層次原理圖的設(shè)計(jì)

1層次原理圖的設(shè)計(jì)1層次電路設(shè)計(jì)概念2層次電路設(shè)計(jì)步驟3層次電路設(shè)計(jì)方法4建立層次原理圖5層次電路設(shè)計(jì)小結(jié)6自上而下層次電路圖設(shè)計(jì)實(shí)例2層次圖就是一種模塊化設(shè)計(jì)方法，把整個(gè)設(shè)計(jì)項(xiàng)目分成若干基本功能模塊，每個(gè)模塊是一個(gè)完整的原理圖表達(dá)。為了達(dá)到這一目的，必須建立一些特殊的圖形符號(hào)、概念來表示各張?jiān)韴D之間的連接關(guān)系。當(dāng)電路比較復(fù)雜時(shí)，用一張?jiān)韴D來繪制顯得比較困難，此時(shí)可以采用層次型電路來簡(jiǎn)化電路。

層次型電路將一個(gè)龐大的電路原理圖(稱為項(xiàng)目)分成若干個(gè)模塊，且每個(gè)模塊可以再分成幾個(gè)基本模塊。各個(gè)基本模塊可以由工作組成員分工完成，這樣可以大大提高設(shè)計(jì)效率。1.層次電路設(shè)計(jì)概念32.層次電路設(shè)計(jì)步驟

(1)放置方塊電路利用工具放置方塊電路，在圖紙上用簡(jiǎn)單的方塊圖來表示一個(gè)復(fù)雜的電路圖。放置時(shí)按“Tab”鍵進(jìn)行屬性設(shè)置。(2)電路的進(jìn)出點(diǎn)方塊電路的進(jìn)出點(diǎn)就是它本身的輸入輸出引腳。如果方塊圖沒有進(jìn)出點(diǎn)的話，那么方塊圖便沒有任何意義。(3)電路的輸入輸出點(diǎn)放置輸入輸出點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)的連接，相同名稱的輸入輸出點(diǎn)，可以認(rèn)為在電氣意義上是連接的。輸入輸出點(diǎn)也是層次圖設(shè)計(jì)不可缺少的組件。43.層次電路設(shè)計(jì)要點(diǎn)層次電路圖設(shè)計(jì)的關(guān)鍵在于正確地傳遞層次間的信號(hào)，在層次電路圖設(shè)計(jì)中，信號(hào)的傳遞主要靠放置方塊電路、方塊電路進(jìn)出點(diǎn)和電路輸入輸出點(diǎn)來實(shí)現(xiàn)。5在繪制層次圖時(shí)常用的不同于一般原理圖的按鈕有如下幾個(gè)。層次圖中用于畫方塊電路的按鈕用于畫方塊電路圖端口的按鈕用來畫I/O端口的按扭

層次電路圖中常用的工具63層次電路圖的設(shè)計(jì)方法1．自上而下的層次電路設(shè)計(jì)方法此方法指首先產(chǎn)生方塊電路圖，再由方塊電路來產(chǎn)生具體原理圖的方法。也就是說，我們應(yīng)首先設(shè)計(jì)出主控模塊圖（方塊電路圖），再將該圖中的各個(gè)模塊具體化。在設(shè)計(jì)完主控模塊圖后，執(zhí)行菜單命令“Design\CreateSheetFromSymbol”，光標(biāo)變成十字狀，將光標(biāo)移Memory方塊電路模塊上（注意不要指到方塊圖進(jìn)出點(diǎn)上），單擊鼠標(biāo)出現(xiàn)如下圖所示對(duì)話框。7

選擇對(duì)話框

8這個(gè)對(duì)話框詢問在產(chǎn)生與電路方塊圖相對(duì)應(yīng)的原理圖時(shí)，相對(duì)的輸入輸出點(diǎn)是否將信號(hào)方向反向，此處應(yīng)選擇No。2.自下而上的層次電路設(shè)計(jì)方法

此方法指首先畫出原理圖，再由原理圖來產(chǎn)生方塊電路圖的方法。和剛才的步驟相反，先繪制原理圖，再執(zhí)行菜單“Desgin”下的“Design\CreateSymbolFromSheet”。點(diǎn)擊之后會(huì)出現(xiàn)如下所示的對(duì)話框。從中選中要?jiǎng)?chuàng)建層次電路圖的方塊圖。（前提是要先建好子圖。從總圖操作Design\CreateSymbolFromSheet）9

