protel软件安装及使用

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2024年7月3日发(作者：)

目录

1软件简介........................................................................................................................................ 2

2软件安装........................................................................................................................................ 3

3软件使用........................................................................................................................................ 3

3.1用途 .................................................................................................................................... 3

3.2简单软件操作 ..................................................................................................................... 3

3.2.1常用快捷键 .............................................................................................................. 3

3.2.2 常用操作 ................................................................................................................. 3

3.2.3 常用词汇中英对照 ................................................................................................. 3

3.2.4 元件库相关 ............................................................................................................. 4

3.2.5 明细表绘制 ............................................................................................................. 5

3.2.6新建元件 .................................................................................................................. 5

3.3绘制原理图技巧与提高 ..................................................................................................... 6

3.3.1 常用功能 ................................................................................................................. 6

3.3.2 层次原理图 ............................................................................................................. 7

3.4印刷电路板 ......................................................................................................................... 9

3.4.1 印刷电路板简介 ..................................................................................................... 9

3.4.2 印刷电路板制作流程 ........................................................................................... 10

3.4.3 印刷电路板设计基础——PCB编辑器常用层面................................................ 12

3.4.4 印刷电路板设计基础——元件封装，由焊盘和外形轮廓组成 ....................... 15

3.4.5 印刷电路板设计 ................................................................................................... 23

3.5 注意事项.......................................................................................................................... 25

3.5.1基本操作注意事项 ................................................................................................ 25

3.5.2 PCB封装注意事项 ................................................................................................ 26

3.5.3 PCB布线注意事项 ................................................................................................ 27

4 控制器 ........................................................................................................................................ 31

4.1 MP451控制器简介 .......................................................................................................... 31

4.1.1 构成及应用 ........................................................................................................... 31

4.1.2主要特点 、性能 .................................................................................................. 31

4.1.3信号连接注意事项 ................................................................................................ 32

4.1.4连接器插座定义 .................................................................................................... 32

4.2 控制器在仪器中的应用 .................................................................................................. 34

4.2.1 开关量输入输出功能 ........................................................................................... 34

4.2.2 100型仪器原理图中代号及内容 ......................................................................... 35

1 软件简介

Altium公司作为EDA(电子自动化设计)领域里的一个领先公司，在原来Protel 99SE

的基础上，应用最先进的软件设计方法，率先推出了一款基于Windows2000和Windows XP

操作系统的EDA设计软件Protel DXP。

Protel DXP是第一个将所有设计工具集于一身的板级设计系统，电子设计者从最

初的项目模块规划到最终形成生产数据都可以按照自己的设计方式实现。Protel DXP

运行在优化的设计浏览器平台上，并且具备当今所有先进的设计特点，能够处理各种

复杂的PCB设计过程。通过设计输入仿真、PCB绘制编辑、拓扑自动布线、信号完整

性分析和设计输出等技术融合，Protel DXP提供了全面的设计解决方案。

Protel DXP2004是Altium公司于2004年推出的最新版本的电路设计软件，该

软件能实现从概念设计，顶层设计直到输出生产数据以及这之间的所有分析验证和设

计数据的管理。当前比较流行的Protel 98、Protel 99 SE，就是它的前期版本。

Protel DXP 2004已不是单纯的PCB（印制电路板）设计工具，而是由多个模块

组成的系统工具，分别是SCH（原理图）设计、SCH（原理图）仿真、PCB（印制电路

板）设计、Auto Router（自动布线器）和FPGA设计等，覆盖了以PCB为核心的整个

物理设计。该软件将项目管理方式、原理图和PCB图的双向同步技术、多通道设计、

拓朴自动布线以及电路仿真等技术结合在一起，为电路设计提供了强大的支持。

与较早的版本——Protel99相比，Protel DXP 2004不仅在外观上显得更加豪华、

人性化，而且极大地强化了电路设计的同步化，同时整合了VHDL和FPGA设计系统，

其功能大大加强了。

特别说明：

① Protel软件是国内应用最广泛的设计电子电路的软件（EDA），属于EDA中最低端产

品，国外电子电路设计并不常用，因为国内电子电路设计水平很低，做的很不专业，国内大

部分电子类厂商仅仅只是制造厂商，设计能力很弱，另一个原因就是Protel软件盗版比较容

易，我们使用的都是盗版。

② 我们应用Protel软件也仅限于画电路图，其仿真模拟功能并不好用，所以会画图即

可。

③ 国内常用仿真模拟EDA有Proteus等等，软件仿真在实际应用中能力极其有限，结

果也不准确，使用也不方便，无论数字还是模拟电路一般都没什么实际应用（直接面包版搭

电路实验了）。

④ Protel软件学习很容易，视频网址：/?cid=287

⑤ 自动布线功能会把线布的很乱，一般采用手动布线。

2 软件安装

⑴ 运行protel_dxp_2004/setup/setup；

⑵ 分别运行DXP2004SP2补丁.exe和DXP2004SP2_文件，

安装SP2补丁和SP2元件库；

⑶ 打开软件，在菜单栏dxp/preferences/general/localization选项中，选中Use

localized rescources后关闭Protel_DXP_2004，这一步的作用是英文变汉语。

⑷ 使用文件中的Protel2004_sp2_,将它复制到Protel_DXP_2004

的安装目录里面双击注册。

3 软件使用

3.1 用途

⑴ 原理图设计

⑵ 印刷电路板(PCB)文件生成

⑶ 使用元器件清单生成

3.2 简单软件操作

3.2.1 常用快捷键

键盘Pg-Up——图纸放大 键盘Pg-Dn——图纸缩小 ctrl+Pg-Dn——以最合适尺寸显示

空格——旋转元件 shift+s——切换PCB各层，让每层单独显示

3.2.2 常用操作

⑴ 更改文件存储路径

方法：工作区/系统优先项/文件路径/

3.2.3 常用词汇中英对照

英文

schematics

Footprint

Dual row

Infrared

Passive

中文

原理图

(封装)管脚

双排

红外

被动

元件

Resistor

Bipolar

transistor

电阻

三极管

Inch

Mil

英寸

(25.4mm)

