第第4 4章章 层次电路设计层次电路设计生物医学工程学院主讲教师：喻胜辉电子电路CAD&CAA --PROTEL 中南民族大学生物医学工程学院 ● 电子技术教研室 喻胜辉电子电路电子电路CADCAD4.1 层次原理图结构层次原理图结构4.2 不同层次电路文件之间的切换不同层次电路文件之间的切换 4.2.1 利用项目导航树进行切换利用项目导航树进行切换 4.2.2 利用导航按钮或命令利用导航按钮或命令4.3 自顶向下的层次原理图设计自顶向下的层次原理图设计 4.3.1 设计主电路图设计主电路图 4.3.2 设计子电路图设计子电路图4.4 自底向上的层次原理图设计自底向上的层次原理图设计 4.4.1 建立子电路图文件建立子电路图文件 4.4.2 根据子电路图产生方块电路图根据子电路图产生方块电路图 中南民族大学生物医学工程学院 ● 电子技术教研室 喻胜辉电子电路电子电路CADCAD 本章重点：本章重点： 1 1 层次原理次原理图的概念的概念 2 2 主主电路路图与子与子电路路图之之间的切的切换 3 3 层次原理次原理图的的设计方法方法 中南民族大学生物医学工程学院 ● 电子技术教研室 喻胜辉电子电路电子电路CADCAD4.1 层次原理图结构层次原理图结构 层层次次式式电电路路主主要要包包括括两两大大部部分分：：主主电电路路图图和和子子电电路路图图。
其其中中主主电电路路图图与与子子电电路路图图的的关关系系是是父父电电路路与与子子电电路路的的关关系系，，在子电路图中仍可包含下一级子电路在子电路图中仍可包含下一级子电路1．主电路图．主电路图 主电路图文件的扩展主电路图文件的扩展名是名是.prj 主电路图相当于整机电主电路图相当于整机电路图中的方框图，一个方块路图中的方框图，一个方块图相当于一个模块图中的图相当于一个模块图中的每一个模块都对应着一个具每一个模块都对应着一个具体的子电路图体的子电路图 图图4.1 4.1 主电路图（主电路图（Z80 Z80 ）） 中南民族大学生物医学工程学院 ● 电子技术教研室 喻胜辉电子电路电子电路CADCAD2．子电路图．子电路图 子电路图文件的扩展名是子电路图文件的扩展名是. .schsch 一一般般地地子子电电路路图图都都是是一一些些具具体体的的电电路路原原理理图图子子电电路路图图与与主主电电路路图图的的连连接接是是通通过过方方块块图图中中的的端端口口实实现现的的如如图图4.24.2和和图图4.34.3所示 图图4.2 4.2 主电路图中的一个方块图主电路图中的一个方块图 图图4.3 4.3 图图4.24.2所示方块图对应的子电路图所示方块图对应的子电路图 中南民族大学生物医学工程学院 ● 电子技术教研室 喻胜辉电子电路电子电路CADCAD4.2 不不同同层层次次电电路路文文件件之之间间的的切换切换4.2.1 利用项目导航树进行切换利用项目导航树进行切换 打开设计数据库并展开设计导打开设计数据库并展开设计导航树，如图航树，如图4.44.4所示。
所示 单击导航树中的文件名或文件单击导航树中的文件名或文件名前面的图标，可以打开相应的文名前面的图标，可以打开相应的文件 图图4.4 4.4 设计数据库文件的设计导航树设计数据库文件的设计导航树 中南民族大学生物医学工程学院 ● 电子技术教研室 喻胜辉电子电路电子电路CADCAD4.2.2 利用导航按钮或命令利用导航按钮或命令 1 1．从方块图查看子电路图．从方块图查看子电路图操作步骤：操作步骤： ① ① 打开方块图电路文件打开方块图电路文件 ②②单单击击主主工工具具栏栏上上的的 图图标标，，或或执执行行菜菜单单命命令令Tools|Up/Down Hierarchy，，光标变成十字形光标变成十字形 ③③ 在在准准备备查查看看的的方方块块图图上上单单击击鼠鼠标标左左键键，，则则系系统统立立即即切切换到该方块图对应的子电路图上换到该方块图对应的子电路图上2 2．从子电路图查看方块图（主电路图）．从子电路图查看方块图（主电路图） 操作步骤：操作步骤： ①① 打开子电路图文件打开子电路图文件 ② ② 单单击击主主工工具具栏栏上上的的 图图标标，，或或执执行行菜菜单单命命令令Tools|Up/Down Hierarchy，，光标变成十字形。