選擇電路圖對(duì)話框

104建立層次原理圖前面講層次電路圖的設(shè)計(jì)方法有兩種，現(xiàn)在就利用自上而下的方法設(shè)計(jì)一個(gè)4串行接口的原理圖。它們分別由串行接口和線驅(qū)動(dòng)模塊（4PortUARTandLineDrivers.sch）和ISA總線與地址解碼（ISABusandAddressDecoding.sch）兩部分組成。下圖

是該原理圖的層次電路圖。1112圖

層次電路圖13繪制的具體步驟：1.建立如下圖

所示的文檔，并且命名。2.建立層次原理的文件（.prj)。

圖3-2文檔14圖

建立層次原理圖文件15（3）點(diǎn)擊畫電路圖工具欄里的圖標(biāo)后，或者執(zhí)行菜單Place->SheetSymbol光標(biāo)變成十字狀，在方塊電路一角點(diǎn)擊鼠標(biāo)，再將光標(biāo)移到方塊圖的另一角，即可展開一個(gè)區(qū)域，點(diǎn)擊鼠標(biāo)，即可完成該方塊圖的放置。點(diǎn)擊右鍵，即可退出放置方塊電路狀態(tài)。在放置方塊電路狀態(tài)下，鼠標(biāo)左鍵雙擊方塊電路或按Tab鍵，即可打開如圖3-4所示的方塊電路編輯對(duì)話框進(jìn)行設(shè)置。該對(duì)話框中共有12個(gè)設(shè)置項(xiàng)，其中：16圖

方塊電路圖的屬性對(duì)話框（1）BorderWidth選擇項(xiàng)的功能是選擇方塊電路邊框的寬度。點(diǎn)擊“BorderWidth”選擇項(xiàng)右側(cè)的下拉式按鈕，打開其下拉菜單，其中共有四種邊線的寬度，即最細(xì)（Smallest）、細(xì)（Small）、中（Medium）和粗（Large）。（2）X-Size選項(xiàng)的功能是設(shè)置方塊電路的寬度

。（3）Y-Size選項(xiàng)的功能是設(shè)置方塊電路的高度

。（4）BorderColor選項(xiàng)的功能是設(shè)置方塊電路的邊框顏色。17（5）DrawSolid選項(xiàng)的功能是設(shè)置方塊電路內(nèi)是否要填入FillColor所設(shè)置的顏色。（6）ShowHidden選項(xiàng)是設(shè)置是否顯示方塊電路。（7）FileName設(shè)置項(xiàng)的功能是設(shè)置方塊電路所對(duì)應(yīng)的文件名稱，它和元件編輯對(duì)話框內(nèi)的Sheet設(shè)置項(xiàng)類似。

此處為4PortUARTandLineDrivers.sch。

(8)Name設(shè)置為4PortUARTandLineDrivers

同理可完成ISABusandAddressDecoding的繪制和設(shè)置。結(jié)果如下圖

所示。18193.放置出入端口點(diǎn)擊畫電路圖工具欄里的圖標(biāo),或者執(zhí)行菜單Place->AddSheetEntry。光標(biāo)變成十字狀，將光標(biāo)移動(dòng)到方塊電路中，點(diǎn)擊鼠標(biāo)，光標(biāo)上面出現(xiàn)一個(gè)小圓點(diǎn)，且光標(biāo)將被限制在方塊電路的左右邊界內(nèi)，確定合適的位置后點(diǎn)擊鼠標(biāo)，即可在該處放置一個(gè)方塊圖的進(jìn)出點(diǎn)，點(diǎn)擊右鍵結(jié)束放置方塊圖進(jìn)出點(diǎn)狀態(tài)。按Tab鍵，即可出現(xiàn)方塊電路進(jìn)出點(diǎn)編輯對(duì)話框

。20（1）Name：設(shè)置方塊圖進(jìn)出點(diǎn)的名稱。（2）I/OType：選擇方塊圖進(jìn)出點(diǎn)的形式，其中包括四個(gè)選擇項(xiàng)，即無方向式信號(hào)進(jìn)出點(diǎn)（Unspecified）、輸出型進(jìn)出點(diǎn)（Output）、輸入型進(jìn)出點(diǎn)（Input）和輸入輸出雙向型進(jìn)出點(diǎn)（Bidirectional）。（3）Style：箭頭方向包括四種，即無箭頭（None）、左箭頭（Left）、右箭頭（Right）和雙向箭頭（Left＆Right）。