千分之一

英寸

Components

3.2.4 元件库相关

1.1.1.1. 元件中英文对照

中文

电阻

无极性电容

电解电容

电感

整流二极管

发光二极管

三极管

电位器或可调

电阻

整流桥

晶体振荡器

保险管

稳压块

喇叭

电磁铁

电源插座

单列直插

连接件

双列直插

连接件

双列直插

芯片元件

英文

Res

Cap

Cap -pol

Inductor

Diode

LED

PNP或NPN

RES adj1

Fuse

Volt Reg

Speaker

solenoid

Header 2H(管

脚数)

Header

D connector

原理图中符号

R1

C

C

L1

D1

Ds1

Q1

PROT1

XTAL

F1

VR1

LS1

JP1

JP1

JP1

U1

封装代号及焊盘间距

Axial-0.3～1.0，即7.62～25.4mm。

Rad-0.1～0.4，即2.54～10.16mm。

RB5-10.5和RB7.6-15，前者表示焊盘间

距，后者表示本身外形直径，单位mm

DIODE0.4和0.7，前者表示小功率，后者

表示大功率

LED-0

小功率塑封三极管为BCY-W3系列，

大功率为SFM系列，数字不代表间距

VR2-VR5，VR5为精密电位器封装，

数字不代表间距

E-BIP-P4系列

BCY-W2/D系列代表圆柱形封装，

BCY-W2/E系列代表长方形封装，

HDR系列，如HDR 1x4

DSUB1.385

DIP-16，数字代表管脚

1.1.1.2. 元件所在元件库

元件库英文

Miscellaneous

Miscellaneous

Cylinder With Flat

Bridge

Crystal Oscillator. Pcblib

Chip Capacitor-2 Contacts. Pcblib

Small Outline Diode-2 Gullwing Leads. Pcblib

Sot23. Pcblib

1.1.1.3. 元件相关操作

⑴ 调出元件库——标签栏system/元件库

⑵ 元件库的安装路径——altium/library

⑶ 放元件设属性——拖入图纸后，按Tab键设置，左键单击确定，右键单击退出，假如需

要修改已经放好的元件，双击元件。

⑷ 元件位置调整——单击左键选中不放，每按一次空格键旋转90度；

单击左键选中不放，按“x”，元件镜像；

⑸ 元件连线——使用导线进行连接，当捕捉到管脚节点时，以红色的“x”显示表示接触良

好，否则会连线失败。一定不要让导线通过元件。

⑹ 其他元件添加方法——查看/工具栏/原理图标准

⑺ 添加节点——放置/手工放置节点

中文

设备库、贴片电阻封装库

连接库

塑封外壳三极管封装库

整流桥堆封装库

晶体振荡器封装库

贴片电容封装库

贴片二极管封装库

贴片三极管、场效应管等的封装库

3.2.5 明细表绘制

⑴ 制图纸明细表工具添加方法——查看/工具栏/实用工具

⑵ 绘制图纸明细表——利用实用工具来绘制，跟autocad一样，可以自己绘制，也可以采

用模版。

3.2.6 新建及安装元件(库)

有些元件自己不知道或者元件库里不存在，就需要自己手动绘制，绘制完成后可以保存

到元件库里，供以后调用。由于新建元件必须放在元件库里，所以必须先建元件库(也称原

理图库)再建元件。

⑴ 创建元件库方法： 文件/创建/库/原理图库/

⑵ 创建元件方法：实用工具/创建元件，先用“放置矩形”工具绘制主体，再用“放置

引脚”工具绘制引脚，按Tab键设置元件主体和引脚属性。

修改新建元件的捕获栅格以及背景方法：右击鼠标/选项/文档选项/

修改引脚名称大小方法：右击鼠标/选项/原理图优先设定/引脚间距

为新建元件命名方法：标签栏sch/sch library/编辑/库参考

将新建原理图库添加到已有库中的方法：元件库/安装/找到新建原理图库/安装

3.2.7 修改封装库的引脚

适用情况：

所需元件的引脚与封装库的封装引脚数相同，但位置不一致。如：三极管基极和发射极颠倒

方法：双击封装/锁定图元勾去掉/修改完成/锁定图元勾选上

3.2.8 新建PCB封装库

有些元件的封装，库里不存在，就需要自己手动绘制，绘制完成后可以保存到封装库里，

供以后调用。

⑴ 利用向导创建封装库方法:文件/创建/库/PCB库/工具/新元件/选择相近的封装形式

2.5mm为同一列引脚间距，15.2mm为两列间距

适用情况：新元件的封装与库里的封装相似

⑵ 修改创建的封装方法：删除封装外形/调整方向/选择top overlay层/画封装外形(双击

确定)/

注：假如不在top overlay层画外形，外形线条颜色不为黄色，这是错误的。

⑶ 手工创建封装库方法：工具/新元件/取消/放置焊盘/top overlay层/放置直线工具绘制

外形/

适用情况：新元件的封装与库里的封装完全不一样(本次创建的s0852的封装为5个引脚，

没有相似封装，采用手动创建封装)

