第第3章章 绘制电路原理图绘制电路原理图 3.1 3.1 层次电路设计概念层次电路设计概念 3.2 3.2 层次电路设计工具层次电路设计工具3.3 3.3 层次电路设计方法层次电路设计方法3.4 3.4 建立层次原理图建立层次原理图 3.5 3.5 层次电路设计小结层次电路设计小结3.6 3.6 自上而下层次电路图设计实例自上而下层次电路图设计实例 本章小结本章小结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。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电路原理图( (称为项目称为项目) )分成若干个模块，且每个模块可以再分分成若干个模块，且每个模块可以再分成几个基本模块。各个基本模块可以由工作组成员分工完成，成几个基本模块。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。这样可以大大提高设计效率。 层次电路设计概念层次电路设计概念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。有如下几个。 层次图中用于画方块电路的按钮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于画方块电路图端口的按钮 用来画用来画I/O端口的按扭端口的按扭 层次电路图中常用的工具层次电路图中常用的工具5 层次电路图的设计方法1 自上而下的层次电路设计方法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 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。它们分别由串行接口和线驱动模块（4 Port UART and Line ）和ISA总线与地址解码（ISA Bus and Address ）两部分组成。 下图3-1是该原理图的层次电路图。1011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- 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）、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 and Line 。 (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3-5 183.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。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3-6 3-6 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3-7224.接下来连接线路，结果如下图3-8所示。图3-8 最终结果235.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252627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。283.5 3.5 层次电路设计小结层次电路设计小结 图图3-103-10所示为层次电路图所示为层次电路图Z80 Z80 Processor.prjProcessor.prj的结构。在一个项目中，的结构。在一个项目中，处于最上方的为主图，一个项目只有处于最上方的为主图，一个项目只有一个主图，扩展名为一个主图，扩展名为prjprj；在主图下方；在主图下方所有的电路均为子图，扩展名为所有的电路均为子图，扩展名为schsch，图中有图中有4 4个一级子图，在子图个一级子图，在子图Serial Serial Interface.schInterface.sch中还存在二级子图。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之间的电气连接通过I/OI/O端口和网络标号实现。端口和网络标号实现。 1. 1.电路方块图设计电路方块图设计 电路方块图，也称为子图符号，是层次电路中的主要组件，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。图它对应着一个具体的内层电路。图2-372-37所示为某电路的主图文件，所示为某电路的主图文件，它是由两个电路方块图组成。它是由两个电路方块图组成。 执行菜单执行菜单PlaceSheet SymbolPlaceSheet Symbol，或单击工具栏上按钮，或单击工具栏上按钮 ，光标上粘着一个悬浮的虚线框，按光标上粘着一个悬浮的虚线框，按键，屏幕弹出图键，屏幕弹出图3-123-12所所图3-11 层次电路主图示的属性对话框，设置相关参数，示的属性对话框，设置相关参数，在在File NameFile Name中填入子图的文件名中填入子图的文件名（如（如FB.schFB.sch），），NameName中填入子图符中填入子图符号的名称（如方波），设置完毕后，号的名称（如方波），设置完毕后，30单击单击OKOK按钮，关闭对话框，将光标移至合适的位置后，单击鼠标按钮，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。次单击鼠标左键，放下子图符号。 2. 2.放置子图符号的放置子图符号的I/OI/O接口接口 执行菜单执行菜单PlaceAdd Sheet EntryPlaceAdd Sheet Entry，或单击工具栏上按钮或单击工具栏上按钮 ，将光标移至图，将光标移至图3-113-11子图符号内部，在其边界上单击鼠标子图符号内部，在其边界上单击鼠标左键，此时光标上出现一个悬浮的左键，此时光标上出现一个悬浮的I/OI/O端端口，该口，该I/OI/O端口被限制在子图符号的边界端口被限制在子图符号的边界上，光标移至合适位置后，再次单击鼠标上，光标移至合适位置后，再次单击鼠标左键，放置左键，放置I/OI/O端口。端口。 双击双击I/OI/O端口，屏幕弹出图端口，屏幕弹出图3-133-13所示所示的子图符号端口属性对话框，其中：的子图符号端口属性对话框，其中：NameName为端口名；为端口名；I/O TypeI/O Type为端口电气特性设置；为端口电气特性设置；图3-12 子图符号属性对话框 31StyleStyle为端口方向设置；为端口方向设置；SideSide设置设置I/OI/O端口在子图的左边（端口在子图的左边（LeftLeft）或右）或右边（边（RightRight）；）；PositionPosition代表子图符代表子图符号号I/OI/O端口的上下位置，以左上角为端口的上下位置，以左上角为原点，每向下一格增加原点，每向下一格增加1 1。 3. 3.设置图纸信息设置图纸信息 主主图和子和子图绘制完制完毕，必，必须添添加加图纸信息。信息。执行行DesignOptionsDesignOptions，屏幕文档参数，屏幕文档参数设置置对话框，框，选中中OrganizationOrganization选项卡，卡，设置置图纸信息，特信息，特别是是SheetSheet栏中的中的No.No.