2.3 Proteus ARES的PCB设计

尽管PCB设计的软件较多，但是能够在仿真原理图的基础上进行PCB操作的软件并不是很多。使用Proteus软件便可在仿真原理图的基础上绘制PCB。Proteus的PCB设计是在ARES（Advanced Routing and Editing Software）软件中完成的。

1.Proteus ARES简介

在计算机中安装好Proteus7.5软件后，单击“开始”→“程序”→“Proteus7 Professional”→“ARES 7 Professional”或在桌面上双击图标，进入如图2-69所示的用户窗口，它由菜单栏、主工具栏、预览窗口、工具箱、PCB编辑窗口、方向工具栏等部分组成。

图2-69 ARES 7 Professional的用户窗口

1）菜单栏 Proteus ISIS共有8项菜单，下面介绍一些主要菜单。

（1）File（文件）菜单：包括新建、保存、导入等操作，如图2-70所示，其快捷键为“Alt+F”。

图2-70 File菜单栏

（2）Output（输出）菜单栏：Output（输出）菜单栏包括打印、设置、导出、效果预览等操作，如图2-71所示，其快捷键为“Alt+O”。

图2-71 Output菜单栏

（3）View（查看）菜单栏：View（查看）菜单栏用于对编辑窗口进行定位、栅格的调整及图形的缩放等操作，如图2-72所示，其快捷键为“Alt+V”，图中的栅格尺寸1in=2.54cm。

图2-72 View菜单栏

（4）Edit（编辑）菜单栏：Edit（编辑）菜单栏用于对编辑窗口中的元件进行撤销、恢复、过孔、焊盘等操作，如图2-73所示，其快捷键为“Alt+E”。

图2-73 Edit菜单栏

（5）Library（库）菜单栏：如图2-74所示，它具有选择封装、制作封装、制作符号等功能，其快捷键为“Alt+L”。

图2-74 Library菜单栏

（6）Tools（工具）菜单栏：如图2-75所示，它具有角度锁定、自动特性选择、设计规则检查、查找、自动布局设置等功能，其快捷键为“Alt+T”。

图2-75 Tools菜单栏

（7）System（系统）菜单栏：如图2-76所示，它具有系统信息、设置系统环境、设置路径等功能，其快捷键为“Alt+S”。

图2-76 System菜单栏

2）主工具栏 Proteus ARES的主工具栏包括File Toolbars（文本工具条）、Output Toolbars（输出工具条）、View Toolbars（查看工具条）、Edit Toolbars（编辑工具条）、Library Toolbars（库工具条）和Tools Toolbars（调试工具条）几部分。执行菜单“View”→“Toolbars”，在弹出的对话框中进行设置即可打开或关闭这些部分的工具条（复选框中打“√”表示该工具条打开）。Proteus ARES的主工具栏按钮功能如表2-4所示。

表2-4 Proteus ARES的主工具栏按钮功能

3）工具箱 ARES 7工具箱中各图标按钮的功能如表2-5所示。

表2-5 工具箱中各图标按钮的功能

2.Proteus ARES参数的设置

在ARES7的System菜单栏中可进行相应的参数设置，如设置层面颜色、设置默认设计规则、设置环境、设置层面、设置策略等。

1）设置层面颜色在ARES7中执行菜单“System”→“Set Colours…”，弹出如图2-77所示对话框，在此对话框中可设置工作层、机械层、丝光层、栅格等的颜色。

图2-77 层面颜色的设置

2）设置默认设计规则在ARES7中执行菜单“System”→“Set Default Rules…”，弹出如图2-78所示对话框，设置相应规则，然后单击“Apply to All Strategies”按钮，应用该对话框。

图2-78 设置默认设计规则

3）设置环境在ARES7中执行菜单“System”→“Set Environment…”，弹出如图2-79所示对话框，在该话框中可设置自动保存时间、最大恢复次数等。

图2-79 设置环境

4）设置层面在ARES7中执行菜单“System”→“Set Layer Usage…”，弹出如图2-80所示对话框，在该话框中可设置工作层面和机械层面。

图2-80 设置层面

5）设置策略在ARES7中执行菜单“System”→“Set Strategies…”，弹出如图2-81所示对话框，在该对话框中可设置策略。

图2-81 设置策略

Strategy为策略，可选择Power层或SIGNAL层。

Priority用于设置优先级。

Trace Style为Trace样式选择。

Via Style为过孔样式选择。

Neck Style为细线样式选择。

Pair1顶层设置为水平布线，底层设置为垂直布线。

Vias为过孔设置，Normal为一般过孔；Top Blind为顶层盲孔；Bottom Blind为底层盲孔；Buried为埋孔。

Tactics为策略设置，Power为电源属性层；Bus为总线；Signal为信号层。

Corners为走线拐角设置，Optimize为最优化；Diagonal为斜线。

Design Rules为设计规则设置，Pad-Pad Clearance为焊盘间距；Pad-Trace Clearance为焊盘与Trace之间的间距；Trace-Trace Clearance为Trace与Trace间的间距；Graphics Clearance为图形间距；Edge/Slot Clearance为板边沿/槽间距。

