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1、烟台汽车工程职业学院教 案2009 2010 学年 第 2 学期部 门 信息与控制工程系课程名称 Protel Dxp授课对象 08级计算机控制授课教师 曹彦杰教材名称 Protel Dxp实用教程教学计划一、本学期教学目的通过讲授变流技术、变频技术、变频器调速、可编程控制器（PLC）控制的变频器运行、PLC控制变频器闭环的电动机运行、人机界面，使学生掌握整流技术的基本原理、变频技术的基本原理和操作，并且会用PLC控制变频器运行。通过本课程的学习，学生应达到以下要求：正确理解整流技术的原理、正确应用变频器调速、正确应用PLC控制变频器运行。二、提高教学质量的措施1、突出素质教育，强化实践能力，
2、注重教学方法的多样性和灵活性。2、认真备课，仔细钻研教材，详细翻阅相关资料，使课堂资料翔实准确，视野宽阔。3、认真上好每一堂课，充分利用好课堂四十五分钟。教学内容完整，重难点突出。选择适当的教学方法，讲解时语言清晰、生动，板书设计合理。极大地调动学生学习积极性。4、深入到学生中去，了解学生，关心学生，严格要求学生，极大调动学生的学习积极性，提高教学质量。5、抓好基础知识的补救工作，在教学的过程中，边授课边补充知识，使学生温故而知新。6、加强实训教学，在实训过程中发现问题并解决问题。7、在教学中，做到既教书又育人。8、经常听取其他教师的教课，学习老教师的教法和经验。9、采用启发式、讨论式等多种授
3、课方式，培养学生分析问题、解决问题的能力。10、采用理论联系实际的授课方式，培养学生产学结合、学为所用的意识。11、认真做好学生成绩的考核与评定等工作。12、努力做好后进生的转化工作，全面提高教学成绩。13、在教学中运用电化教学手段，加强直观教学。14、运用分层次教学法，因材施教，培养学生的创新能力。三、教学进度周次月日月日章 节主要教学内容课时42.16-3.12课题一介绍了晶闸管的结构、单相整流电路、三相整流电路、单结晶体管触发电路、三相触发电路、逆变电路。1623.12-3.26课题二讲解变频器的基本结构和基本知识、变频器的面板操作、变频器的参数预置。82.53.26-4.15课题三重点
4、介绍了变频器调速的单方向运行、变频器调速的双方向运行、变频器调速的多挡运行、变频器调速的多段运行。103.54.15-5.15课题四介绍了PLC控制变频器单方向运行、PLC控制变频器双方向运行、PLC控制变频器多挡运行、PLC控制的变频与工频切换运行。1415.15-5.22课题五介绍了变频调速恒压供水控制系统。415.22-6.1课题六主要讲解了触摸屏（POD）的应用。446.1-6.26实验部分重点实训：变频器调速的单方向运行、变频器调速的双方向运行、变频器调速的多挡运行、变频器调速的多段运行。16教学目标教材分析课程类型教学方法课时安排组织教学导入新课教学内容巩固练习课堂总结布置作业课后
5、小结教学目标教材分析课时安排教学进度教学目标教材分析课程类型教学方法课时安排组织教学导入新课教学内容巩固练习课堂总结布置作业课后小结教学目标教材分析课程类型教学方法课时安排组织教学导入新课教学内容巩固练习课堂总结布置作业课后小结教学目标教材分析课时安排教学进度教学目标教材分析课程类型教学方法课时安排组织教学导入新课教学内容巩固练习课堂总结布置作业课后小结教学目标教材分析课程类型教学方法课时安排组织教学导入新课教学内容巩固练习课堂总结布置作业课后小结教学目标教材分析课时安排教学进度教学目标教材分析课程类型教学方法课时安排组织教学教学内容巩固练习课堂总结布置作业课后小结教学目标教材分析课程类型教学