⑷ 将新建封装库添加到已有库中的方法：元件库/安装/找到新建封装库/安装

3.3 绘制原理图技巧与提高

3.3.1 常用功能

⑴ 如何将自制原理图库添加到软件自带元件库中？

元件库/安装/原理图库所在位置/图库扩展名为’schlib’/再查找添加

⑵ 如何修改捕获栅格？——右击鼠标/选项/文档选项/

如：设置网格/网格选项/可视网格/line grid则为网格表示，网格/网格选项/可视网格/dot

grid则为网格线消失。

⑶ 如何修改元件管脚以及适用情况

双击选定元件，去掉“锁定管脚”复选框中的勾；芯片在元件库里找不到，但管脚数相

同，管脚名称不同。

⑷ 如何在管脚上添加“横杠”，即低电平有效？

菜单栏工具/原理图优先设定/graphical editing/勾选“单一‘/’表示负”的复选框/双

击管脚上修改。

⑸ 如何使原理图工作界面固定？

菜单栏工具/原理图优先设定/graphical editing/风格下拉菜单/ auto pan off。

⑹ 复杂元件(不知道英文名称)的查找

元件库/search/用“*”代表不确定部分/，同时标题范围，选择单选项“路径中的库”。

⑺ 相同排列元件使用“阵列粘贴”工具

选中/复制/实用工具/阵列粘贴

⑻ 如何绘制总线？

① 放置总线入口/阵列粘贴

② 菜单栏编辑/移动/拖动选定对象

③ 放置总线

④ 放置网络标签，添加网络标号，用以标识总线分支的连接关系。

⑼添加网络标号的目的及应用？

目的：用来标识同一根导线的两个节点，为PCB布线提供依据。

应用：

① 与总线配合使用，表示总线上哪两个节点相连

② 单独使用，表示用同一根导线连接的两端，便于看图

③ 单独使用，用于层次图中表示同一根导线连接的两端，便于PCB布线

⑽项目编译与出错

项目文件扩展名“prjpcb”，原理图相当于一张word，扩展名“schdoc”，项目编译时，

直接编译项目文件。

⑾生成报表及打印原理图

报表可以转换为excel格式，当原理图需要拿出去打印时，可以将原理图另存为gif图片

格式；操作方法：报告/bill of materials/ 输出 和 文件/打印预览/输出图元文件。

3.3.2 层次原理图

⑴ 什么是层次原理图？

⑵ 如何绘制层次性原理图？

自上而下绘制

① 先绘制主原理图，在单独绘制主原理图下的子原理图；绘制主原理图时，先绘制方

块(即放置图纸符号工具)来表示每一个主原理图，接着添加端口(使用放置图纸入口)，端口

电气特性有输出、输入以及双向三种，箭头朝外代表输出，朝内表示输入。

② 生成子原理图的方法——菜单栏设计/根据符号创建图纸/信息提示No

自下而上绘制

① 先绘制子原理图，子原理图端口使用“放置端口”工具

② 生成主原理图的方法——菜单栏设计/根据图纸建立图纸符号/信息提示No

⑶为什么需要绘制以及如何绘制子件？

假如一个电路中只需要元件中的一个字件，而元件又有很多子件时，就需要单独使用一

个字件，没有的就需要手绘。

3.4 印刷电路板

3.4.1 印刷电路板简介

3.4.2 印刷电路板制作流程

绿色阻焊漆的作用——防止导线间的短路以及铜箔导线被氧化腐蚀。

3.4.3 印刷电路板设计基础——PCB编辑器常用层面

3.4.3.1 基本概念

英文

Top layer

Top paste

Top solder

Bottom layer

Top overlay

Bottom overlay

Mechanical layer

Keep out layer

Solder mask layer

Paste mask layer

Multi layer

3.4.3.2 常用操作

⑴如何让pcb文件各层面单独显示？

工具/优先设定/protel pcb/display/选中单层模式复选框

汉语

顶层

顶贴

顶部焊

底层

丝印顶层

丝印底层

机械层

禁止布线层

阻焊层

焊锡膏层

复合层

用途

用于双面以及多层板布线

显示顶部导线

显示顶部焊盘

用于布线

常用的文字图形表示层

常用的文字图形表示层

表示电路板大小、固定孔尺寸等尺寸信息

用于提示信号层铜箔导线的布置

如：布线层范围大小、挖空区域不能布线等

防止相离太近的焊点焊接时短路以及防腐

在过孔表面添加焊锡

用于显示焊盘和过孔

3.4.4 印刷电路板设计基础——元件封装，由焊盘和外形轮廓组成

3.4.4.1基础知识

三极管原理图与默认封装不对应

说明：原理图与实物图对应关系3(E)，2(B)，1(C)，库中默认封装为(c)。

3.4.4.2基本操作

⑴ 如何浏览元件封装？

新建PCB文件/元件库/单机右侧按钮/选中“封装”复选框

⑵ 如何为元件添加封装？

①在原理图文件中，双击元件/右下方名称框中第三行/查看第2列元件封装类型不一致

/通过下面追加按钮来修改/

② 也可以在绘制原理图时，就注意封装类型与元件是否一致，及时修改。

⑶ 如何查看元件引脚？

双击元件/左下方编辑引脚/选中“编号”复选框

⑷ 网络表的作用及生成

作用：查看元件封装和网络连接

生成方法：设计/设计项目的网络表/protel/

3.4.5 印刷电路板制作步骤

⑴ 在原理图中为元件添加合适的封装——具体封装参考3.2.4.1 元件中英文对照

⑵ 生成网络表

方法：设计/设计项目的网络表/protel/

目的：查看原理图网络连接

注：网络表中包含导线连接的地方和接地，在网络表中不包含用网络标签来表示的连接。

⑶ 规划电路板的方法

① 新建PCB文件后自己规划

② 利用向导来规划——使用向导的方法：标签栏system/files/根据模板新建/pcb board

wizard(PCB板向导)/设置轮廓形状/选择电路板层(单面板无内部电源层)/选择元件和布线逻

辑中，选择“通孔元件”和邻近焊盘的导线数“1条”/选择默认导线和过孔尺寸/完成。

⑷ 载入元件封装和网络

方法：原理图的设计/update to pcbdoc/，载入过程发生错误后的修改(一般是未命名)

