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1、1,第3章 绘制电路原理图,3.1 层次电路设计概念 3.2 层次电路设计工具3.3 层次电路设计方法3.4 建立层次原理图 3.5 层次电路设计小结3.6 自上而下层次电路图设计实例 本章小结,2,在前面的内容中已经提到过层次图。其实，层次图就是一种模块化设计方法，把整个设计项目分成若干基本功能模块，每个模块是一个完整的原理图表达。为了达到这一目的，必须建立一些特殊的图形符号、概念来表示各张原理图之间的连接关系。当电路比较复杂时，用一张原理图来绘制显得比较困难，此时可以采用层次型电路来简化电路。层次型电路将一个庞大的电路原理图(称为项目)分成若干个模块，且每个模块可以再分成几个基本模块。各个
2、基本模块可以由工作组成员分工完成，这样可以大大提高设计效率。,层次电路设计概念,3,层次电路设计(1)放置方块电路 利用工具放置方块电路，在图纸上用简单的方块图来表示一个复杂的电路图。放置时按“Tab”键进行属性设置。(2)电路的进出点 方块电路的进出点就是它本身的输入输出引脚。如果方块图没有进出点的话，那么方块图便没有任何意义。(3)电路的输入输出点 放置输入输出点，可实现两个网络的连接，相同名称的输入输出点，可以认为在电气意义上是连接的。输入输出点也是层次图设计不可缺少的组件。,4,(4)层次电路设计方法 层次电路图设计的关键在于正确地传递层次间的信号，在层次电路图设计中，信号的传递主要靠
3、放置方块电路、方块电路进出点和电路输入输出点来实现。,5,在绘制层次图时常用的不同于一般原理图的按钮有如下几个。层次图中用于画方块电路的按钮 用于画方块电路图端口的按钮 用来画I/O端口的按扭,3.2 层次电路图中常用的工具,6,3.3 层次电路图的设计方法,1 自上而下的层次电路设计方法 此方法指首先产生方块电路图，再由方块电路来产生具体原理图的方法。也就是说，我们应首先设计出主控模块图（方块电路图），再将该图中的各个模块具体化。在设计完主控模块图后，执行菜单命令“DesignCreate Sheet From Symbol”，光标变成十字状，将光标移Memory方块电路模块上（注意不要指到
4、方块图进出点上），单击鼠标出现如下图所示对话框。,7,选择对话框,8,这个对话框询问在产生与电路方块图相对应的原理图时，相对的输入输出点是否将信号方向反向，此处应选择No。2.自下而上的层次电路设计方法 此方法指首先画出原理图，再由原理图来产生方块电路图的方法。和刚才的步骤相反，先绘制原理图，再执行菜单“Desgin”下的“DesignCreate Symbol From Sheet”。点击之后会出现如下所示的对话框。从中选中要创建层次电路图的方块图。,9,选择电路图对话框,10,3.4 建立层次原理图,前面讲层次电路图的设计方法有两种，现在就利用自上而下的方法设计一个4串行接口的原理图。它们
5、分别由串行接口和线驱动模块（4 Port UART and Line Drivers.sch）和ISA总线与地址解码（ISA Bus and Address Decoding.sch）两部分组成。下图3-1是该原理图的层次电路图。,11,12,图3-1 层次电路图,13,绘制的具体步骤：1.建立如下图3-2所示的文档，并且命名。2.建立层次原理的文件（.prj)。图3-3,图3-2 文档,14,图3-3 建立层次原理图文件,15,（3）点击画电路图工具栏里的图标 后，或者执行菜单Place-Sheet Symbol光标变成十字状，在方块电路一角点击鼠标，再将光标移到方块图的另一角，即可展开一个
6、区域，点击鼠标，即可完成该方块图的放置。点击右键，即可退出放置方块电路状态。在放置方块电路状态下，鼠标左键双击方块电路或按Tab键，即可打开如图3-4所示的方块电路编辑对话框进行设置。该对话框中共有12个设置项，其中：,16,图3-4 方块电路图的属性对话框,（1）Border Width选择项的功能是选择方块电路边框的宽度。点击“Border Width”选择项右侧的下拉式按钮，打开其下拉菜单，其中共有四种边线的宽度，即最细（Smallest）、细（Small）、中（Medium）和粗（Large）。（2）X-Size选项的功能是设置方块电路的宽度，如图6-4所示。（3）Y-Size选项的功