6、方法课时安排组织教学导入新课教学内容巩固练习课堂总结布置作业课后小结教学目标教材分析课程类型教学方法课时安排组织教学导入新课教学内容巩固练习课堂总结布置作业课后小结教学目标教材分析课程类型教学方法课时安排组织教学导入新课教学内容巩固练习课堂总结布置作业课后小结教学目标教材分析课程类型教学方法课时安排组织教学导入新课教学内容巩固练习课堂总结布置作业课后小结教学目标教材分析课程类型教学方法课时安排组织教学导入新课教学内容巩固练习课堂总结布置作业课后小结第一章 Protel DXP 2004概述1.了解Protel DXP 2004发展、组成和特点。2.掌握Protel DXP 2004的安装及卸载
7、。3.了解Protel DXP 2004的工作环境。难点：Protel DXP 2004的安装及卸载新授课讲授法与上机2课时考勤： 应到： 人 实到： 人 随着电子信息技术的迅速发展，大规模集成电路的应用使PCB的布线更加密集和复杂，需要了解Protel的应用。一 印刷电路板设计的基本知识1 印刷电路板的组成 印刷电路板主要由焊盘、过孔、安装孔、导线、元器件、接插件、填充等组成，如图1-1所示。 2 印刷电路板的板层结构 印刷电路板常见的板层结构包括单层板（Single Layer PCB）、双层板（Double Layer PCB）和多层板（Multi Layer PCB）三种，见下图。3
8、印刷电路板的工作层类型印刷电路板包括许多类型的工作层面，如信号层、防护层、丝印层、内部层等，下面就各层的作用进行简要介绍。防护层：主要用来确保电路板上不需要镀锡的地方不被镀锡，从而保证电路板运行的可靠性。 丝印层：主要用来在印刷电路板上印上元器件的流水号、生产编号、公司名称等 。 二、印刷电路板设计的基本知识 新技术、新材料的出现，电子工业技术的蓬勃发展，大规模甚至超大规模的集成电路不断出现并越来越复杂，促进了计算机辅助设计和绘图的发展。 Protel 正是在这样的环境和背景下产生的。它由始建于1985年的Protel公司设计推出，历经Protel for Dos、Protel 98、Prot
9、el99 和Protel99SE等版本，2002年该公司更名为Altium公司，并最终推出Protel的最新版本Protel DXP。Protel DXP以其界面的友好，直观和用户操作的便利，成为世界范围内应用于电子线路设计与印刷电路板设计方面最流行的软件。 1 Protel DXP的应用领域 Protel DXP主要应用于电子电路设计与仿真、印刷电路板（PCB）设计及大规模可编程逻辑器件的设计，它是第一个将所有设计工具集成于一身，完成电路原理图到最终印刷电路板设计全过程的应用型软件。2 Protel DXP的新增功能与特性 Protel DXP新增功能与特性主要体现在以下几方面：（1）、Pr
10、otel DXP使各种设计工具更加紧密集成，大大地提高了同步化程度。（2）、Protel DXP与Microsoft Windows XP相适应使界面更加协调，更加友好。（3）、Protel DXP支持自由的非线性设计流程即双向同步设计。（4）、Protel DXP支持VHDL设计和混合模式设计。（5）、Protel DXP增强了电路原理图与电路板之间的双向同步设计功能。（6）、Protel DXP支持多重组态设计，对于同一个文件，可以指定使用或不使用其中的某些元件， 然后形成元件表或插置文件等。（7）、集成式元件与元件库。（8）、可接受设计者自定义的元件与参数。（9）、强化设计检验。（10）
11、、强大的尺寸线工具。（11）、可直接在电路板内进行信号的分析。（12）、波形数据的输入与输出。安装：运行setup.exe 安装文件添加用户许可协议激活软件（打开模板，生成协议，密钥替换）o 卸载：三、Protel DXP界面简介1 菜单栏 Protel DXP的菜单栏随着用户打开不同的程序而相应变化，主要有如图所示的两种菜单栏： （1）、打开原理图编辑器时的菜单栏： （2）、打开PCB图时的菜单栏： 2 工具栏Protel DXP工具栏主要包括工程工具栏、标准工具栏、布局工具栏、元器件调整工具栏，各种工具栏所能实现的功能简要介绍祥见课本。3 状态栏与命令行 执行ViewCommand Sta