⑸ 元件布局——先自动再手动，手动布局参照原理图

方法：工具/放置元件/自动布局/，自动布局后要将“网络”删掉。

假如删掉网络的同时，布局也被删掉，那么应该先保存，重新打开再删。

让“栅格”不显示的方法：设计/PCB板选项/可视网格/网格2更改为大网格/，这样做是

为了看清楚手动布局时导线是否有交叉。

注：在手动放置时，当元件放置太近时，会以“绿色”显示。

⑹设置布线规则——1般只对线宽和布线层面设置

方法：设计/规则/routing/width/先设置对象的线宽，再通过“新建规则”(右击width)设

置接地线和电源线的线宽规则；

方法：设计/规则/routing/ routing layers/约束

⑺ 布线

方法：自动布线/全部对象/route all按钮/。

① 假如自动布线效果不好，可以再次执行自动布线，直到效果满意。

② 假如需要修改布线规则，直接修改就行；但是修改后布线不会自动更改，需要删除原

有布线后再自动布线才行。方法：工具/取消布线/根据需要选择/

⑻ 布线规则、检查

⑼ 布线修改 ——先取消再修改，一定要注意在布线层修改

方法：工具/取消布线/连接，连接用于取消相连的布线；元件用于与元件相连的所有线；

网络用于网络上的所有连线；

① 画导线——交互式布线，当出现“八边形”时，单击确定

② 修改焊盘大小——双击焊盘/选择pad

③ 修改不重合——适当调整元件位置

⑽ 添加焊盘——本次不需要

目的：便于电气外壳接地、做实验(如实验仪器箱封装在里面，外面有测量孔)、添加电源等

注意：一定要为焊盘添加网络。

如何隐藏不需要的层？

方法：设计/pcb板层次颜色/表示选项为勾，表示显示/

⑾ 添加文字说明——便于元件安装

注意：文字放在“丝印层 ”top overlay

⑿ 添加机械安装孔——在机械层

注：当标注尺寸时，在英文输入状态时，可以按“Q”来实现公制与英制的切换。

⒀ 添加覆铜区——在布线层；这不是必须的，这会增加成本。

目的：减小电磁干扰、增加导电能力以及增加对基板的附着力。

方法：矩形填充工具——添加矩形铜箔填充

放置铜区域——添加多边形铜箔填充，必须同一网络才能放到一起；

放置覆铜平面——添加多边形铜箔填充，与放置铜区域的区别是：可以自动绕过不是

同一网络的区域，操作更简单。

⒁ 打印PCB板

整体打印方法：文件/打印/打印预览/在空白区域右击/页面设定/

分层打印方法：文件/打印/打印预览/在空白区域右击/配置/右键/插入层

3.5 注意事项

3.5.1基本操作注意事项

⑴ 为了保证管脚与栅格重合，应使捕获栅格大小为10，即图纸上1格。

⑵ 对芯片修改过程中，去掉了“锁定引脚”复选框，修改完成后，要重新选上。

⑶ 在查找元件时，由于各个厂家命名不同，所以相同功能元件英文部分可能不同，但

数字部分应该相同，所以应按照数值进行近似查询。

⑷ 查找元件时，输入“英文”关键字一栏必须清空，否则显示不出来。

⑸ 使用阵列粘贴时，一定要先复制，被复制元件序号要减1，因为阵列粘贴会序号递

增。

⑹ 网络标号不能放到管脚上，只能放在导线上，且必须显示红色“x”才表示良好接触。

⑺ 拖动对象会自动引出导线，而移动不会；但是前提是在放置芯片上拖动才能产生导

线，用于放置网络标号。

⑻ 通过先把导线与管脚连接到一起，再使用“拖动对象”命令，可简化操作。

⑼ 在插入子件命名时，不需要添加ABCD，因为会自动添加。

⑽ 当采用自动向导生成PCB板后，执行将原理图载入到PCB中时，该标题为灰色，这

意味着生成的PCB文件未与原理图文件在同一目录下，所以不能载入；解决办法：通过拖

动将生成的PCB文件放到同一目录下，效果如下：

不同一目录下

同一目录下

3.5.2 PCB封装注意事项

⑴ 在PCB设计中，单面板只能在底层布线，表面贴装元件也只能安装在底层。

⑵ 在PCB设计中，假如不是单面板，尽可能把表面贴装元件安装到顶层。

⑶ 在PCB设计中，电阻功率不同，其体积不一样，在设计焊盘间距时，安装电阻的间

距范围为axial-0.3～1.0，即7.62～25.4mm。

⑷ 在PCB设计中，无极性电容容量不同，其体积不一样，在设计焊盘间距时，安装电

阻的间距范围为rad-0.1～0.4，即2.54～10.16mm。

⑸ 在PCB设计中，有极性电容根据容量和耐压不同，其体积不一样，在设计焊盘间距

时，安装电阻的间距有两种，分别为rb-5mm和7.6mm。

⑹ 在PCB设计中，二极管根据功率不同其体积不一样，在设计焊盘间距时，安装电阻

的间距有两种，分别为diode-0.4和0.7mm，而且有横线端为负极，安装实物时与银白色一

致。

⑺ 在PCB设计中，二极管根据功率不同其体积不一样，在设计焊盘间距时，安装电阻

的间距有两种，分别为Rb-5mm和7.6mm。

⑻ 三极管为有极性元件，进口三极管的原理图符号与PCB封装管脚一般是对应的；但