7、能是设置方块电路的高度，如图6-4所示。（4）Border Color选项的功能是设置方块电路的边框颜色。,17,（5）Draw Solid选项的功能是设置方块电路内是否要填入Fill Color所设置的颜色。（6）Show Hidden选项是设置是否显示方块电路。（7）File Name设置项的功能是设置方块电路所对应的文件名称，它和元件编辑对话框内的Sheet设置项类似。如图6-4所示，此处为 4 Port UART and Line Drivers.sch。(8)Name设置为4 Port UART and Line Drivers 同理可完成ISA Bus and Address De
8、coding的绘制和设置。结果如下图3-5所示。,18,图3-5,19,3.放置出入端口 点击画电路图工具栏里的图标,或者执行菜单Place-Add Sheet Entry。光标变成十字状，将光标移动到方块电路中，点击鼠标，光标上面出现一个小圆点，且光标将被限制在方块电路的左右边界内，确定合适的位置后点击鼠标，即可在该处放置一个方块图的进出点，点击右键结束放置方块图进出点状态。按Tab键，即可出现方块电路进出点编辑对话框，如图3-6所示。,20,（1）Name：设置方块图进出点的名称。（2）I/O Type：选择方块图进出点的形式，其中包括四个选择项，即无方向式信号进出点（Unspecifie
9、d）、输出型进出点（Output）、输入型进出点（Input）和输入输出双向型进出点（Bidirectional）。（3）Style：箭头方向包括四种，即无箭头（None）、左箭头（Left）、右箭头（Right）和双向箭头（LeftRight）。,图3-6 方块电路进出点编辑对话框,21,（4）Side：选择方块图进出点是在方块图的左边还是在右边。一般在设计时，不需要设置此项，只需要移动鼠标即可。（5）Position：设置方块图进出点的位置，从方块电路上边界开始计算。（6）Text：设置方块图进出点名称的颜色。放置完的结果如下图3-7所示。,22,图3-7,23,4.接下来连接线路，结果如
10、下图3-8所示。,图3-8 最终结果,24,5.单击Desgin下的DesignCreate Sheet From Symbol，光标变成十字状后单击其中的一个方块电路图，出现如下图3-8对话框，点击ON。进入原理图绘制界面如图3-9所示，开始绘制原理图。,图3-8,25,图3-9 进入ISA 原理图绘制界面,26,27,28,生产层次表,执行Report-Design Hierarchy 命令，系统将自动生产该原理图的层次关系，如下表所示。,29,3.5 层次电路设计小结,图3-10所示为层次电路图Z80 Processor.prj的结构。在一个项目中，处于最上方的为主图，一个项目只有一个主
11、图，扩展名为prj；在主图下方所有的电路均为子图，扩展名为sch，图中有4个一级子图，在子图Serial Interface.sch中还存在二级子图。,30,在层次式电路中，通常主图中是以若干个方块图组成，它们之间的电气连接通过I/O端口和网络标号实现。1.电路方块图设计 电路方块图，也称为子图符号，是层次电路中的主要组件，它对应着一个具体的内层电路。图2-37所示为某电路的主图文件，它是由两个电路方块图组成。执行菜单PlaceSheet Symbol，或单击工具栏上按钮，光标上粘着一个悬浮的虚线框，按键，屏幕弹出图3-12所,图3-11 层次电路主图,示的属性对话框，设置相关参数，在File
12、 Name中填入子图的文件名（如FB.sch），Name中填入子图符号的名称（如方波），设置完毕后，,31,单击OK按钮，关闭对话框，将光标移至合适的位置后，单击鼠标左键定义方块的起点，移动鼠标，改变其大小，大小合适后，再次单击鼠标左键，放下子图符号。,2.放置子图符号的I/O接口 执行菜单PlaceAdd Sheet Entry，或单击工具栏上按钮，将光标移至图3-11子图符号内部，在其边界上单击鼠标左键，此时光标上出现一个悬浮的I/O端口，该I/O端口被限制在子图符号的边界上，光标移至合适位置后，再次单击鼠标左键，放置I/O端口。双击I/O端口，屏幕弹出图3-13所示的子图符号端口属性对话