圖

方塊電路進(jìn)出點(diǎn)編輯對(duì)話框21（4）Side：選擇方塊圖進(jìn)出點(diǎn)是在方塊圖的左邊還是在右邊。一般在設(shè)計(jì)時(shí)，不需要設(shè)置此項(xiàng)，只需要移動(dòng)鼠標(biāo)即可。（5）Position：設(shè)置方塊圖進(jìn)出點(diǎn)的位置，從方塊電路上邊界開始計(jì)算。（6）Text：設(shè)置方塊圖進(jìn)出點(diǎn)名稱的顏色。放置完的結(jié)果如下圖

所示。22圖3-7234.接下來連接線路，結(jié)果如下圖所示。245.單擊Desgin下的Design\CreateSheetFromSymbol，光標(biāo)變成十字狀后單擊其中的一個(gè)方塊電路圖，出現(xiàn)如下圖對(duì)話框，點(diǎn)擊no。進(jìn)入原理圖繪制界面，開始繪制原理圖。圖3-8

25圖

進(jìn)入ISA原理圖繪制界面262728生產(chǎn)層次表執(zhí)行Report->DesignHierarchy命令，系統(tǒng)將自動(dòng)生產(chǎn)該原理圖的層次關(guān)系，如下表所示。295層次電路設(shè)計(jì)小結(jié)

右圖

所示為層次電路圖Z80Processor.prj的結(jié)構(gòu)。在一個(gè)項(xiàng)目中，處于最上方的為主圖，一個(gè)項(xiàng)目只有一個(gè)主圖，擴(kuò)展名為prj；在主圖下方所有的電路均為子圖，擴(kuò)展名為sch，圖中有4個(gè)一級(jí)子圖，在子圖SerialInterface.sch中還存在二級(jí)子圖。圖

層次電路結(jié)構(gòu)主圖子圖30

在層次式電路中，通常主圖中是以若干個(gè)方塊圖組成，它們之間的電氣連接通過I/O端口和網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)實(shí)現(xiàn)。

1.電路方塊圖設(shè)計(jì)電路方塊圖，也稱為子圖符號(hào)，是層次電路中的主要組件，它對(duì)應(yīng)著一個(gè)具體的內(nèi)層電路。圖2-37所示為某電路的主圖文件，它是由兩個(gè)電路方塊圖組成。執(zhí)行菜單Place→SheetSymbol，或單擊工具欄上按鈕，光標(biāo)上粘著一個(gè)懸浮的虛線框，按<Tab>鍵，屏幕彈出圖

層次電路主圖屬性對(duì)話框，設(shè)置相關(guān)參數(shù)，在FileName中填入子圖的文件名（如FB.sch），Name中填入子圖符號(hào)的名稱（如方波），設(shè)置完畢后，31單擊OK按鈕，關(guān)閉對(duì)話框，將光標(biāo)移至合適的位置后，單擊鼠標(biāo)左鍵定義方塊的起點(diǎn)，移動(dòng)鼠標(biāo)，改變其大小，大小合適后，再次單擊鼠標(biāo)左鍵，放下子圖符號(hào)。2.放置子圖符號(hào)的I/O接口執(zhí)行菜單Place→AddSheetEntry，或單擊工具欄上按鈕，將光標(biāo)移至圖3-11子圖符號(hào)內(nèi)部，在其邊界上單擊鼠標(biāo)左鍵，此時(shí)光標(biāo)上出現(xiàn)一個(gè)懸浮的I/O端口，該I/O端口被限制在子圖符號(hào)的邊界上，光標(biāo)移至合適位置后，再次單擊鼠標(biāo)左鍵，放置I/O端口。雙擊I/O端口，屏幕彈出圖3-13所示的子圖符號(hào)端口屬性對(duì)話框，其中：Name為端口名；I/OType為端口電氣特性設(shè)置；圖3-12子圖符號(hào)屬性對(duì)話框