12、tus 命令，在主窗口左下方将出现如图1-27 所示的状态栏和命令行。其中，状态栏主要用于显示当前坐标的位置和栅格大小，命令行用于显示当前执行的命令和任务。 4 标签栏与工作窗口面板执行ViewStatus Bar命令，可在主窗口右下方看到如图1-28所示的标签栏。 Protel DXP工作流程主要包括：启动并设置Protel DXP工作环境、绘制电路原理图、产生网络报表、设计印刷电路板、输出和打印。下面我们就以如图1-31所示的原理图为例介绍Protel DXP的整个工作流程。 第二章 绘制基本放大电路原理图掌握绘制简单电路图的方法；掌握原理图的编辑环境；掌握使用原理图的编辑工具；重点：绘制
13、简单电路图的方法；新授课4节2.1 原理图设计基础 2课时 2.2放置元器件、导线绘制方法 2课时2.1 原理图设计基础熟悉掌握绘制原理图的基础。掌握设置图纸参数。重点：绘制原理图的基础新授课讲授法与上机相结合2课时考勤： 应到： 人 实到： 人 如何设置电路原理图。一、原理图设计简介 1电路原理图设计的一般步骤 （1）创建原理图文件（2）设置绘图环境（3）放置元器件（4）布局与连线（5）检查与修改（6）保存与输出2创建原理图文件2.1创建项目文件 文件-创建-项目-PCB项目Files工作面板中【新建】区域下的Blank project2.2保存项目文件 单击鼠标右键快捷菜单中选择保存项目
14、项目按钮-保存项目 文件-保存项目 然后输入项目保存路径和项目文件名称保存即可。2.3.创建原理图文件 文件-创建-原理图 Files-新建-原理图文件2.4.保存原理图文件 文件-保存或者单击工具栏保存按钮 选择保存路径并输入文件名称保存即可2.5.关闭文件和项目 文件-关闭3 原理图编辑器简介 Protel DXP的电路原理图设计工具栏主要有：布线工具栏、绘图工具栏、电源及接地工具栏、常用数字器件工具栏、信号仿真源工具栏、PLD工具栏、Mixed Sim工具栏及SI工具栏等。 二、图纸设置 执行设计文档选项命令，即可打开“文档选项”对话框，在该对话框中可以对图纸大小、方向、标题栏及图纸网格
15、、系统字体、文档组织形式等进行设置。1图纸大小的设置 执行DesignOptions命令，打开的“Documents Options”对话框，在Standard styles区域设置图纸尺寸，单击按钮在下拉列表框中选择A4 OrCADE的纸型。 2图纸方向的设置 通过“Documents Options”对话框中Options部分的Orientation选项设置，单击按钮，选中Landscape，则为水平放置图纸；选中Portrait，则为竖直放置图纸。 3标题栏的设置 标题栏的设置可在图纸设置对话框中的Options部分实现。 4图纸颜色的设置 图纸颜色的设置在图纸设置对话框中的Option
16、s部分实现。 5图纸的放大与缩小 用快捷键实现图纸的放大与缩小在第一章中已经介绍过，下面主要介绍通过查看菜单进行图纸的放大和缩小。（View菜单各个选项作用介绍详见书 ） 6设置系统字体Protel DXP图纸支持插入中文或英文，系统可以为这些插入的字符设置字体 。2.2 放置元器件、导线及属性设置掌握放置元件的应用；掌握设置元件的方法。重点：设置元件的方法新授课讲解法与上机相结合2课时考勤： 应到： 人 实到： 人 如何应用放置元件，如何设置元件，是本次课的主要内容。一、装载元器件库装载元器件库主要在元器件库面板实现，Libraries元器件库面板。Libraries元器件库面板中的各个区域
17、和按钮的意义如图所示二、放置元件 1.通过工作面板放置 单击元件库面板标签，选择元件所在的元件库，找到需要放置的元件，单击鼠标左键确认该元件，双击元件名或者单击place.按钮，在合适的位置单击左键。单击鼠标左键继续放置，或者单击鼠标右键结束放置。 2.通过菜单放置元件3.通过工具栏放置元件三、设置元件属性 1.元件处于放置状态时，按下TAB键。 2.主要属性 3.修改元件参数与封装 4.编辑元件引脚四、 改变元件放置方向 空格：逆时针旋转90度 x：水平翻转 y：上下翻转五、放置导线与设置导线属性1 放置导线 1.1单击工具栏放置导线按钮或者菜单命令放置-导线 1.2单击鼠标左键确定导线起点