（设置原理置原理图的的编号）和号）和TotalTotal（设置置电路路图总数）必数）必须设置好。置好。图3-13 子图符号端口属性对话框 32 4.4.由子图符号生成子图文件由子图符号生成子图文件 执行菜单执行菜单DesignCreate Sheet From SymbolDesignCreate Sheet From Symbol，将光标移，将光标移到子图符号上，单击鼠标左键，屏幕弹出是否颠倒到子图符号上，单击鼠标左键，屏幕弹出是否颠倒I/OI/O端口的电端口的电气特性的对话框，如图气特性的对话框，如图3-143-14所示。若选择所示。若选择“是是”，则生成的电，则生成的电路图中的路图中的I/OI/O端口的输入输出特性将与子图符号端口的输入输出特性将与子图符号I/OI/O端口的输入端口的输入输出特性相反；若选择输出特性相反；若选择“否否”，则生成的电路图中的，则生成的电路图中的I/OI/O端口的端口的输入输出特性将与子图符号输入输出特性将与子图符号I/OI/O端口的输入输出特性相同，一般端口的输入输出特性相同，一般选择选择“否否”。 此此时时Protel99SEProtel99SE自自动动生生成成一一张张新新电电路路图图，电电路路图图的的文文件件名名与与子子图图符符号号中中的的文文件件名名相相同同，同同时时在在新新电电路路图图中中，已已自自动动生生成成对对应应的的I/OI/O端口。端口。图3-14 I/O端口特性转换对话框33 5. 5.层次次电路的切路的切换 在在层次次电路路中中，经常常要要在在各各层电路路图之之间相相互互切切换，切切换的的方法主要有方法主要有2 2种。种。 利利用用设计管管理理器器，鼠鼠标左左键单击所所需需文文档档，便便可可在在右右边工工作区中作区中显示示该电路路图。 执行行菜菜单ToolsUp/Down ToolsUp/Down HierarchyHierarchy或或单击主主工工具具栏上上按按钮 ，将将光光标移移至至需需要要切切换的的子子图符符号号上上，单击鼠鼠标左左键，即即可可将将上上层电路路切切换至至下下一一层的的子子图；若若是是从从下下层电路路切切换至至上上层电路路，则是是将将光光标移移至至下下层电路路的的I/OI/O端端口口上上，单击鼠鼠标左左键进行切行切换。343.6 3.6 自上而下层次电路图设计实例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。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。新建一个原理图文件。 绘制主图。绘制主图。 绘制子图电路。绘制子图电路。 设置图纸编号。设置图纸编号。 文件保存。文件保存。 下面以图下面以图3-153-15所示的信号发生器为例介绍层次电路的设计，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其中方波形成电路为子图1 1，三角波形成电路为子图，三角波形成电路为子图2 2。 建立一个新文件。进入建立一个新文件。进入Protel99SEProtel99SE，建立项目文件后，建立项目文件后，执行菜单执行菜单FileNewFileNew，新建一个电路图文件，作为主图，双击文，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。件名进入原理图编辑状态。 放置子图符号。执行放置子图符号。执行PlaceSheet SymbolPlaceSheet Symbol放置子图符号，放置子图符号，设置相关参数为：设置相关参数为：File NameFile Name为为FB.schFB.sch，NameName为为“方波方波”。35 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，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。放下子图符号。 同同样方法放置第二个子方法放置第二个子图符号，其符号，其File NameFile Name设置置为SJB.schSJB.sch，NameName设置置为“三角波三角波”，放置完，放置完毕后的子后的子图如如图3-13-16 6所示。所示。 图3-15 信号发生器36 执行行PlaceAdd PlaceAdd Sheet Sheet EntryEntry，将将光光标移移至至图2-372-37中中左左边的子的子图符号内部，放置子符号内部，放置子图符号的符号的输出端口。出端口。 双双击I/OI/O端端口口，设置置端端口口属属性性，具具体体为：NameName：Uo1Uo1；I/O I/O TypeType：OutputOutput；SideSide：RightRight；StyleStyle：RightRight。 同同样方法放置其它端口符号。方法放置其它端口符号。 执行行菜菜单PlaceWirePlaceWire，绘制制主主图中中所所需需的的导线，完完成成主主图连接。接。绘制完成的主制完成的主图如如图2-372-37所示。所示。 执行行FileSave FileSave Copy Copy AsAs，NameName设置置为Function.prjFunction.prj，FormatFormat设置置为*.prj*.prj，代表，代表该文件是主文件是主图项目文件目文件，保存主保存主图。 执行行DesignCreate DesignCreate Sheet Sheet From From SymbolSymbol，将将光光标移移到到FB.schFB.sch子子图符符号号上上，单击鼠鼠标左左键，屏屏幕幕弹出出是是否否颠倒倒I/OI/O端端口口的的电气气特特性性的的对话框框，选择“否否”，系系统自自动生生成成一一个个新新电路路图，并并产生生了了一一个个I/OI/O端端口口Uo1Uo1。在在此此电路路图中中完完成成子子图1 1的的电路路绘制制，并并绘制方波波形，如制方波波形，如图3-163-16所示。所示。 同同样的方法完成子的方法完成子图2 2的的绘制，如制，如图3-173-17所示。所示。 37 执行行菜菜单DesignOptionsDesignOptions，在在弹出出的的对话框框中中选中中OrganizationOrganization选项卡卡，在在SheetSheet栏的的No.No.中中设置置图纸编号号，本本例例中中依次将主依次将主图、子、子图1 1、子、子图2 2编号号为1 1、2 2、3 3，图纸总数数设置置为3 3。 执行菜行菜单FileSave AllFileSave All保存所有文件。保存所有文件。 层次次式式原原理理图的的制制作作除除了了上上述述的的自自上上而而下下的的设计方方式式外外，也也可可以以采采用用自自下下而而上上的的设计方方式式，即即先先设计子子图，再再设计主主图，设计的方法基本一致。的方法基本一致。返回图3-16 子图图3-17 子图38母电路39子电路140子电路241子电路342 在在复复杂杂的的电电路路中中，可可以以采采用用层层次次式式电电路路图图来来简简化化电电路路，层层次次图图电电路路由由主主图图和和若若干干个个子子图图构构成成，它它们们之之间间的的连连接接通过通过I/OI/O端口和网络标号实现。端口和网络标号实现。 本章小结本章小结返回43