部分国产三极管可能不对应，可以采用修改引脚封装对三极管的焊盘序号进行修改，使原理

图与实物图一致。

⑼ 三极管进行封装时，主要考虑安装、定位和焊接，不用考虑内部结构和材料，只要

焊盘参数、管脚序号对应，均可采用相同封装。

⑽ 三极管封装代号中的数字不再代表焊盘距离，代表外形不同，用于相互区分的代号。

⑾ 在PCB设计中，电位器根据材料和精度不同其体积不一样，封装代号中的数字不再

代表焊盘距离，代表外形不同，用于相互区分的代号。

⑿ 在PCB设计中，应注意检查整流桥堆封装中焊盘序号，与原理图元件中引脚序号的

对应关系，若不对应也应修改封装焊盘序号

3.5.3 PCB布线注意事项

⑴ 在手动布局时，应尽可能使交叉连接导线少。

⑵ 在布线时，由于电源线和接地线流过电流较大，所以线宽也应该增加。

⑶ 在布线时，流过的电流越大，线宽和线厚应越大，但由于线厚一般是固定的，所以

只能通过线宽来实现。

⑷ 导线间的拐角应为90或135度；

⑸ 上下两层布线时，应该相互垂直，以减小电气干扰

⑹ 导线起点必须在焊盘中心，导线宽必须小于焊盘直径

⑺ 高压或大功率元件尽量与低压小功率元件分开走线，即彼此电源线、地线分开走线

3.5.4 其他注意事项

⑴ 原理图中，必须将MP451输入信号与输出信号放到不同port（通道），因为每一个port

要么作为输入，要么作为输出；不能即作为输入，又作为输出。

3.6 常见错误排除

错误

Has no driver

Cannot locate document

Add components检查通过

Add nodes 检查不通过

原因

只有原理图，

无项目

新建文件

没保存

前一次已经

载入网络

没有为元件

添加封装

或者元件库

被删除了

某些元件封

装添加不合

适

修改

新建一个项目，将原理图添加

到项目中

保存文件后再载入

只需要忽略，直接执行即可

双击元件添加封装

重新安装设备元件库

更改封装，重新载入

3.7 电路板设计重点说明

3.7.1 P2口上拉电阻

基本作用：将某口置为高电平；

此处作用：

电源检测，即检测开关电源有没有把5V电压供到设计的电路板上，因为MP451输入高电平

最大值为5v，所以没对24v供电进行检测，因为只要5v供电成功，24v也能供电成功。

实现：

通过在P2口外接上拉电阻，把5v输入控制器，然后通过程序来判断，供电是否成功。

4 仪器元器件及产品电气参数

4.1 电子元件参数

名称

发光二极管

工作电压/ V

5

工作电流

10mA

数目

3

4.2 开关电源选择(功率计算)

4.2.1 100型仪器开关电源选择

名称

开关电源

步进电机

步进电机驱动器

电磁铁

风扇

编码器

开关继电器

开关电源5V供电

继电器

传感器

指示灯

光源机

S0852

SCHOOT-

DCR-IV

5v

5v

5v

60mA

12mA

10mAx3

0.26以下

0.3w

0.06w

0.15w

224W

6.5W

型号

D-60X

D-60X

DM4250

额定电压(实际供压)

24V

5V

电流

2A

2A

功率

48W

10W

只需选择相应驱动器 额定工作相电流

1.2A

DMD402A

24——40V(24)

HCNE1-

1039

KFDND902

5LSH

E6B2-

CWZ6C

24V

24V

DC5-24V(24)

24V

工作时输入电流0.43A

10.3W

动态电流设定值1.25A

720mA

0.27A

80mA以下

50mA

17W

6.5W

1.92W

1.2w

注：光源机由外部直接供交流电

注：CCD由外部直接供交流电

CCD E2v 2014 DC12-24 V (24)

注：控制器由电脑USB口直接供电

MP451

控制器 输入高电平2.3——5

输入低电平0——0.8

输出高电平大于3

输出低电平小于0.8

最大输出电流

大于10mA

4.2.2 200型仪器开关电源选择

名称

开关电源

光源机

步进电机

步进电机

驱动器

透光电磁铁

进片电磁铁

风扇

编码器

光电传感

器

继电器

指示灯

CCD

型号

D-60B

D-60B

SCHOOT LLS

DM5654

DMD403A

HCNE1-1040

KFDND9025L

SH

E6B2-CWZ6C

E3F-DS30C4

S0852

E2v 4010

额定电压(实际供压)

24V

5V

24V

只需选择相应驱动器

24——40V(24)

24V

24v

24V

DC5-24V(24)

DC10-30V(5)

5v

5v

220v交流电

电流

1.8A

3A

1.25A(最大光强时)