18、 1.3在目标位置再次单击鼠标左键，定导线终点2设置导线属性 在连线状态下按下TAB键，修改属性。包括颜色和宽度。六、改变视图操作1 绘图区的缩放与移动 1.1命令状态下改变绘图区 （1）放大：pgup 或者按着ctrl键向前滚动鼠标滚轮。 （2）缩小：pgdown 或者按着ctrl键向后滚动鼠标滚轮 （3）更新：end （4）移动1.2闲置状态下改变工作区使用查看菜单或者工具栏按钮实现绘图区的缩放和移动。2工具栏和工作面板开关2.1.工具栏的显示方法 查看-工具栏2.2工作面板的显示方法 查看-工作区面板-system 单击工作窗口左下角的system标签 单击工作面板左上角的按钮七、编辑对
19、象1对象的选取通常对象的选取有三种方法，下面依次进行介绍：（1）直接选取法（2）通过Edit菜单中的选项进行选取 下面通过软件进行演示各种选取方法2 元器件的移动元器件的移动大致可分为两种情况：平移和层移。平移是指元器件在平面里移动；层移是指当一个元器件被一个元器件掩盖时对元器件的移动。移动元器件通常有2种方法： （1）在所需移动元器件上方单击鼠标的同时进行拖动即可完成该元器件的移动。（2）通过执行编辑移动-移动菜单命令进行元器件的移动。移动单个元器件，可以用鼠标单击同时进行拖动，当移动到目标位置时松开鼠标即可实现元器件的移动。也可先选中所要移动的元器件此时鼠标变成 型，单击元器件的同时拖动鼠
20、标可实现该元器件的移动。当要移动多个元器件时，可将光标移至多个元器件整体的左上角，单击鼠标左键不放松同时向右下角拖动，直至框选所有要移动的元器件，松开鼠标即可选中所有要移动的元器件。此时鼠标变成型，单击其中的任一元器件的同时拖动鼠标，当移动到目标位置时，松开鼠标，可实现该多个元件的移动。 3 元器件的旋转下面通过软件演示元器件的旋转具体操作方法（祥见书）。4复制粘贴元器件复制粘贴元器件主要包括剪切、复制、粘贴三种操作，下面通过软件演示对这三种操作的方法进行简要介绍（祥见书）。 5 复制粘贴元器件阵列式元器件粘贴方法有两种，一种是通过菜单命令进行操作，另一种是使用工具栏中的阵列式粘贴按钮来完成，
21、下面通过软件演示依次介绍这两种操作的方法。（祥见书） 6 元器件的删除当某个元器件的选择不正确或不需要时可以对元器件进行删除，Protel DXP中提供三种删除元器件的方法。 （1）用鼠标左键单击元器件，则元器件处于选中状态，按Delete快捷键即可将其删除。（2）选中需要删除的元器件，执行编辑-清除命令，即可将该元器件删除。（3）执行编辑-删除命令，光标将变成十字形状，将其移至所需删除元器件的上方，单击鼠标左键即可将其删除。 第三章 PCB设计基础了解PCB的设计基础知识；理解PCB的工作环境；掌握加载元器件、布局与布线的绘制；重点：PCB的工作环境； 加载元器件、布局与布线的绘制；难点：加
22、载元器件、布局与布线的绘制4课时新课3.1 PCB的设计基础知识 2课时3.2 加载元器件、布局与布线的绘制 2课时3.1 PCB的设计基础知识掌握PCB的设计基础知识。重点：PCB的设计基础知识新授课讲解法与上机相结合2课时考勤： 应到： 人 实到： 人 Protel DXP 2004为设计者提供了一个完整的PCB设计环境，电路系统设计的最终目的就是生成PCB文件。一、 PCB板设计基础 1 PCB板的分类和结构1.1单面板 只有一面覆铜，即只有一个信号层（焊接元器件和布线）。单面板结构和制作工艺简单，价格便宜。1.2.双面板 上下两面均覆铜，有2个信号层，顶层和底层。都可以放置元器件。双面
