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1、第6章 设计层次原理图,学习要点： 层次原理图基本知识； 层次原理图设计方法； 建立层次原理图； 生成I/O端口符号； 生成方块图符号；,学习难点： 理解层次原理图及其建立方法； 层次原理图之间的关系；,6.1 层次原理图的基本概念,在设计原理图的过程中，设计人员常常会遇到由于设计的电路系统太复杂而导致无法在一张图纸上完成整个电路原理图的情况。 为了解决这个问题，设计人员经常把一个完整的电路系统按照功能划分为若干个子系统，即子功能电路模块。如果需要的话，还可以把子功能电路模块进一步划分为更小的子电路模块。这样，设计人员就可以把每一个子功能电路模块的相应原理图绘制出来，然后在这些子原理图之间建立
2、连接关系，从而完成整个电路系统的设计。 不难看出，层次原理图的设计实际上就是一种化整为零、聚零为整的设计方法。,在早期阶段，层次原理图设计概念的提出主要是为了解决复杂的大型复杂电路系统的原理图设计问题。 但是现在，即使所设计的电路系统并不十分复杂，设计人员也习惯于把整个电路系统按照不同的功能模块分别绘制相应的模块电路原理图。这样做的好处是不但可以增强原理图的可读性和利用设计人员之间的分工合作，而且还可以使得电路系统的层次结构更加清晰，从而便于原理图的检查和修改。,6.1 层次原理图的基本概念,综上所述，层次原路图的设计方法实际上是一种模块化的设计方法。设计人员将需要设计的电路系统划分为多个子系
3、统，子系统下面又可以划分为若干个更小的子电路模块。然后设计出表示各个子系统或者子电路模块之间连接关系的母原理图和对应于子系统或者子电路模块的各个子原理图。这样就可以完成整个原理图的设计过程。,6.1 层次原理图的基本概念,在绘制层次原路图的过程中，设计人员既可从绘制电路系统的母原理图开始，逐级向下绘制子原理图；也可从绘制基本的子原理图开始，逐级向上绘制相应的母原理图。因此，层次原理图的设计方法可以分为两种：自上而下的层次原理图设计方法、自下而上的层次原理图设计方法。,6.1 层次原理图的基本概念,随着电路系统规模的不断扩大，自上而下的层次原理图设计方法由于其独特的优越性，从而在各种设计方法中脱
4、颖而出，成为目前层次原理图设计中经常使用的设计方法。 所谓自上而下的层次原理图设计方法就是指设计人员将电路系统划分为不同层次的子电路模块，并且根据系统的层次划分关系绘制出设计系统的母原理图，然后再将母原理图中的各个方块电路符号所对应的子原理图绘出。这样通过逐步细化完成整个电路系统的原理图设计。,（1）自上而下的层次原理图设计方法,（1）自上而下的层次原理图设计方法,所谓自下而上的层次原理图设计方法就是指设计人员首先定义电路系统的子功能电路模块，并且根据这些电路模块绘制出相应的子原理图；然后由这些绘制好的子原理图来产生方块电路符号；接下来再通过若干导线将这些方块电路符号连接起来构成母原理图。这样
5、通过由简单到复杂的过程逐步完成整个电路系统的原理图设计。,（2）自下而上的层次原理图设计方法,（2）自下而上的层次原理图设计方法,这个层次原理图代表了一个完整的电路系统。它分为Cpu1.sch等七个模块。8279电路又包含了两个子模块show.sch和key.sch。,6.2 建立层次原理图,电路方框图(Sheet Symbol)是层次式电路图的主要组件，可以代表某个功能。 电路方框图上有15个电路方框图I/O口，显然要先放置电路方框图，再放置电路方框图I/O口；上面的CPU1是电路方框图的名称，CPU1.SchDoc是该层电路图的文件名。,（1）电路方框图的结构,在原理图编辑环境下，选择Pl
6、ace | Sheet Symbol命令，即进入放置电路方框图状态，鼠标指针上出现一个大十字，同时多出一个虚线矩形。,（2）放置一个电路方框图,按Tab键，打开其属性编辑对话框，对其进行属性设置。 设置完后，关闭对话框，将鼠标指针移动到要放置方框图的位置，单击完成定义。 放置好的一个电路方框图,（2）放置一个电路方框图,电路方框图的I/O口相当于元件的管脚。现在在刚才建立的电路方框图上，放置几个电路方框图I/O口。 选择Place | Add Sheet Entry命令，即进入放置电路方框图I/O口状态。这时，要先用鼠标指针点取所要放置电路方框图I/O口的电路方框图。然后，鼠标指针上出现一个I