光标变成十字形 ③ ③ 在在子子电电路路图图的的端端口口上上单单击击鼠鼠标标左左键键，，则则系系统统立立即即切切换换到到主主电电路路图图，，该该子子电电路路图图所所对对应应的的方方块块图图位位于于编编辑辑窗窗口口中中央央，，且鼠标左键单击过的端口处于聚焦状态且鼠标左键单击过的端口处于聚焦状态 中南民族大学生物医学工程学院 ● 电子技术教研室 喻胜辉电子电路电子电路CADCAD4.3 自顶向下的层次原理图设计自顶向下的层次原理图设计 自顶向下的层次原理图设计方法的思路是，先设计主电路自顶向下的层次原理图设计方法的思路是，先设计主电路图，再根据主电路图设计子电路图这些主电路和子电路文件图，再根据主电路图设计子电路图这些主电路和子电路文件都要保存在一个专门的文件夹中都要保存在一个专门的文件夹中4.3.1 设计主电路图设计主电路图 1 1．建立项目文件夹．建立项目文件夹 打开一个设计数据库文件打开一个设计数据库文件 ① ① 执行菜单命令执行菜单命令File|New，，系统弹出系统弹出New DocumentNew Document对话框 ② ② 选择选择Document FoldDocument Fold（（文件夹）图标，单击文件夹）图标，单击OkOk按钮。
按钮 ③ ③ 将该文件夹的名字改为将该文件夹的名字改为Z80Z80 2 2．建立主电路图．建立主电路图 ①① 打开打开Z80Z80文件夹 ②② 执行菜单命令执行菜单命令File|New，，系统弹出系统弹出New DocumentNew Document对话框 ③③ 选择选择Schematic DocumentSchematic Document图标，单击图标，单击OkOk按钮 中南民族大学生物医学工程学院 ● 电子技术教研室 喻胜辉电子电路电子电路CADCAD④④ 将该文件的名字改为将该文件的名字改为如图如图4.54.5所示图图4.5 4.5 建立文件夹和主电路图文件建立文件夹和主电路图文件 3．绘制方块电路图．绘制方块电路图 ①① 打开文件打开文件 ②② 单击单击Wiring Tools工具栏中的工具栏中的 图标或执行菜单命令图标或执行菜单命令Place|Sheet Symbol，，光标变成十字形，且十字光标上带着光标变成十字形，且十字光标上带着一个与前次绘制相同的方块图形状一个与前次绘制相同的方块图形状 ③③ 设置方块图属性：按设置方块图属性：按Tab键，系统弹出键，系统弹出Sheet Symbol属性属性设置对话框。
设置对话框 中南民族大学生物医学工程学院 ● 电子技术教研室 喻胜辉电子电路电子电路CADCADSheet Symbol属性设置对话框：属性设置对话框： l l Filename：：该方块图所代该方块图所代表的子电路图文件名如表的子电路图文件名如l l Name：：该方块图所代表的模块该方块图所代表的模块名称此模块名应与名称此模块名应与Filename中中的主文件名相对应如的主文件名相对应如Memory设置好后，单击设置好后，单击Ok按钮确认，此按钮确认，此时光标仍为十字形时光标仍为十字形 ④④ 确确定定方方块块图图的的位位置置和和大大小小：：分分别别在对角位置单击左键在对角位置单击左键 ⑤⑤ 此此时时仍仍处处于于放放置置方方块块图图状状态态，，可可重重复复以以上上步步骤骤继继续续放放置置，，也也可可单单击鼠标右键，退出放置状态击鼠标右键，退出放置状态 图图4.6 4.6 Sheet SymbolSheet Symbol属性设置对话框属性设置对话框 中南民族大学生物医学工程学院 ● 电子技术教研室 喻胜辉电子电路电子电路CADCAD4．放置方块电路端口．放置方块电路端口 ①① 单击单击Wiring Tools工具栏中的工具栏中的 图标，或执行菜单命图标，或执行菜单命令令Place|Add Sheet Entry，光标变成十字形。
光标变成十字形 ②② 将十字光标移到方块图上单击鼠标左键，出现一个浮动将十字光标移到方块图上单击鼠标左键，出现一个浮动的方块电路端口，此端口随光标的移动而移动如图的方块电路端口，此端口随光标的移动而移动如图4.7所示图图4.7 浮动的方块电路端口图形浮动的方块电路端口图形 中南民族大学生物医学工程学院 ● 电子技术教研室 喻胜辉电子电路电子电路CADCAD③③ 设置方块电路端口属性：按设置方块电路端口属性：按Tab键系统弹出键系统弹出Sheet Entry属属性设置对话框，如图性设置对话框，如图4.8所示双击已放置好的端口也可所示双击已放置好的端口也可弹出弹出Sheet Entry属性设置对话框按图属性设置对话框按图4.8设置图图4.8 Sheet Entry属性设置对话框属性设置对话框Sheet Entry属性设置对话框中有关选项属性设置对话框中有关选项含义：含义：Name：：方块电路端口名称如方块电路端口名称I / O Type：：端口的电气类型单击图端口的电气类型单击图4.8中中Input旁的下拉按钮，出现端口电气旁的下拉按钮，出现端口电气类型列表类型列表。
