《電子線路CAD》是職業(yè)院校電子類專業(yè)的必修課程，該課程一般通過學(xué)習(xí)Protel這款電子業(yè)界流行的線路設(shè)計軟件的操作方法和步驟，對學(xué)生進(jìn)行電子線路計算機(jī)輔助設(shè)計的知識學(xué)習(xí)和技能培養(yǎng)。

　　【摘要】在《電子線路CAD》課程中運用項目教學(xué)法，通過完成“單片機(jī)最小系統(tǒng)設(shè)計”這一工作任務(wù)，有機(jī)地將理論與實踐相結(jié)合，突破陳舊軟件教學(xué)模式和版本，實現(xiàn)“教學(xué)做一體化”，達(dá)到學(xué)生對知識點的掌握和對能力的提升的目標(biāo)。

　　【關(guān)鍵詞】Altiumdesigner,單片機(jī)最小系統(tǒng),原理圖,PCB,項目教學(xué),教育技術(shù)論文發(fā)表

　　傳統(tǒng)上該門課程所使用的軟件版本為99SE，近一些年P(guān)rotel軟件在持續(xù)更新，陸陸續(xù)續(xù)有DXP、Altiumdesigner（改變了軟件名稱，但仍被認(rèn)作是Protel的后續(xù)）等重要的版本出現(xiàn)。新版本的軟件集成了世界領(lǐng)先的EDA特性和技術(shù)，主要包括原理圖設(shè)計、PCB設(shè)計、Spice仿真、VHDL仿真與綜合、信號完整性分析等功能。在一定程度上，打破了傳統(tǒng)的設(shè)計工具模式，提供了以項目為中心的設(shè)計環(huán)境，包括強大的導(dǎo)航功能、源代碼控制、對象管理、設(shè)計變量和多通道設(shè)計等高級設(shè)計方法。該系列軟件開發(fā)者Altium公司強力推薦新的版本，業(yè)界也慢慢減少99SE的使用，逐漸采用新版本的軟件。例如2012年教育部舉辦的全國職業(yè)院校技能大賽--電子產(chǎn)品設(shè)計及制作（基于FPGA技術(shù)）項目所使用的配套軟件為Altiumdesigner軟件，第七屆全國信息技術(shù)應(yīng)用水平大賽—PCB設(shè)計項目要求使用AltiumDesigner軟件（以下簡稱AD）。

　　一般來說《電子線路CAD》課程的教學(xué)重注對知識的歸類、分層、細(xì)化，對Protel軟件的基本命令和操作方法按照知識的層次學(xué)科性而由易到難、從淺入深、逐次推進(jìn)、面面俱到地羅列，整個內(nèi)容類似軟件的說明書般。這樣子教授下去缺乏對學(xué)生主動學(xué)習(xí)與實踐能力的關(guān)注。學(xué)生們只能被動學(xué)習(xí)，難以真正動手實踐，不能掌握職業(yè)技能。

　　高職教育的理念強調(diào)教學(xué)過程與工作過程相一致，強調(diào)培養(yǎng)高端技能型人才。計算機(jī)輔助電子線路設(shè)計應(yīng)針對崗位職業(yè)行動能力設(shè)計教學(xué)內(nèi)容，利用新版本的軟件從設(shè)計一個原理圖文件到加工制作成電子線路板，形成一個完整的工作過程�！峨娮泳�路CAD》課程應(yīng)以培養(yǎng)學(xué)生電子線路板設(shè)計的能力為核心將項目案例作為載體引入到教學(xué)過程中，基于工作過程構(gòu)建教學(xué)過程。

　　但是項目化教學(xué)不僅僅是一種理念，還需要專業(yè)教學(xué)的老師去認(rèn)真分析該項目化教學(xué)中的某個具體項目在社會實際工作中的實用性、廣泛性以及普通學(xué)生水平的接受程度。最終項目才能經(jīng)過專業(yè)的論證而進(jìn)行推廣試用。而市面上所見一般該課程的教材所采用的項目既有單管放大電路，信號發(fā)生電路；也有U盤、鼠標(biāo)等內(nèi)容。對于編寫一本書而言任何項目都是可以采用的，但是老師在教學(xué)中必須要有所取舍。