额定工作相电流

2.0A

输入电流 0.5A

动态电流设定2.2A

500mA

0.22A

80mA以下

60mA x2

10mAx3

0.26以下

最大输出电流

大于10mA

24v

5v

功率

43.2W

15W

25W

12W

12W

12W

5.28W

1.92W

0.6w

0.15w

55w

注：CCD由外部直接供交流电

注：控制器由电脑USB口直接供电

MP451

控制器 输入高电平2.3——5

输入低电平0——0.8

输出高电平大于3

输出低电平小于0.8

功率合计：

1.1 注意事项

1.1.1 驱动器与步进电机匹配

⑴ 应该根据步进电机工况以及额定相电流来设置驱动器动态电流；例如：DM4250A额定工

作相电流为1.2A，由于电机转速和转矩要求不高，所以设置驱动器动态输出电流为1.25A(通

过三位拨码开关)；

⑵ 驱动器电流设定后，先运转15——30min，若温升太高，应降低驱动器电流设定值；

5 控制器

4.1 MP451控制器简介

4.1.1 构成及应用

MP451

是一款

USB2.0/1.1

总线兼容通用

I/O

、脉冲板，由

32

路（

4

个

8

位端口）可编程开关

量和

3

路脉冲、计数器（

8254

一片）及两路可编程脉冲构成。采用

USB2.0

总线，支持即插即

用。运用大规模可编程门阵列设计，提高可靠性。

主要应用：



开关量输入、输出。



脉冲计数。



脉冲频率测量。



输出方波或

PWM

（脉冲调宽）波形。

4.1.2主要特点 、性能

开关量输入输出



输入输出通道性能：

1

、

由

4

组可编程

IO

口组成，每组端口可设置为输入或者输出。

2

、

输出为

TTL

电平，输入为

5V COMS

输入，漏电小于

100uA

。

3

、

输入高电平：大于

2.3

伏（小于

5

伏）。

4

、

输出高电平：大于

3

伏。

5

、

输入低电平：小于

0.8

伏（大于

0

伏）。

6

、

输出低电平：小于

0.8

伏。

7

、

输入输出电压范围：

0-5

伏。

8

、

最大输出电流：大于

10mA

。

9

、

开关量上电时默认为输入状态。



插座：

40

脚扁平电缆插座



开关量的输出速度：

USB1.1

：

200

次

/

秒

USB2.0

：

2000-4000

次

/

秒

计数器8254及时钟输出



3

路脉冲、计数器（

8254

一片）。支持：计数、方波、可编程脉冲宽度发生器等功能。



板上提供周期为：

1uS

、

16uS

、

64uS

、

256uS

的四种时钟选择。



参数

1

、

计数器输入最大频率：

2MHz

。

2

、

计数器输入及

GATE

输入为

5V

、

COMS

输入，带史密特触发器整形，内部均有

4.7K

上

拉电阻可将电压上拉至

5V

。

3

、

计数器输出和时钟输出均为

3.3

伏电平。

4

、

8254

及时钟输出电流：大于

10mA

。



三路计数器的输出状态可以直接由软件监测。



计数器门控输入（

GATE0-2

）内置上拉电阻，如不需对

GATE

操作可将其悬空。

可编程脉冲输出



两路可编程软件发生脉冲，可设置脉冲频率和发生个数。



两路脉冲可分别设置需发生的脉冲状态并启动。



输出为

5V TTL

电平，输出电流大于

10mA

。

4.1.3信号连接注意事项

开关量

1. 开关量输入电平不能低于-0.3V 或高于+5V。

2. 输出不要对地线、电源短路。

3. 输出如果需要驱动大功率设备，为防止干扰应该选用AC145端子板，将输出与设备隔

离。

4.1.4连接器插座定义

MP451有二个扁平电缆连接器：P1、P2。

 P1:20脚扁平电缆创作对应计数器输入输出、时钟输出和可编程脉冲输出。

 P2:40脚扁平电缆创作对应32路开关量。

P1定义：

CLK0

CLK1

CLK2

OUT0A

GATE0

GATE1

GATE2

Pulse0

P1

1

3

5

7

9

11

13

15

17

19

IDC20

图 9

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

CLK1M

CLK16uS

CLK64uS

CLK256uS

OUT0

OUT1

OUT2

Pulse1

说明：

 CLK0-CLK2对应8254时钟输入通道0-2号。

 脚2、4、6、8：分别为四种方波频率的时钟输出，其周期T分别为

CLK1M： T=1us

CLK16us: T=16us

CLK64us: T=64us

CLK256us:T=256us

 OUT0A：8254输出通道0的反向输出。

 GATE0、GATE1、GATE2：对应8254门控输入通道0-2号。

 OUT0、OUT1、OUT2：对应8254脉冲输出通道0-2号。

 Pulse0、Pulse1: 对应可编程脉冲发生通道0、1。

 脚17、18：输出地线

P2定义：

DI0

DI2

DI4

DI6

DI8

DI10

DI12

DI14

DI16

DI18

DI20

DI22

DI24

DI26

DI28

DI30

P2

1

3

5

7

9

11

13

15

17

19

21

23

25

27

29

31

33

35

37

39

IDC40

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

22

24

26

28

30

32

34

36

38

40

DI1

DI3

DI5

