電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)案例教程（微課版）-基于嘉立創(chuàng)EDA（專業(yè)版） 課件 第13章 復(fù)用圖塊

第13章復(fù)用圖塊任務(wù)描述

常規(guī)原理圖設(shè)計(jì)是將整個(gè)原理圖繪制在一張?jiān)韴D紙上，這種設(shè)計(jì)方法對小規(guī)模，簡單的電路圖的較為適合。當(dāng)設(shè)計(jì)大規(guī)模，復(fù)雜的電路圖時(shí)，整個(gè)原理圖繪制在一張圖紙上，就會(huì)使圖紙尺寸變得很大，內(nèi)容緊湊，可讀性差，不利于電路的分析。嘉立創(chuàng)EDA（專業(yè)版）支持復(fù)用圖塊（層次原理圖設(shè)計(jì)）功能，此時(shí)可以采用復(fù)用圖塊（層次原理圖設(shè)計(jì)）來簡化電路，使電路的各個(gè)功能部分更加清晰，增強(qiáng)電路圖的可讀性。51單片機(jī)開發(fā)板電路的復(fù)用圖塊（層次原理圖設(shè)計(jì)）51單片機(jī)開發(fā)板電路的PCB設(shè)計(jì)13.1復(fù)用圖塊介紹復(fù)用圖塊分為頂層圖塊符號和底層復(fù)用工程兩個(gè)部分，頂層圖塊符號，類型流程圖，而底層復(fù)用工程是實(shí)際的模塊電路圖。即一個(gè)頂層圖塊符號對應(yīng)一個(gè)底層復(fù)用工程。頂層圖塊符號頁不能放置元器件，需通過放置引腳來與底層原理圖相連接；底層原理圖通過網(wǎng)絡(luò)端口生成頂層圖塊符號的引腳。底層網(wǎng)絡(luò)端口與頂層圖塊符號引腳相對應(yīng)，且必須同名，在電氣上是相互連接的。13.1復(fù)用圖塊介紹

復(fù)用圖塊設(shè)計(jì)方法可以分為兩種：自頂向下和自底向上設(shè)計(jì)方法。自頂向下的設(shè)計(jì)方法是先設(shè)計(jì)頂層圖塊符號，再根據(jù)頂層圖塊符號生成底層原理圖端口。自底向上的設(shè)計(jì)方法是先在底層原理圖中設(shè)計(jì)電路以及規(guī)劃端口，再生成一個(gè)頂層圖塊符號。13.2新建復(fù)用圖塊

在頂部菜單欄執(zhí)行“文件”→“新建”→“復(fù)用圖塊”命令，彈出“新建復(fù)用圖塊”窗口，填寫復(fù)用圖塊的名稱，管理分類，描述等信息，點(diǎn)擊“保存”按鈕，完成創(chuàng)建,如圖13-3所示。圖13-3新建復(fù)用圖塊信息13.2新建復(fù)用圖塊單擊“保存”按鈕后，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)生成一個(gè)復(fù)用工程，底層原理圖與頂層圖塊符號相互關(guān)聯(lián)，如圖13-4所示。在復(fù)用工程的原理圖頁上進(jìn)行底層原理圖繪制，使用頂層圖塊進(jìn)行復(fù)用。圖13-4復(fù)用工程與圖塊符號13.351單片機(jī)開發(fā)板的復(fù)用圖塊（層次原理圖設(shè)計(jì)）從功能上可以將51單片機(jī)開發(fā)板電路板分為單片機(jī)模塊、混合電路模塊、計(jì)時(shí)器模塊、接口模塊、數(shù)碼管顯示模塊和USB轉(zhuǎn)串口模塊6部分。下面使用復(fù)用圖塊來設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)51單片機(jī)開發(fā)板電路圖的繪制。圖13-551單片機(jī)開發(fā)板電路原理圖（圖紙尺寸A3）13.351單片機(jī)開發(fā)板的復(fù)用圖塊（層次原理圖設(shè)計(jì)）通過51單片機(jī)開發(fā)板為實(shí)例，如圖13-5所示，介紹使用嘉立創(chuàng)（專業(yè)版）進(jìn)行復(fù)用圖塊設(shè)計(jì)的方法。雖然電路不是特別復(fù)雜，不使用復(fù)用圖塊設(shè)計(jì)也可以完成PCB板的設(shè)計(jì)，但還是以它為例，來介紹復(fù)用圖塊設(shè)計(jì)的方法。圖13-551單片機(jī)開發(fā)板電路原理圖（圖紙尺寸A3）13.3.1自頂向下的復(fù)用圖塊設(shè)計(jì)

