连接点即可；如果用户想自己决定连线路径，那么只需在想要拐点处单击即可。

在此过程的任何一个阶段，用户都可以按Esc键来放弃画线。

按照上述步骤，分别将LAMP、BATTERY等连接。连接后的原理图如图2-44所示。

2.移动和改变连线操作

有些时候连线不合适，需要移动、改变连线，具体操作如下。

（1）在各种操作模式下，将光标移至连线处且连线中出现高亮时直接右击（或者将光标移至连线处后，单击鼠标左键再单击鼠标右键），在菜单中选择“Drag Wire”即可实现线的移动和拖曳（见图2-45）。

（2）单击工具按钮 ，移动光标到线，出现手型时单击选中连线，连线以高亮状态显示，这时若出现双向箭头，则可直接按住鼠标左键实现连线在垂直方向的移动。若出现四个箭头的形状，则按住鼠标左键可以实现任意角度的拖曳连线。

3.连线的复制

当连线是齐排、平行的时候可以复制，特别是在连接单片机和排阻的过程中，复制连线可以提高连线效率，下面就以51单片机和排阻为例，介绍连线如何复制。

如图2-46所示，首先将P0.0引脚与RP1的2引脚连接。然后将光标移到P0.1引脚上，当光标变为绿色的铅笔形状时，双击就可以实现连线的自动复制，将其他线按照此方法复制，复制完成后如图2-47所示。

4.连线删除

当连线不正确时，常常需要删除连线，此时只需要将光标移至该线段，双击鼠标右键即可删除该线段。或者也可以将光标移至该线段，当线段上出现高亮的方块时，右击，在出现的菜单中选中“Delete Wire”即可删除该线段。

5.标签操作

当原理图中元器件比较多，原理图比较复杂的时候，常常需要将原理图分成几部分，这时就需要给引脚连线添加标签表示它们的连接关系。同一标签标注的线段代表它们是相连的。下面以AT89C51与排阻的连接为例来具体介绍标签操作。标签操作有两种方法进入，下面一一进行介绍。

（1）首先单击左边工具栏中的按钮 ，进入标签模式；然后将光标移动到要放置标签的线段上，光标上此时会出现“×”符号，单击出现如图2-48所示的界面，在“String”栏中填写标签名；最后单击“OK”按钮完成编辑，这时标签就添加好了，如图2-49所示。按照同样的操作将其他线的标签添加好，如图2-50所示。

（2）在任何模式下先选中该线段，然后右击，在出现的菜单中选中“Place Wire Lable”，其他步骤与上面的方法相同。

2.2.9　脚本操作

在原理图画好之后经常需要对各个部分进行注释，一方面是注释各个部分的功能，另一方面是为了注释有些属性，这时就用到了脚本操作。下面具体介绍脚本操作的步骤。

（1）放置脚本：单击左侧工具栏中的按钮 ，将光标移至编辑区，在需要放置脚本的地方单击，就会弹出如图2-51所示的界面。在编辑框中填写需要添加的注释。

（2）编辑脚本：当添加了脚本之后需要修改时，只需要双击脚本就会出现脚本编辑框，在其中可以修改脚本内容及属性等。

（3）修改完成后，单击“OK”按钮即可完成修改，退出编辑。

2.2.10　建立网络表

彼此连接在一起的一组元器件引脚称为网络（Net）。例如，图2-44中BATTERY的正极与R1的上边的引脚连在一起，称为网络。

单击“Tool”→“Netlist Compiler”将出现网络表配置对话框，如图2-52所示。

在这一对话框中，可设置网络表的输出形式、模式、范围、深度及格式。这里按其默认设置输出网络表。输出的网络表如图2-53所示。

2.2.11　原理图电气规则检测

单击“Tool”→“Electrical Rule Check”将出现电气规则检测报告单，如图2-54所示。

在这一电气规则检测报告单中，系统提示用户网络表已生成，并且无电气错误，即用户可以执行下一步操作。

2.2.12　存盘及报表输出

我们将设计好的原理图文件，通过单击“File”→“Save Design”进行存盘。同时，也可单击“Tool”→“Bill of Materials”输出BOM文档。至此，一个简单的原理图设计完成。

按下列步骤操作，进一步熟悉在PROTEUS ISIS编辑窗口中如何放置元器件。

（1）在电源BATTERY上单击后，按下鼠标左键，并移动光标，此时元器件将随着光标的移动而移动，在期望元器件放置的位置释放鼠标左键。

（2）在电源BATTERY上右击，在弹出的菜单中选择“Rotate Clockwise”，即可旋转元器件，可以调整元器件在电路图中的方向，以便更好地布局和连接电路。

（3）若想要将元器件恢复到原位，则可以使用小键盘区中的“+”“-”键将元器件恢复至原位。

（4）在编辑窗口的空白处单击，即可取消对运算放大器的选择。

（5）在MINRES1K元器件上右击，在弹出的菜单中选择“Drag Object”，移动光标，此时电阻轮廓将随着光标的移动而移动，在期望元器件放置的位置单击放置对象。

（6）在编辑窗口右击，在弹出的菜单中选择“Clear Selection”，取消对元器件的选择。

（7）从编辑窗口的左上部开始，按下鼠标左键，并拖动光标，此时在编辑窗口中将出现一个方框，释放鼠标左键，则方框中的元器件被选中。

（8）使用方框周围的手柄，将方框调整到合适的尺寸，即方框内只包含期望选中的元器件。

（9）将光标放置在方框中按下鼠标左键，移动光标，则方框及其选中的元器件将随着光标的移动一起移动，在期望放置的位置释放鼠标左键，此时方框及其选中的元器件将被放置在新的位置。

（10）在空白处单击，清除对元器件的选择。 TiPxvcykkOVL8uMvFmyKfs6e6qE7zV+EXYtqcjK3MvyKwh1RuWWWxh4PF4VSlc1U