DI7

DI9

DI11

DI13

DI15

DI17

DI19

DI21

DI23

DI25

DI27

DI29

DI31

图 10

说明：

 DI0-DI31：对应输入、输出通道0-31号。

 脚9、10、19、20、29、30、39、40：地线。

4.2 控制器在仪器中的应用

4.2.1 开关量输入输出功能

端口

DIO0

DIO1

DIO2

DIO3

DIO4

DIO5

DIO6

DIO7

OUT0

DIO8

DIO9

本仪器利用了其中

10

路数字量输入输出和

1

路脉冲计数器，端口对应功能如下表：

功能

电磁铁开关

相机采集帧信号

电机方向

电机励磁

LED

LED

LED

光源机开关

电机脉冲

传感器信号

电源检测

对应电缆管脚

P2 1

脚

P2 2

脚

P2 3

脚

P2 4

脚

P2 5

脚

P2 6

脚

P2 7

脚

P2 8

脚

P1 10

脚

P2 11

脚

P2 12

脚

类型

输出

输出

输出

输出

输出

输出

输出

输出

输出

输入

输入

实物原理图端口

DI0

DI2

DI4

DI6

DI10

DI1

DI3

OUT0

DI5

DI7

DI11

DI12

DI13

原理图采用端口

DO0

DO2

DO4

DO6

DO10

DO1

DO3

OUT0

DO5

DO7

DO11

DI1

DI2

功能

透光电磁铁维持

透光电磁铁开关

进片电磁铁维持

进片电磁铁开关

相机采集帧信号

电机使能

电机方向

电机脉冲

LED

LED

LED

底板传感器信号

电源上电检测

对应电缆管脚

P2 1

脚

P2 3

脚

P2 5

脚

P2 7

脚

P2 11

脚

P2 2

脚

P2 4

脚

P1 10

脚

P2 6

脚

P2 8

脚

P2 12

脚

P2 13

脚

P2 14

脚

类型

输出

输出

输出

输出

输出

输出

输出

输出

输出

输出

输出

输入

输入

4.2.2 仪器原理图中代号及内容

主电路板各模块对外接口

模块

电源模块

传感器模块(主电路板)

传感器模块(小电路板)

电机模块

编码器模块

透光电磁铁模块

进片电磁铁模块

风扇模块

LED模块(主电路板)

LED模块(小电路板)

CCD模块

原理图名称

电源电压接口

中文

单列直插元件

电源

电源

接地

传感器模块 单列直插元件

英文

Header 3H

Power

Power

GND

Header 3H

原理图中符号

JP1

JP2

大小

+5v

+24v

名称

Header 3H

Header 3H

Header 3H

Header 8H

Header 4H

Header 2H

Header 2H

Header 2H

Header 4H

Header 4H

双列9脚

符号

JP1

JP2

JP2-1

JP3

JP4

JP5

JP6

JP7

JP8

JP8-1

DB9

(主电路板) 电源

接地

电阻

电阻

Power

GND

Res

Res

Header 3H

Header 8H

Power

Power

GND

Res

Res

PNP或NPN

PNP或NPN

Header 4H

Power

GND

Header 2H

Power

Power

GND

Res

Res

Diode

Diode

PNP或NPN

PNP或NPN

Header 2H

Power

Power

GND

Res

Res

Diode

Diode

PNP或NPN

PNP或NPN

Header 2H

GND

R1

R2

JP2-1

JP3

HOLD+

R3

R4

Q1

Q2

JP4

JP5

R5

R6

D1

D2

Q3

Q4

K1

JP6

R7

R8

D3

D4

Q5

Q6

K2

JP7

+5v

15K

330

厂家已定

厂家已定

+5v

+24v

1K

1K

8050

8050

+24v

+24v

+5v

2K

2K

FR307

FR107

8050

8050

S0852

+24v

+5v

2K

2K

FR307

FR107

8050

8050

S0852

+24v

传感器模块

(小电路板)

电机驱动接口

单列直插元件

发光二极管

光电三极管

单列直插元件

电源

电源

接地

电阻

电阻

三极管

三极管

编码器驱动接口 单列直插元件

电源

接地

透光电磁铁

驱动接口

单列直插元件

电源

电源

接地

电阻

电阻

二极管

二极管

三极管

三极管

继电器

进片电磁铁

驱动接口

单列直插元件

电源

电源

接地

电阻

电阻

二极管

二极管

三极管

三极管

继电器

风扇接口

单列直插元件

电源

接地

LED模块

(主电路板)

单列直插元件

电源

电阻

电阻

电阻

三极管

三极管

三极管

Header 4H

Res

Res

Res

PNP或NPN

PNP或NPN

PNP或NPN

Header 4H

Res

Res

Res

LED

LED

LED

DB9

Res

GND

Res

GND

JP8

R9

R10

R11

Q7

Q8

Q9

JP8-1

R12

R13

R14

Ds1

Ds2

Ds3

J1

R15

U1

R16

U2

+5v

2K

2K

2K

8050

8050

8050

330

330

330

1k

+5v

4.7K

LED模块

(小电路板)