（1）新建工程在頂部菜單欄執(zhí)行“文件”→“新建”→“工程”命令，彈出“新建工程”窗口，填寫工程名稱等信息，點(diǎn)擊“保存”按鈕，完成創(chuàng)建，工程列表詳情如圖13-8所示。圖13-8工程列表13.3.1自頂向下的復(fù)用圖塊設(shè)計(jì)

（1）新建工程在51單片機(jī)開發(fā)板工程下原理圖頁使用復(fù)用圖塊設(shè)計(jì)，類似系統(tǒng)框圖的形式進(jìn)行繪制。將Schematic1命名修改為系統(tǒng)框圖，P1圖頁修改為SCH_BlockDiagram，PCB1修改為51單片機(jī)開發(fā)板，如圖13-9所示。圖13-9修改工程列表信息13.3.1自頂向下的復(fù)用圖塊設(shè)計(jì)

（2）工程繪制在SCH_BlockDiagram圖頁里面，繪制單片機(jī)模塊、混合電路模塊、計(jì)時(shí)器模塊、接口電路模塊、數(shù)碼管顯示模塊和USB轉(zhuǎn)串口模塊6部分的復(fù)用圖塊。在頂部菜單執(zhí)行“放置”→“復(fù)用圖塊”命令，繪制一個(gè)方塊圖，單擊鼠標(biāo)左鍵會(huì)彈出“新建復(fù)用圖塊”窗口，在此窗口中填寫復(fù)用圖塊的名稱描述等信息，點(diǎn)擊“保存”按鈕，完成復(fù)用圖塊的新建與放置，如圖13-12所示。圖13-12單片機(jī)模塊復(fù)用圖塊13.3.1自頂向下的復(fù)用圖塊設(shè)計(jì)這種方法創(chuàng)建的復(fù)用圖塊只存在當(dāng)前工程庫中，而上文點(diǎn)擊文件創(chuàng)建的復(fù)用圖塊存在于個(gè)人庫中，在不同的工程需要復(fù)用時(shí)，可在底部菜單欄里選擇放置即可,如圖13-13所示。圖13-13使用底部菜單欄放置復(fù)用圖塊13.3.1自頂向下的復(fù)用圖塊設(shè)計(jì)選中單片機(jī)模塊，右鍵點(diǎn)擊展開，會(huì)自動(dòng)跳轉(zhuǎn)到單片機(jī)模塊的底層原理圖頁面中，在此圖頁繪制實(shí)際的單片機(jī)模塊電路。點(diǎn)擊編輯圖塊符號，會(huì)自動(dòng)跳轉(zhuǎn)到頂層圖塊符號編輯頁中，在此頁面中可以修改圖塊的形狀樣式，與元器件的符號編輯頁相似，不能放置元器件，只能放置引腳，如圖13-14所示。圖13-14復(fù)用圖塊右鍵信息菜單欄13.3.1自頂向下的復(fù)用圖塊設(shè)計(jì)單片機(jī)模塊底層原理圖頁，如圖13-15所示，頂層圖塊符號編輯頁，如圖13-16所示。圖13-15單片機(jī)模塊底層原理圖頁圖13-16單片機(jī)模塊頂層圖塊符號編輯頁13.3.1自頂向下的復(fù)用圖塊設(shè)計(jì)1）自頂向下的復(fù)用圖塊設(shè)計(jì)這里用戶使用自頂向下的復(fù)用圖塊設(shè)計(jì)方法來繪制USB轉(zhuǎn)串口模塊，根據(jù)圖13-551單片機(jī)開發(fā)板原理圖所示，可以發(fā)現(xiàn)CH340C與單片機(jī)的P30/P31引腳相連接，所以在圖塊符號中放置P30/P31引腳和VCC/GND引腳，放置USBtoTTL字符注釋,如圖13-17所示。圖13-17USB轉(zhuǎn)串口模塊頂層圖塊符號繪制13.3.1自頂向下的復(fù)用圖塊設(shè)計(jì)1）自頂向下的復(fù)用圖塊設(shè)計(jì)完成頂層圖塊符號繪制保存后，在頂部菜單執(zhí)行“設(shè)計(jì)”→“生成/更新圖塊原理圖”命令，如圖13-18所示，或點(diǎn)擊頂部工具欄的“生成/更新圖塊原理圖”操作生成底層原理圖端口，如圖13-19所示。圖13-18通過頂部菜單欄操作圖塊符號生成更新底層原理圖端口13.3.1自頂向下的復(fù)用圖塊設(shè)計(jì)1）自頂向下的復(fù)用圖塊設(shè)計(jì)完成頂層圖塊符號繪制保存后，在頂部菜單執(zhí)行“設(shè)計(jì)”→“生成/更新圖塊原理圖”命令，如圖13-18所示，或點(diǎn)擊頂部工具欄的“生成/更新圖塊原理圖”操作生成底層原理圖端口，如圖13-19所示。圖13-19通過頂部工具欄操作圖塊符號生成更新底層原理圖端口13.3.1自頂向下的復(fù)用圖塊設(shè)計(jì)點(diǎn)擊“生成/更新圖塊原理圖”后會(huì)自動(dòng)跳轉(zhuǎn)到底層原理圖頁中，并彈出提示“檢測到原理圖的網(wǎng)絡(luò)端口和復(fù)用圖塊的引腳不同步，是否更新網(wǎng)絡(luò)端口？”點(diǎn)擊是即可同步生成與圖塊符號的引腳一致的網(wǎng)絡(luò)端口，如圖13-20所示。底層網(wǎng)絡(luò)端口生成，如圖13-21所示。圖13-21底層網(wǎng)絡(luò)端口生成圖13-20底層原理圖網(wǎng)絡(luò)端口和頂層圖塊符號引腳是否同步彈窗13.3.1自頂向下的復(fù)用圖塊設(shè)計(jì)同理，可以繪制計(jì)時(shí)器模塊復(fù)用圖塊，NE555的OUT引腳通過使用短路帽與2.54mm排針短接后與單片機(jī)的P35引腳相連接。3.3V與接口電路相連接，所以在圖塊符號中放置P35/3V3/VCC/GND引腳，放置Timer字符注釋，如圖13-22所示。圖13-22計(jì)時(shí)器模塊頂層圖塊符號繪制13.3.1自頂向下的復(fù)用圖塊設(shè)計(jì)根據(jù)51單片機(jī)開發(fā)板原理圖做參考，將TYPE-C，TYPE-B，電源自鎖開關(guān)，電源指示燈和CH340C部分繪制到USB轉(zhuǎn)串口模塊底層原理圖中，完成USB轉(zhuǎn)串口模塊復(fù)用圖塊的繪制，如圖13-23所示。圖13-23USB轉(zhuǎn)串口模塊底層原理圖13.3.1自頂向下的復(fù)用圖塊設(shè)計(jì)將NE555與LM1117-3.3部分繪制到計(jì)時(shí)器電路模塊底層原理圖中，完成計(jì)時(shí)器模塊復(fù)用圖塊的繪制，如圖13-24所示。圖13-24計(jì)時(shí)器模塊底層原理圖13.3.2自底向上的復(fù)用圖塊設(shè)計(jì)