Unspecified：：不指定端口的电气类不指定端口的电气类型 Output：：输出端口输出端口 Input：：输入端口输入端口 Bidirectional：：双向端口双向端口 中南民族大学生物医学工程学院 ● 电子技术教研室 喻胜辉电子电路电子电路CADCADSide：：端口的停靠方向端口的停靠方向 Left：：端口停靠在方块图的左边缘端口停靠在方块图的左边缘 Right：：端口停靠在方块图的右边缘端口停靠在方块图的右边缘 Top：：端口停靠在方块图的顶端端口停靠在方块图的顶端 Bottom：：端口停靠在方块图的底端端口停靠在方块图的底端Style：：端口的外形端口的外形 None：：无方向 Left：：指向左方指向左方 Right：：指向右方指向右方 Left & Right：：双向 如果图如果图4.8中浮动的端口出现在方块电路的顶端或底端，中浮动的端口出现在方块电路的顶端或底端，则则Style端口外形中的端口外形中的Left、、Right、、Left & Right分别变为分别变为Top、、Bottom、、Top & Bottom。
中南民族大学生物医学工程学院 ● 电子技术教研室 喻胜辉电子电路电子电路CADCAD④④ 此时方块电路端口仍处于浮动状态，并随光标的移动而移此时方块电路端口仍处于浮动状态，并随光标的移动而移动在合适位置单击鼠标左键，则完成了一个方块电路端动在合适位置单击鼠标左键，则完成了一个方块电路端口的放置口的放置⑤⑤ 系统仍处于放置方块电路端口的状态，重复以上步骤可放系统仍处于放置方块电路端口的状态，重复以上步骤可放置方块电路的其他端口，单击鼠标右键，可退出放置状态置方块电路的其他端口，单击鼠标右键，可退出放置状态图图4.9 放置好端口的方块电路放置好端口的方块电路 中南民族大学生物医学工程学院 ● 电子技术教研室 喻胜辉电子电路电子电路CADCAD5．连接各方块电路．连接各方块电路 在所有的方块电路及端口都放置好以后，用导线在所有的方块电路及端口都放置好以后，用导线（（wire）或总线（）或总线（Bus）进行连接，如图）进行连接，如图4.14.3.2 设计子电路图设计子电路图 子电路图是根据主电路图中的方块电路，利用有关命令子电路图是根据主电路图中的方块电路，利用有关命令自动建立的，不能用建立新文件的方法建立。
自动建立的，不能用建立新文件的方法建立操作步骤：操作步骤：• 在主电路图中执行菜单命令在主电路图中执行菜单命令Design|Create Sheet From Symbol，光标变成十字形光标变成十字形②② 将十字光标移到名为将十字光标移到名为Memory的方块电路上，单击鼠标左的方块电路上，单击鼠标左键，系统弹出键，系统弹出Confirm对话框，如图对话框，如图4.10所示，要求用户确认所示，要求用户确认端口的输入端口的输入/输出方向输出方向 中南民族大学生物医学工程学院 ● 电子技术教研室 喻胜辉电子电路电子电路CADCAD图图4.10 Confirm对话框对话框 如果选择如果选择Yes，则所产生的子，则所产生的子电路图中的电路图中的I / O端口方向与主电端口方向与主电路图方块电路中端口的方向相反，路图方块电路中端口的方向相反，即输入变成输出，输出变成输入即输入变成输出，输出变成输入 如果选择如果选择No，则端口方向不，则端口方向不反向 这里我们选择这里我们选择No③③ 按下按下No按钮后，系统自动生成按钮后，系统自动生成名为的子电路图，且自动切换名为的子电路图，且自动切换到子电路图，如图到子电路图，如图4.11所示。