　　筆者擔(dān)任本院《電子線路CAD》的教學(xué)項目已經(jīng)5年，我院的《電子線路CAD》在第三學(xué)期開設(shè)，開設(shè)的時間同《單片機(jī)原理及應(yīng)用》、《電子產(chǎn)品工藝》等課程同步。在實踐中發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過第一學(xué)年基礎(chǔ)課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生們知道一些專業(yè)基礎(chǔ)知識，進(jìn)入到一個專業(yè)發(fā)展的瓶頸區(qū)域。大家普遍存在著“知道自己不知道”或者“不知道自己知道”這樣一種迷惘的狀態(tài)。為了改變這樣子的狀態(tài)，需要老師結(jié)合與社會生產(chǎn)中實際相關(guān)或者課程相關(guān)的項目給學(xué)生一個實際演練的機(jī)會。通過接近真實產(chǎn)品的生產(chǎn)過程訓(xùn)練，學(xué)生們可以說一下子豁然開朗，明白本專業(yè)到底是干什么的了，我到底可以做些什么。

　　單片機(jī)最小系統(tǒng)是一個很好的實訓(xùn)項目。本學(xué)期同學(xué)們做單片機(jī)的實習(xí)經(jīng)常接觸到單片機(jī)的實驗箱和擴(kuò)展開發(fā)板，成績好的學(xué)生不免會發(fā)生這樣子的疑問：這一些東西是怎么做出來的？老師在《電子線路CAD》課時，應(yīng)當(dāng)及時的講解相關(guān)PCB的知識，回答疑問，同時可以視條件帶領(lǐng)學(xué)生把PCB給做出來，同樣在《電子產(chǎn)品工藝》課程上也應(yīng)帶領(lǐng)學(xué)生把產(chǎn)品焊接出來，這樣子由原理圖到設(shè)計PCB到實際生產(chǎn)，與實際相連一條龍進(jìn)行真正落實高職培養(yǎng)的內(nèi)涵。

　　該項目可以在講解完簡單的PCB制作后進(jìn)行，這時學(xué)生不但對軟件AD而且對單片機(jī)的知識也應(yīng)有相當(dāng)?shù)睦斫狻?/p>

　　一、確定項目任務(wù)

　　首先是確立項目任務(wù)分解及考核標(biāo)準(zhǔn)，如表1所示。

　　接著是工作流程分解，如圖1所示。一般印制電路板按照以下流程進(jìn)行設(shè)計。

　　二、項目實施

　　1.原理圖設(shè)計

　　原理圖設(shè)計是完成整個項目的基礎(chǔ)。課程目標(biāo)是要訓(xùn)練學(xué)生使用AD軟件的技能，培養(yǎng)學(xué)生的標(biāo)準(zhǔn)意識、規(guī)范意識、質(zhì)量意識、協(xié)作意識等職業(yè)素養(yǎng)。單片機(jī)最小系統(tǒng)原理圖設(shè)計，學(xué)生需要達(dá)到項目任務(wù)分解的“能力目標(biāo)”。學(xué)生操作過程中，強調(diào)建立工程項目概念，如圖2所示，強調(diào)導(dǎo)線Wire的電氣特性及相同網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號（NetLable）表示電氣性能相互連接。

　　如果感覺某學(xué)生的水平層次還行，可以進(jìn)一步要求在最小系統(tǒng)圖的基礎(chǔ)上增加外圍電路，如在不同的P口處加入電機(jī)、喇叭、LED等等。

　　不同的學(xué)校采用的單片機(jī)芯片可能不同，需要新建一個對應(yīng)相關(guān)的芯片的集成庫，集成庫的后綴名為.Intlib，集成庫所需要的源文件包括：原理圖元器件庫文件、PCB封裝庫文件以及仿真模塊和完整性分析模塊等。生成新的集成庫文件的操作是先新建.LibPkg文件，再添加.Schlib和.Pcblib文件。一般單片機(jī)芯片都采用51類型的，大部分封裝為DIP40，一般在現(xiàn)有的封裝上進(jìn)行修改這樣操作就比較方便。原理圖繪制完成后需要進(jìn)行電氣檢查，生成網(wǎng)絡(luò)表，整個原理設(shè)計工作才算完成。