使用自底向上的復(fù)用圖塊設(shè)計(jì)方法來演示繪制接口電路模塊，根據(jù)圖13-551單片機(jī)開發(fā)板原理圖所示，可以發(fā)現(xiàn)接口電路模塊里有多組并行的導(dǎo)線，引入總線來進(jìn)行繪制，減少連線的數(shù)量和復(fù)雜度?？偩€可以表示為一組并行的導(dǎo)線，是信號線集合，總線命名必須符合NET[x:y]規(guī)范才能使用。13.3.2自底向上的復(fù)用圖塊設(shè)計(jì)可以在頂部菜單欄上執(zhí)行“放置”→“總線”命令，或在頂部工具欄點(diǎn)擊“總線”圖標(biāo)進(jìn)行繪制放置總線，導(dǎo)線與總線連接端出現(xiàn)一個(gè)BusEntry（總線入口符號）時(shí)，代表成功連接上總線，成為總線分支，通過總線拉出的導(dǎo)線的順序是按照總線命名的名稱來排序放置的，拉出導(dǎo)線名稱超過y時(shí)會(huì)重新從x開始排序，如圖13-28所示。圖13-28總線內(nèi)容介紹13.3.2自底向上的復(fù)用圖塊設(shè)計(jì)通過總線連接出的網(wǎng)絡(luò)端口命名必須與總線命名保持一致，如圖13-29所示。用戶將單片機(jī)外接排針接口，3V3/VCC/GND排針接口，LCD1602和LCD12232液晶顯示模塊接口繪制到接口電路復(fù)用圖塊的底層原理圖中。將P00~P07、P10~P17、P20~P27、P30~P37引腳通過總線的形式用網(wǎng)絡(luò)端口引出，3V3/VCC/GND也使用端口引出，如圖13-30所示。圖13-29網(wǎng)絡(luò)端口與總線命名需保持一致圖13-30引腳通過總線的形式用網(wǎng)絡(luò)端口引出13.3.2自底向上的復(fù)用圖塊設(shè)計(jì)完成接口電路模塊底層原理圖的繪制，如圖13-31所示。在頂部菜單執(zhí)行“設(shè)計(jì)”→“生成/更新圖塊符號”命令，如圖13-32所示。圖13-31接口電路模塊底層原理圖圖13-32通過頂部菜單欄操作底層原理圖生成更新圖塊符號引腳13.3.2自底向上的復(fù)用圖塊設(shè)計(jì)在頂部工具欄點(diǎn)擊“生成/更新圖塊符號”圖標(biāo)，如圖13-33所示，對應(yīng)生成頂層圖塊符號引腳，放置Interface字符注釋，如圖13-34所示。圖13-33工具欄操作底層原理圖生成更新圖塊符號引腳圖13-34接口電路模塊頂層圖塊符號繪制13.3.2自底向上的復(fù)用圖塊設(shè)計(jì)同理，可以繪制數(shù)碼管顯示模塊和混合電路模塊的復(fù)用圖塊，數(shù)碼管顯示模塊底層原理圖將P00~P07和P20~P23引腳通過P0[0:7]和P2[0:3]總線形式用網(wǎng)絡(luò)端口引出，VCC也使用端口引出，完成數(shù)碼管顯示模塊底層原理圖的繪制，如圖13-35所示。對應(yīng)生成頂層圖塊符號引腳，放置DigitalDisplay字符注釋，如圖13-36所示。圖13-35數(shù)碼管顯示模塊底層原理圖圖13-36數(shù)碼管顯示電路模塊頂層圖塊符號繪制13.3.2自底向上的復(fù)用圖塊設(shè)計(jì)混合電路模塊底層原理圖將P32~P37引腳通過P3[2:7]總線形式用網(wǎng)絡(luò)端口引出，P10/VCC/GND也使用端口引出，完成混合電路模塊底層原理圖的繪制，如圖13-37所示。對應(yīng)生成頂層圖塊符號引腳，放置HybridCircuit字符注釋，如圖13-38所示。圖13-37混合電路模塊底層原理圖圖13-38混合電路模塊頂層圖塊符號繪制13.3.2自底向上的復(fù)用圖塊設(shè)計(jì)