3.Proteus ARES中的PCB制作实例

下面以在ISIS 7中实际绘制的电路图2-41为例，讲述PCB电路的制作，其操作步骤如下所示。

1）统计电路原理中使用的元件在ISIS7中执行菜单“Tools”→“Bill of Materials”→“2 ASCII Output”，生成元件清单，如下所示。

            Bill Of Materials
            =================
            Design:   F:\BOOK\AVR\基于Proteus的AVR单片机C语言程序设计与仿真\第2章\动手绘制
            一幅原理图\绘制原理图.DSN
            Doc. no.: <NONE>
            Revision: <NONE>
            Author:   <NONE>
            Created:  10/01/29
            Modified: 10/01/30
            QTY  PART-REFS          VALUE             CODE
            ---  ---------         -----             ----
            Resistors
            ---------
            8   R1-R8             470
            1   R9                10k
            Capacitors
            ----------
            1   C1                10μF
            2   C2,C3             22pF
            Integrated Circuits
            -------------------
            1   U1                ATMEGA16
            1   U2                74LS138
            Miscellaneous
            -------------
            1   LEDMPX
            1   X1                8MHz

2）将网络表导入PCB由于LED点阵数码管在默认情况下没有定义封装形式，所以将原理图导入PCB中时，需先对其进行设置。在ISIS7中，右击LED点阵数码管（MATRIX-8X8-GREEN），在弹出菜单中选择“Edit Component”，在弹出的对话框的“Component Reference”栏中填入元件参照名（为“LEDMPX”），并将“Exclude from PCB Layout”复选框前的“√”去掉，如图2-82所示。

图2-82 “Edit Component”对话框

在ISIS7中执行菜单“Tools”→“Netlist to ARES”，系统自动打开ARES软件（前提条件是计算机系统中已安装好Proteus的ARES软件）。由于在ISIS7中有些元件没有指定封装形式，所以弹出如图2-83所示的对话框。在此对话框中输入相应的封闭形式（LED点阵封装形式为“MATRIX-8X8-20MM”）。

图2-83 指定元件封装形式的对话框

3）放置元件指定完元件封装后，进入ARES7工作界面，如图2-84所示。该界面右边的工作区是空的，而用户要使用的元件全部放在元件列表中。

图2-84 ARES7工作界面

开始放置元件，可采用手动或自动方式来操作。手动放置元件的方法是：在主工具箱中单击，先在元件列表中选择某个元件，然后在编辑区中合适位置单击鼠标左键，由此便可放置好该元件了。同样在放置元件前，通过单击按钮可更改元件放置方向。使用可进行自动放置元件。放置好的元件如图2-85所示。

图2-85 放置好的元件

4）布线 ARES像其他软件一样，也能进行手工布线和自动布线。

（1）手工布线：

①在ARES7中执行菜单“View”→“Layers”，弹出“Displayed Layers”对话框，选择“Ratsnest”和“Vectors”显示飞线和向量；

②在工具箱中单击按钮，在列表中选择某个元件，则在编辑界面上相应高亮显示进行布线。

（2）自动布线：在ARES7中执行菜单“Tools”→“Auto Router”，弹出如图2-86所示对话框。在此对话框中单击“Edit Strategies”，将弹出如图2-81所示对话框，在此对话框中可进一步进行相关设置。设置好后，在图2-81对话框中单击“OK”按钮，则在编辑界面上将显示出已布好线的PCB电路图，如图2-87所示。

图2-86 “Auto Router”对话框

图2-87 已布好线的PCB电路图

5）规则检查

（1）CRC检查：在ARES7中执行菜单“Tools”→“Connectivity Checker”，系统将进行连接性检查，状态栏将提示是否发生CRC错误。

（2）DRC检查：在ARES7中执行菜单“Tools”→“Design Rule Checker”，系统将进行DRC检查。DRC检查侧重于物理错误的设计规则检查，若有DRC错误，出错地方将用红圈和白线突出提示出来。

6）敷铜

（1）顶层敷铜：在ARES7中执行菜单“Tools”→“Power Plane Generator”，弹出“Power Plane Generator”对话框，在此对话框的“Net”下拉列表中选择“GND=POWER”，在“Layer”下拉列表中选择“Top Copper”，在“Boundary”下拉列表中选择“T10”，如图2-88所示，设置好后，单击“OK”按钮后进行顶层敷铜。

图2-88 “Power Plane Generator”对话框

（2）底层敷铜：在ARES7中执行菜单“Tools”→“Power Plane Generator”，弹出“Power Plane Generator”对话框，在此对话框的Net下拉列表中选择“GND=POWER”，在“Layer”下拉列表中选择“Bottom Copper”，在“Boundary”下拉列表中选择“T10”。设置好后，单击“OK”按钮后进行底层敷铜。

7）3D效果显示在ARES7中执行菜单“Output”→“3D Visualization”，可显示其3D效果。通过按住鼠标左键并拖动鼠标可显示不同的3D效果，如图2-89所示为正面3D显示效果图，如图2-90所示为背面3D显示效果图。

图2-89 正面3D显示效果图

图2-90 背面3D显示效果图

8）输出CADCAM在ARES7中执行菜单“Output”→“Gerber/Excellon Output”，弹出如图2-91所示的对话框。在此对话框中设置相应参数后，单击“OK”按钮后会生成顶层的光绘文件。

图2-91 CADCAM的输出对话框