7、/O口随鼠标移动，但只能在方框图的左边框或右边框上移动。,（3）放置一个电路方框图I/O口,按Tab键，打开其属性编辑对话框 。 Name：指定该电路方框图I/O口的名称。 I/O Type和Style：I/O端口的属性设置。 Side：设置要把I/O口放置在电路方框图的左边还是右边。 Position：本栏设置要把I/O口放置在电路方框图的位置。,（3）放置一个电路方框图I/O口,电路方框图I/O口，与内层电路上的I/O口相对应，这里内层电路上的I/O口必须要和电路方框图中的I/O口相对应。为了保证这一点，Schematic提供了直接从根电路的电路方框图中产生内层电路I/O口的命令。 选择D
8、esign|Creat Sheet From Symbol ，屏幕出现对话框。 选择好文件以及符号后，单击OK按钮，出现询问对话框。,（4）绘制方块电路符号所对应的子原理图,这个对话框问在要产生的电路图中，其I/O端口的信号方向于相对的电路方框图中I/O口的信号方向是否相反。 这样在根电路图的内层电路中产生了一个新的电路图，该电路图的名称是刚才选择的电路方框图属性中的电路图文件名，该电路图上有几个I/O口。,（4）绘制方块电路符号所对应的子原理图,6.3 自上而下的设计方法,新建一个工程文件，如8031chip.PrjPCB； 新建一个原理图文件，如8031chip.SchDoc； 绘制顶层原
9、理图。执行Place | Sheet Symbol命令，画方块电路符号；执行Place | Add Sheet Entry命令放置电路方块入口；依次完成各个模块设计，如CPU1模块、CPUCLK模块、8279模块、RESET模块、MOMORY模块、DRIVER模块、POWER模块等，放置好连线，最后完成整个顶层文件的设计。 分别绘制母原理图中的方块电路符号所对应的子原理图。执行Design|Create Sheet From Symbol。在弹出的Confirm对话框Reverse Input/Output Directions中选择No，就产生一个跟方块电路对应的原理图，完成各张子图的设计。
10、,6.3 自上而下的设计方法,CPU1模块,RESET模块,MEMORY1模块,8279模块,KEY模块,DRIVER-C模块,POWER模块,CPUCLK模块,6.4 自下而上的设计方法,采用自下而上的设计方法设计层次原理图时，其基本思路是先建立层次原理图中的子原理图，然后再放置方块电路符号，接下来再通过若干导线或者总线将这些方块电路符号连接起来构成母原理图。 新建一个工程文件，如8031chip.PrjPCB； 分别绘制好各个子原理图文件，如CPU1模块、CPUCLK模块、8279模块、RESET模块等。 新建一个顶层文件的空白原理图，执行Design|Create Symbol From
11、 Sheet ，在弹出的对话框中依次选择各个子原理图文件，此时同样弹出确认I/O端口属性对话框 Reverse Input/Output Directions，选择No后，则生成一个与原理图对应的方块电路符号。等全部生成后，连线即可完成顶层文件设计。,这里介绍各层图之间的切换方法。主要有两种：从母图切换到子图，从子图切换到母图 。 从母图切换到子图的操作，必须保证当前的编辑文件就是母原理图；从子图切换到母图 ，也必须在子原理图文件内执行操作。,6.5 各层电路图间的切换,选择Tools | Up/Down Hierarchy命令，或者单击标准工具栏内的 按钮，此时，鼠标指针将变成十字形状。移动鼠标指针到母图内的某个子图模块中央位置，如图所示。 单击即可切换到子图的显示状态。而且，此时的显示状态是以最大模式显示的，如图所示。,（1）从母图切换到子图,（2） 从子图切换到母图,选择Tools | Up | Down Hierarchy命令，或者单击标准工具栏内的按钮，此时，鼠标指针将变成十字形状。 将鼠标指针指向某个输入/输出端口，单击，如图所示。 随后，屏幕上就会以最大显示模式显示出输入/输出端口所对应的子图入口，如图所示。,