23、板使用最为广泛。1.3.多层板 随着集成电路技术不断的发展，电路中元器件连接关系越来越复杂，于是出现了多层板。除了有信号层之外还有电源层和地线层。2 PCB板设计中的术语2.1.层 PROTEL中的层，不是虚拟的，有其物理意义，层不仅可以有厚度，而且层之间的位置关系也不能随意改变。2.2.焊盘 焊盘的作用是用焊锡连接元件的引脚和铜模导线。典型的焊盘有圆形，方形，八角形。2.3.过孔（via） 也称为导孔，其作用是连接不同板层间的导线。穿透式的过孔，盲孔，屏蔽过孔。2.4.铜膜导线与飞线铜膜导线是覆铜板经过蚀刻加工后在PCB板上形成的铜膜走线，又称导线，用于连接各个焊点。飞线是预拉线，用以指引布
24、线。二者有本质的区别，飞线只是形式上表示出的网络之间的逻辑连接关系，而没有实际的电气连接意义。导线是实际物理连线。2.5.各类膜阻焊膜和助焊膜2.6.丝印层为了方便元件的安装和电路板的维修以及标识各个元器件，丝印层用于印刷各类标志图案和文字符号，如元件符号，公司名称，生产日期等。分为顶层丝印层，和底层丝印层。印刷电路板上各个组成部分的功能详见课本。 3 元件与封装3.1. 元器件封装的基本知识 所谓元器件封装，是指元器件焊接到电路板上时，在电路板上所显示的外形和焊点位置的关系。常用的封装类型有直插式封装和表贴式封装。直插式（针脚式）封装：是指将元器件的引脚插过焊盘导孔，然后再进行焊接。 表贴式
25、（贴片）封装：是指元器件的引脚与电路板的连接仅限于电路板表层的焊盘。 4 PCB板的设计流程绘制原理图-设置工作环境-放置元器件-PCB布局-布线规则设置-PCB布线-PCB优化-保存和输出 电路板的尺寸大小，板层数目，过孔类型，元件封装及安装位置。 先加载元件封装库二、设置PCB工作环境1 创建PCB板文件 1.1.通过向导：files-根据模板新建-PCB board wizard 启动PCB文件生成向导。 1in=1000mil=2.54cm=25.4cm 英制单位和公制单位 1.2.手动方式创建PCB板文件 文件-创建-PCB文件 Files-新建-PCB files 项目-追加新文件
26、到项目中-PCB2 设置PCB工作环境参数2.1.设置PCB坐标系统 坐标单位的切换 查看-切换单位 坐标原点的设定 编辑-原点-设定 坐标原点的显示 DXP-优先设定-PCB-display-原点标记点击鼠标右键-选项-显示2.2.设置PCB板选择项设计-PCB板选择项 或者鼠标右键-选项-网孔/图纸2.3.控制PCB图层显示 72 信号层 32 内部电源/接地层 16 机械层 16 屏蔽层 丝印层 其它层：禁止布线层、钻孔导引层 钻孔绘图层 多层设计-PCB板层次颜色。 3.2 加载元器件、布局与布线的绘制1.熟练掌握加载元器件的方法。2.掌握PCB板布局和布线。重点：PCB板布局和布线新
27、授课讲解法与上机相结合2课时考勤： 应到： 人 实到： 人 这一次课主要学习加载元器件、PCB板布局和布线。一、加载元器件1 装载元件库封装 元件库面板-元件库和原理图元件库的加载方法一样。 在元件库工作面板中，提供了元件、封装、3D模式。2 导入网络表导入网络表即将原理图中的数据导入到印制电路板设计系统中。 设计-import changes from 基本放大电路-工程变化订单-使变化生效-执行变化-变化报告-关闭返PCB编辑器。 检查所有的更改是否都有效；元件封装库定义错误或者没有添加对应的封装库；执行所有的更改操作；更新后的结果生成报表。二、PCB板布局和布线导入网络表后，所有的元件已
28、经更新到PCB板上，但是元件布局不尽合理，甚至出现重叠现象，这可能使电路板导线变得非常复杂，无法布线。PROTEL DXP 2004 提供了自动布局和手动布局两种布局方法。 自动布线就是根据用户设定的有关的布线规则，依照一定的算法，自动在各个元件之间进行连线。1 PCB板自动布局工具-放置元件-自动局 打开自动布局对话框 分组布局：以布局面积最小为基准进行布局。 统计式布局：元器件之间的连线长度最小为标准（适合元件较多的电路板）2 PCB板手动布局自动布局后的元件通常很零乱，需要对自动布局结果进行局部调整，即手动布局。 用鼠标拖动；还可以改变对象的方向和旋转。可以按空格，X,Y键实现。3设置布