32Style為端口方向設(shè)置；Side設(shè)置I/O端口在子圖的左邊（Left）或右邊（Right）；Position代表子圖符號(hào)I/O端口的上下位置，以左上角為原點(diǎn)，每向下一格增加1。

3.設(shè)置圖紙信息主圖和子圖繪制完畢，必須添加圖紙信息。執(zhí)行Design→Options，屏幕文檔參數(shù)設(shè)置對(duì)話框，選中Organization選項(xiàng)卡，設(shè)置圖紙信息，特別是Sheet欄中的No.（設(shè)置原理圖的編號(hào)）和Total（設(shè)置電路圖總數(shù)）必須設(shè)置好。圖

子圖符號(hào)端口屬性對(duì)話框

33

4.由子圖符號(hào)生成子圖文件執(zhí)行菜單Design→CreateSheetFromSymbol，將光標(biāo)移到子圖符號(hào)上，單擊鼠標(biāo)左鍵，屏幕彈出是否顛倒I/O端口的電氣特性的對(duì)話框

。若選擇“是”，則生成的電路圖中的I/O端口的輸入輸出特性將與子圖符號(hào)I/O端口的輸入輸出特性相反；若選擇“否”，則生成的電路圖中的I/O端口的輸入輸出特性將與子圖符號(hào)I/O端口的輸入輸出特性相同，一般選擇“否”。

此時(shí)Protel99SE自動(dòng)生成一張新電路圖，電路圖的文件名與子圖符號(hào)中的文件名相同，同時(shí)在新電路圖中，已自動(dòng)生成對(duì)應(yīng)的I/O端口。圖I/O端口特性轉(zhuǎn)換對(duì)話框345.層次電路的切換在層次電路中，經(jīng)常要在各層電路圖之間相互切換，切換的方法主要有2種。⑴利用設(shè)計(jì)管理器，鼠標(biāo)左鍵單擊所需文檔，便可在右邊工作區(qū)中顯示該電路圖。⑵執(zhí)行菜單Tools→Up/DownHierarchy或單擊主工具欄上按鈕，將光標(biāo)移至需要切換的子圖符號(hào)上，單擊鼠標(biāo)左鍵，即可將上層電路切換至下一層的子圖；若是從下層電路切換至上層電路，則是將光標(biāo)移至下層電路的I/O端口上，單擊鼠標(biāo)左鍵進(jìn)行切換。356自上而下層次電路圖設(shè)計(jì)實(shí)例

自上而下層次式電路圖設(shè)計(jì)的基本步驟如下。⑴新建一個(gè)原理圖文件。⑵繪制主圖。⑶繪制子圖電路。⑷設(shè)置圖紙編號(hào)。⑸文件保存。下面以信號(hào)發(fā)生器為例介紹層次電路的設(shè)計(jì)，其中方波形成電路為子圖1，三角波形成電路為子圖2。⑴建立一個(gè)新文件。進(jìn)入Protel99SE，建立項(xiàng)目文件后，執(zhí)行菜單File→New，新建一個(gè)電路圖文件，作為主圖，雙擊文件名進(jìn)入原理圖編輯狀態(tài)。⑵放置子圖符號(hào)。執(zhí)行Place→SheetSymbol放置子圖符號(hào)，設(shè)置相關(guān)參數(shù)為：FileName為FB.sch，Name為“方波”。36

將子圖符號(hào)移至合適的位置后，單擊鼠標(biāo)左鍵定義方塊的起點(diǎn)，移動(dòng)鼠標(biāo)，改變其大小，大小合適后，再次單擊鼠標(biāo)左鍵，放下子圖符號(hào)。同樣方法放置第二個(gè)子圖符號(hào)，其FileName設(shè)置為SJB.sch，Name設(shè)置為“三角波”。

圖

信號(hào)發(fā)生器37⑶執(zhí)行Place→AddSheetEntry，將光標(biāo)移至左邊的子圖符號(hào)內(nèi)部，放置子圖符號(hào)的輸出端口。雙擊I/O端口，設(shè)置端口屬性，具體為：Name：Uo1；I/OType：Output；Side：Right；Style：Right。同樣方法放置其它端口符號(hào)。⑷執(zhí)行菜單Place→Wire，繪制主圖中所需的導(dǎo)線，完成主圖連接。

⑸執(zhí)行File