　　2.PCB設(shè)計

　　對于單片機(jī)最小系統(tǒng)PCB設(shè)計，學(xué)生需要達(dá)到按照項目任務(wù)分解的能力目標(biāo)。

　　首先是規(guī)劃PCB的尺寸，實際上就是定義PCB的機(jī)械輪廓和電氣輪廓。機(jī)械輪廓定義在機(jī)械層上，指的是PCB板的物理外形和尺寸。電氣輪廓定義在禁止布線層上，指的是PCB板上放置元件和布線的范圍。具體操作就不再贅述。接著就是載入網(wǎng)絡(luò)表，只要原理圖繪制正確，封裝成功，一般沒有什么問題。

　　對于PCB設(shè)計，布局和布線是最為關(guān)鍵的一步。對于同一功能塊的元件應(yīng)該盡量放置在一起。體積大、重量重的元件宜根據(jù)板子的承受能力確定擺放位置。發(fā)熱元件應(yīng)遠(yuǎn)離關(guān)鍵芯片等，時鐘電路應(yīng)遠(yuǎn)離輸入信號等敏感電路。

　　實際布局過程中，可指導(dǎo)學(xué)生按照信號的流程各個安排不同功能電路單元，以功能電路的核心元件為中心進(jìn)行布局，盡量減小和縮短元件之間的引線和連接。元件的布局應(yīng)遵照信號的流通，使信號盡可能保持一致的方向。多數(shù)情況下，信號的流向安排為從左到右或從上到下，與輸入、輸出端直接相連的元件應(yīng)當(dāng)放在靠近輸入、輸出接插件或連接器的附近。

　　布線一般采用自動布線方法，線寬一般設(shè)置在10Mil，電源和較大電路的地線位20Mil。布線在元器件多的情況下偶爾不能成功，或者布線彎繞很遠(yuǎn)，明顯有問題。這個時候需要老師對學(xué)生進(jìn)行走線拓?fù)浞矫娴闹笇?dǎo)，對于布線交叉的位置多采用“鉆”、“繞”的方法，特別是在大體積元件的引腳之間擺放元件，往往有奇效。

　　補淚滴、覆銅等方面知識也是需要了解的。最后繪制的PCB圖如圖3所示。

　　3.PCB板的制作

　　PCB板的制作一般采用人工腐蝕的方法，用的最多的是熱轉(zhuǎn)印法。將繪制好的電路板用熱轉(zhuǎn)印紙打印出來，然后經(jīng)過熱轉(zhuǎn)印至PCB板、FeCl3溶液腐蝕電路板、電路板鉆孔、焊接和調(diào)試等幾個步驟，就可以制作一個完整的模擬叫聲電路板。制作時FeCl3溶液腐蝕性很大，需小心注意安全。

　　如果要進(jìn)行裝配，老師可以弄好元器件清單并指導(dǎo)學(xué)生先檢查所有元器件質(zhì)量，對照電路原理圖，在PCB板上根據(jù)絲印層標(biāo)號進(jìn)行焊接。裝配完畢后分段對各部分電路進(jìn)行通電檢測然后進(jìn)行總的測試。

　　三、結(jié)論

　　在本課程中采用項目教學(xué)法打破知識體系的局限，利用業(yè)界流行的AD軟件，采用理實一體化的教學(xué)模式。使學(xué)生在完成完整的典型工作任務(wù)的過程中，形成對整體課程的認(rèn)識體驗，實現(xiàn)與崗位零距離接觸，利于學(xué)生系統(tǒng)掌握課程的知識和技能，取得更好的教學(xué)效果。

　　參考文獻(xiàn)

　　[1]徐蕾，李麗.Protel99SE仿真在模擬電路中的應(yīng)用[J].高師理科學(xué)，2007（2）：35.

　　[2]李建榮，錢松.以單片機(jī)最小系統(tǒng)為載體探究PCB設(shè)計開發(fā)流程[J].揚州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院論叢，2010（3）：19.

　　[3]姜沫岐，林偉，俞鵬，等.原理圖與設(shè)計實例[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006.

　　[4]楊正富.PCB設(shè)計軟件Proteldxp2004的教與學(xué)[J].凱里學(xué)院學(xué)報，2012（6）：131.

　　[5]徐超明.任務(wù)驅(qū)動法在Proteldxp課程教學(xué)中的應(yīng)用[J].職業(yè)教育研究，2008（3）.

　　[6]趙立東.項目教學(xué)法在Proteldxp教學(xué)中的應(yīng)用[J].宿州教育學(xué)院學(xué)報，2009（3）.

---

轉(zhuǎn)載請注明來自：http://www.jinnzone.com/jiaoyujishulw/35985.html