所示④④ 用第用第2章中介绍的方法，绘制章中介绍的方法，绘制Memory模块的内部电路模块的内部电路图图4.11 自动生成的子电路图自动生成的子电路图 中南民族大学生物医学工程学院 ● 电子技术教研室 喻胜辉电子电路电子电路CADCAD4.4 自底向上的层次原理图设计自底向上的层次原理图设计4.4.1 建立子电路图文件建立子电路图文件操作步骤：操作步骤：①① 利用利用4中的方法建立一个文件夹，并改名为中的方法建立一个文件夹，并改名为Z80②② 在在Z80文件夹下面，建立一个新的原理图文件文件夹下面，建立一个新的原理图文件③③ 将系统默认的文件名改为将系统默认的文件名改为④④ 利用第利用第3章介绍的方法绘制子电路图，其中章介绍的方法绘制子电路图，其中I / O端口利用端口利用2.4.7中介绍的方法进行放置中介绍的方法进行放置4.4.2 根据子电路图产生方块电路图根据子电路图产生方块电路图操作步骤：操作步骤：①① 在在Z80文件夹下，新建一个原理图文件，并将文件名改为文件夹下，新建一个原理图文件，并将文件名改为 中南民族大学生物医学工程学院 ● 电子技术教研室 喻胜辉电子电路电子电路CADCAD②② 打开文件。
打开文件 执行菜单命令执行菜单命令Design|Create Symbol From Sheet，系统弹出，系统弹出Choose Document to Place对话框，如图对话框，如图4.12所示在对话框所示在对话框中列出了当前目录中所有原理图文件名中列出了当前目录中所有原理图文件名图图4.12 Choose Document to Place对话框对话框 中南民族大学生物医学工程学院 ● 电子技术教研室 喻胜辉电子电路电子电路CADCAD④④ 选择准备转换为方块电路的原理图文件名如，单击选择准备转换为方块电路的原理图文件名如，单击Ok按按钮⑤⑤ 系统弹出图系统弹出图4.10所示的所示的Confirm对话框，确认端口的输入对话框，确认端口的输入/输出方向这里选择输出方向这里选择No⑥⑥ 光标变成十字形且出现一个浮动的方块电路图形，随光标光标变成十字形且出现一个浮动的方块电路图形，随光标的移动而移动的移动而移动⑦⑦ 在合适的位置单击鼠标左键，即放置好所对应的方块电路在合适的位置单击鼠标左键，即放置好所对应的方块电路在该方块图中已包含中所有的在该方块图中已包含中所有的I / O端口，无需自己再进行端口，无需自己再进行放置。
如图放置如图4.13所示图图4.13 所对应的方块电路所对应的方块电路 中南民族大学生物医学工程学院 ● 电子技术教研室 喻胜辉电子电路电子电路CADCAD⑧⑧ 利用利用4中中“6”中介绍的编辑方法，对已放置好的方块电路中介绍的编辑方法，对已放置好的方块电路进行编辑进行编辑⑨⑨ 用导线和总线等工具绘制连线，即完成了从子电路图产生用导线和总线等工具绘制连线，即完成了从子电路图产生方块电路的设计方块电路的设计图图4.14 带有方块电路的子电路图带有方块电路的子电路图 中南民族大学生物医学工程学院 ● 电子技术教研室 喻胜辉电子电路电子电路CADCAD练练 习习1．主电路图文件的扩展名是什么？这个文件又称为什么文件．主电路图文件的扩展名是什么？这个文件又称为什么文件？？2．在自顶向下的设计方法中子电路图是如何建立的？．在自顶向下的设计方法中子电路图是如何建立的？3．在自底向上的设计方法中主电路图是如何建立的？．在自底向上的设计方法中主电路图是如何建立的？4．找一个稍微复杂一点的电路图，试着将它改造成层次原理．找一个稍微复杂一点的电路图，试着将它改造成层次原理图的形式。
图的形式5．绘制如图．绘制如图4.15所示的主电路图，和该主电路图下面的一个所示的主电路图，和该主电路图下面的一个子电路图如图子电路图如图4.16所示绘制完毕，使用所示绘制完毕，使用4.2中介绍的方法中介绍的方法进行主电路和子电路图之间的切换进行主电路和子电路图之间的切换 中南民族大学生物医学工程学院 ● 电子技术教研室 喻胜辉电子电路电子电路CADCAD表表4.1 第第5题电路图元件明细表题电路图元件明细表Lib Ref Cap RES2 RES4 INDUCTOR SW SPDT SW SPDT BRIDGE1 Designator C1、、C2 R100 VR1 L1 、、L2HS1HS2D301～～4 Part Type 0.01u/500v 100M 270K 2.2mH HS1 HS2IN4004*4 Footprint 元件库：元件库：Miscellaneous Devices.ddb 中南民族大学生物医学工程学院 ● 电子技术教研室 喻胜辉电子电路电子电路CADCAD图图4.15 第第5题的主电路图题的主电路图 中南民族大学生物医学工程学院 ● 电子技术教研室 喻胜辉电子电路电子电路CADCAD图图4.16 第第5题的子电路图题的子电路图 。