13、框，其中：Name为端口名；I/O Type为端口电气特性设置；,图3-12 子图符号属性对话框,32,Style为端口方向设置；Side设置I/O端口在子图的左边（Left）或右边（Right）；Position代表子图符号I/O端口的上下位置，以左上角为原点，每向下一格增加1。3.设置图纸信息 主图和子图绘制完毕，必须添加图纸信息。执行DesignOptions，屏幕文档参数设置对话框，选中Organization选项卡，,设置图纸信息，特别是Sheet栏中的No.（设置原理图的编号）和Total（设置电路图总数）必须设置好。,图3-13 子图符号端口属性对话框,33,4.由子图符号生成子
14、图文件 执行菜单DesignCreate Sheet From Symbol，将光标移到子图符号上，单击鼠标左键，屏幕弹出是否颠倒I/O端口的电气特性的对话框，如图3-14所示。若选择“是”，则生成的电路图中的I/O端口的输入输出特性将与子图符号I/O端口的输入输出特性相反；若选择“否”，则生成的电路图中的I/O端口的输入输出特性将与子图符号I/O端口的输入输出特性相同，一般选择“否”。,此时Protel99SE自动生成一张新电路图，电路图的文件名与子图符号中的文件名相同，同时在新电路图中，已自动生成对应的I/O端口。,图3-14 I/O端口特性转换对话框,34,5.层次电路的切换 在层次电路
15、中，经常要在各层电路图之间相互切换，切换的方法主要有2种。利用设计管理器，鼠标左键单击所需文档，便可在右边工作区中显示该电路图。执行菜单ToolsUp/Down Hierarchy或单击主工具栏上按钮，将光标移至需要切换的子图符号上，单击鼠标左键，即可将上层电路切换至下一层的子图；若是从下层电路切换至上层电路，则是将光标移至下层电路的I/O端口上，单击鼠标左键进行切换。,35,3.6 自上而下层次电路图设计实例,自上而下层次式电路图设计的基本步骤如下。新建一个原理图文件。绘制主图。绘制子图电路。设置图纸编号。文件保存。下面以图3-15所示的信号发生器为例介绍层次电路的设计，其中方波形成电路为子
16、图1，三角波形成电路为子图2。建立一个新文件。进入Protel99SE，建立项目文件后，执行菜单FileNew，新建一个电路图文件，作为主图，双击文件名进入原理图编辑状态。放置子图符号。执行PlaceSheet Symbol放置子图符号，设置相关参数为：File Name为FB.sch，Name为“方波”。,36,将子图符号移至合适的位置后，单击鼠标左键定义方块的起点，移动鼠标，改变其大小，大小合适后，再次单击鼠标左键，放下子图符号。同样方法放置第二个子图符号，其File Name设置为SJB.sch，Name设置为“三角波”，放置完毕后的子图如图3-16所示。,图3-15 信号发生器,37,
17、执行PlaceAdd Sheet Entry，将光标移至图2-37中左边的子图符号内部，放置子图符号的输出端口。双击I/O端口，设置端口属性，具体为：Name：Uo1；I/O Type：Output；Side：Right；Style：Right。同样方法放置其它端口符号。执行菜单PlaceWire，绘制主图中所需的导线，完成主图连接。绘制完成的主图如图2-37所示。执行FileSave Copy As，Name设置为Function.prj，Format设置为*.prj，代表该文件是主图项目文件，保存主图。执行DesignCreate Sheet From Symbol，将光标移到FB.sch
18、子图符号上，单击鼠标左键，屏幕弹出是否颠倒I/O端口的电气特性的对话框，选择“否”，系统自动生成一个新电路图，并产生了一个I/O端口Uo1。在此电路图中完成子图1的电路绘制，并绘制方波波形，如图3-16所示。同样的方法完成子图2的绘制，如图3-17所示。,38,执行菜单DesignOptions，在弹出的对话框中选中Organization选项卡，在Sheet栏的No.中设置图纸编号，本例中依次将主图、子图1、子图2编号为1、2、3，图纸总数设置为3。执行菜单FileSave All保存所有文件。层次式原理图的制作除了上述的自上而下的设计方式外，也可以采用自下而上的设计方式，即先设计子图，再设计主图，设计的方法基本一致。,返回,图3-16 子图FB.sch,图3-17 子图SJB.sch,39,母电路,40,子电路1,41,子电路2,42,子电路3,43,在复杂的电路中，可以采用层次式电路图来简化电路，层次图电路由主图和若干个子图构成，它们之间的连接通过I/O端口和网络标号实现。,本章小结,返回,