29、线规则设计-规则可以对电气、布线、36贴装技术、屏蔽层、内层、测试点、电路板造、高频电路、元件放置、信号完整性分析布线宽度、布线的拓扑结构、布线的优先次序、布线板层、布线拐角模式、设置布线过孔形状4 自动布线自动布线-全部对象 situs 布线策略route all 系统会弹出自动布线信息窗口之后显示布线之后的PCB板。 自动布线-停止 自动布线-暂停 自动布线-重置习题 1，2 通过本次课的学生重点要求学生掌握双方向运行的工作原理和接线方向，并且能熟练操作。习题 3第四章 复杂原理图的绘制理解放置网络标签；掌握放置总线与总线入口；掌握使用绘图工具；理解项目编译与设置。重点：放置总线与总线入口
30、； 使用绘图工具。难点：放置总线与总线入口； 使用绘图工具。4课时新授课4.1 设置总线 2课时4.2 使用绘图工具 2课时4.1 设置总线理解放置网络标签；掌握放置总线与总线入口；重点：放置总线与总线入口新授课讲解法与上机相结合2课时考勤： 应到： 人 实到： 人一、放置网络标签 在原理图绘制过程中，元器件之间的电气连接除了使用导线外，还可以通过设置网络标签的方法来实现。网络标签和导线的作用一样，具有实际的电气连接意义。 只要导线或元件引脚的网络标签相同而不管其在电路图上是否连接在一起，都说明这两点在电气上是连接在一起的。在连接导线较长或者线路过于复杂而使走线困难时，使用网络标签代替实际走线
31、可以大大的简化绘制工作。网络标签放置过如下：1.添加导线：在放置网络标签之前，为了留有足够的空间放置网络标签名称，一般需要在元件引脚处引出一段导线。如下图所示：2.启动放置网络标签工具单击配线工具栏中放置网络标签工具按钮或者选择 菜单命令 放置-网络标签，可启动网络标签放置工具，此时出现一个十字浮动光标。3.修改网络标签属性 在放置网络标签过程中，按TAB键，系统将弹出网络标签属性设置对话框，可以对网络标签的颜色、位置、方向、名称、字体进行设置。 注意：网络标签区分大小写。4.确定网络标签的位置设置好网络标签的属性后，单击确定按钮返回到放置状态，移动光标到需要放置网络标签的位置，单击鼠标左键即
32、可。 必须有红色米字型出现，否则该网络标签没有连接到元件引脚到导线上。 放置网络标签的时候可以按空格键改变网络标签的放置方向。5.继续放置网络标签或者结束放置 处于放置状态，继续放置网络标签，单击鼠标右键结束放置状态。二、放置总线与总线入口定义： 总线通常是一组具有相同性质的并行信号线，如数据总线，地址总线等。 PROTEL DXP 2004原理图中，常用总线来代替平行导线，以减少连线的工作量和简化电路，同时也增加了电路的美观性。总线本身没有任何电气连接意义，它只是用来更清晰的标注电路的逻辑连接关系，电气连接关系需要网络标签来实现。1.绘制总线 单击配线工具栏中的绘制总线工具按钮或者选择菜单命
33、令放置-总线。总线的绘制方法和普通导线的绘制方法类似。不同的是，总线的起点和终点不需要和元件中的引脚相连。 2.放置总线入口 为了留出空间放置网络标签，先在元件脚处放置一段导线。然后单击配线工具栏中的放置总线入口按钮或者选择菜单栏放置-总线入口，光标变成十字形。 把光标移到总线与导线之间需要放置总线入口的位置，此时光标变成红色米字型。表示该点可以放置总线入口。按空格可以改变总线入口的方向。单击鼠标左键可以放置总线入口。 放置完成后单击鼠标右键，或者按ESC键退出。3.放置网络标签 在U1（32-39）,U2（811，19-22）放置网络标签D0-D7。 这样利用总线和总线入口表示连接的电路便绘制完成。三、放置输入/输出端口在原理图中，表示两点之间电气连接关系的方法有3种，除了之前我们学的，直接通过导线连接，使用网络标签连接，还可以使用输入/输出端口进行电气连接。 输入/输出端口和网络标签类似，只要端口具有相同的名称便视为同一个网络，通过这种方法可以将没有导线直接连接