单列直插元件

电阻

电阻

电阻

发光二极管

发光二极管

发光二极管

CCD模块

P2口接口

双列9脚

电阻

双列直插元件

电源

接地

电阻

P1口接口

双列直插元件

接地

4.2.3 元件的机械尺寸

图1 FR107尺寸

图2 FR307尺寸

图3 8050三极管各极

图4 8050三极管各极

图4 s08052继电器各引脚

4.2.4仪器元件采用的封装

中文

电阻

整流二极管

FR107

整流二极管

FR307

发光二极管

三极管

光电开关

英文

Res

Diode

Diode

LED

实际封装及焊

盘间距

Axial-0.4

Dio7.1-3.9x1.9

封装代号及焊盘间距

Axial-0.3～1.0，即7.62～25.4mm。

DIODE0.4和0.7，前者表示小功率，后者表

示大功率

Dio18.84-9.6x5.6

注：第1个数字为焊盘间距

LED-0 LED-0

小功率塑封三极管为BCY-W3系列，

大功率为SFM系列，数字不代表间距

外形尺寸：长*宽*高 11*6*9.5

引脚：

水平间距8mm

垂直间距2.5mm

注：电磁继电器s0852的封装是测量出来

的；

外形尺寸：长*宽*高 19*10.5*15

上下两排引脚：

水平间距485mil=12.319mm

中间引脚与上下排引脚：

水平间距 90mil 垂直间距 240 mil

焊盘大小 80mil 孔大小 50mil

与外形长度方向：80mil

与外形宽度方向：300mil

DSUB1.385系列

PNP或NPN

BCY-W3

optoisolator Dip-4

电磁继电器

Relay

新建的封装

相机串口

DB9 DSUB1.385-2H9

单列直插

连接件

Header HDR 1x2

风扇、电磁铁

HDR 1x3

电源、传感器

HDR 1x4

LED、编码器

HDR 1x8

电机

HDR2x20

HDR2x10

HDR系列，如HDR 1x4

双列直插

连接件

4.3 原理图知识获取

知识点：

只要是电感器件，都会并联一个二极管，叫做续流二极管，防止反向电动势随坏电路。

⑴ 光源机和电磁铁需要用到延时，所以都有继电器。

⑵ 为了实现传感器高电平变为低电平或者相反，电阻阻值必须很大，使得传感器光敏三极

管端电压能瞬间由低变高或相反。本次设计电阻阻值为15K。

⑶ 对传感器电路的说明—— 传感器信号如何输入？

似乎传感器信号无法输入到P2中去，当传感器被遮挡时，电路中无电流流过，三极管

两端电压为5v，当传感器导通时，三极管两端电压不到1v，主要通过15K电阻分压，15K

电阻左端电压由5v(高电平)变为0.3v(低电平)，此时通过把信号传入P2口。

6 仪器接线

1.2 知识点

1.2.1 区分火、零、地

单相三线插座中，中间为接地线，也作定位用，另外两端分别接火线和零线，接

线顺序是左零右火，即左边为零线，右边为火线.

凡外壳是金属的家用电器都采用的是单相三线制电源插头。三个插头呈正三解形

排列，其中上面最长最粗的铜制插头就是地线。地线下面两个分别是火线（标志字母

为"L"Live Wire）、零线（标志字母为"N"Neutral wire），顺序是左零右火，（插头背面对

着自己本人时）。

1.2.2 电源公共端com——电源输出负极

开关电源输入或输出公端接不接地，在开关电源标准中没有要求，但如果开关电源用于

金属外壳的电器设备中，为了人身安全，一般都要求外壳接大地，比如：微波炉，洗衣机，

电磁炉等等。电视机一般都采用塑料外壳，由于塑料外壳不导电，所以电视机中的公共地一

般都不接大地。但几乎所有的电视机都会采用开关电源，所以开关电源输接不接大地，没有

强制要求。

在有条件的情况下，电路的公共地接大地是有好处的，它起码可以把机器中某部分电路

产生的静电泄放掉。例如，CRT电视高压包产生的静电高压，由于公共地没有接大地，它只

能通过一个电阻和一个电容与热地连接，把15000伏的高压静电通过电源输入线路泄放掉。

如果开关电源的输出公共端与接大地连接，与大地连接的电路中只有电源开、关机的瞬间有

电流流过，平时电路中没有电流，它只相当于一个电容充放电，电流很小，除非开关电源输

出电压的纹波很大以及纹波的频率很高。

1.2.3 接线

电路板

24V

GND

P1口10脚

GND

P2口3脚

GND

+5v

P2口4脚

电路板

JP4

24V

GND

CW+

CW-

CCW+

CCW-

HOLD+

HOLD-

DMD402A电机驱动器

DC+

DC-

PUL+

PUL-

DIR+

DIR-

ENA+

ENA-

A+

A-

B+

B-

含义

驱动器正极

驱动器负极

电机脉冲

电机旋向

电机使能端

A相正极

B相正极

电机

黑线

绿线

红线

蓝线

注：各输入信号为共阴极接法

电路板

内部

24V

GND

P1口10脚

GND

P2口3脚

GND

+5v

P2口4脚

电路板

接口

24V

GND

CW+

CW-

CCW+

CCW-

HOLD+

HOLD-

DMD403A电机驱动器

DC+

DC-

PUL

DIR

COM

Ena

含义

驱动器正极

驱动器负极

电机脉冲

电机旋向

电机使能端

A相正极

B相正极

电机

黑线

绿线

红线

蓝线

注：各输入信号为共阳极接法

A+

A-

B+

B-

结论：在不改变电路前提下，通过改变接线能够使电机工作。

开关电源

24V

GND

开关电源

开关电源L

开关电源N

开关电源GND

工控机、适配器

工控机方形接口接口 接口板数据接

口

适配器棕线

适配器蓝线

适配器黄线

电源适配器输

出端

CCD

背部方形接

口

背部圆形接

口

含义

CCD数据传

输到采集卡

CCD供电接

口12V

电路板

编码器接口

+24V

GND

悬空

OUTA

悬空

E6B2-CWZ6C编码器

褐线

蓝线

黑线

白线

橙线

含义

编码器正极

编码器负极

输出B相

输出A相

输出Z相

开关电源

24V

外部电源

L

N

电路板

风扇接口

+24V

GND

风扇

红线

黑线

黄线

含义

风扇正极

负极

控制转速

端子台

L

N

开关电源

L

N

开关电源

火线

开关电源

零线

仪器内部开关

L

本文标签： 元件封装设计原理图输出