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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 1 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
2、几个基本模块。各个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 2 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。 3 (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
3、的信号，在层次电路图设计中，信号的传递 主要靠放置方块电路、方块电路进出点和电路 输入输出点来实现。 4 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 5 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
4、 变成十字状，将光标移Memory方块电路模块上（注 意不要指到方块图进出点上），单击鼠标出现如下 图所示对话框。 6 选择对话框 7 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。 8 选择电路图对话框 9 3.4 建立层次原理图 前面讲层
5、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。 10 11 图3-1 层次电路图 12 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 13 图3-3 建立层次原理图文件 14 （3）点击画电路图工具栏里的图标 后，或者 执行菜单Place- Sh
6、eet 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： 15 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） 、
7、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。 16 （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 an
8、d Line Drivers.sch。 (8) Name设置为4 Port UART and Line Drivers 同理可完成ISA Bus and Address Decoding的绘制和 设置。结果如下图3-5所示。 17 图3-5 18 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
9、电路进出点编辑对话 框，如图3-6所示。 19 （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（ Unspecified）、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）。 图图3-63-6 方块电路进出点编辑对话框方块电路进出点编辑对话框 20 （4） Side：选择方块图进出点是在方块图的左
10、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。 21 图3-7 22 4.接下来连接线路，结果如下图3-8所示。 图3-8 最终结果 23 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 24 图3-9 进入ISA 原理图绘制界面 25
11、 26 27 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。 28 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。 图3-10 层次电路结构 主图 子图 29 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
12、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 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， 30 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
13、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 31 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
14、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 主图图和子图绘图绘 制完毕毕，必须须添 加图纸图纸 信息。执执行 DesignOptions，屏幕文档参数设设 置对话对话 框，选选中Organization选项选项 卡， 设设置图纸图纸 信息，特别别是Sheet栏栏中的No.（设设置原理图图的编编号） 和Total（设设置电电路图总图总 数）必须设须设 置好。 图3-13 子图符号端口属性对话框 32 4.由子图符号生成子图文件 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
15、/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 33 5.层层次电电路的切换换 在层层次电电路中，经经常要在各层电层电 路图图之间间相互切换换，切换换 的方法主要有2种。 利用设计设计 管理器，鼠标
16、标左键单击键单击 所需文档，便可在右边边 工作区中显显示该电该电 路图图。 执执行菜单单ToolsUp/Down Hierarchy或单击单击 主工具栏栏上 按钮钮 ，将光标标移至需要切换换的子图图符号上，单击单击 鼠标标左键键 ，即可将上层电层电 路切换换至下一层层的子图图；若是从下层电层电 路切换换 至上层电层电 路，则则是将光标标移至下层电层电 路的I/O端口上，单击单击 鼠 标标左键进键进 行切换换。 34 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图1，三角波形成电路为子图2。 建立一个新文件。进入P