完成了外圍模塊設(shè)計(jì)后，到了單片機(jī)模塊復(fù)用圖塊的設(shè)計(jì)，根據(jù)圖13-551單片機(jī)開發(fā)板原理圖所示，用戶將STC89C52主控芯片、復(fù)位電路、晶振電路等部分繪制在單片機(jī)模塊復(fù)用電路的底層原理圖中，將P00~P07、P10~P17、P20~P27、P30~P37、P20~P23、P32~P37引腳通過P0[0:7]、P1[0:7]、P2[0:7]、P3[0:7]、P2[0:3]、P3[2:7]總線形式用網(wǎng)絡(luò)端口引出，P10/P30/P31/P35和VCC/GND也使用端口引出，完成單片機(jī)模塊底層原理圖的繪制，如圖13-39所示。對應(yīng)生成頂層圖塊符號引腳，放置MCU字符注釋，如圖13-40所示。圖13-39單片機(jī)模塊底層原理圖圖13-40單片機(jī)模塊頂層圖塊符號繪制13.3.2自底向上的復(fù)用圖塊設(shè)計(jì)這里，用戶使用自頂向下的復(fù)用圖塊設(shè)計(jì)方法完成USB轉(zhuǎn)串口模塊和計(jì)時(shí)器模塊的繪制，使用自底向上的復(fù)用圖塊設(shè)計(jì)方法完成接口電路模塊、數(shù)碼管顯示電路模塊、混合電路模塊和單片機(jī)模塊的繪制。13.4系統(tǒng)框圖

完成各個(gè)模塊電路的設(shè)計(jì)后，到了頂層原理圖的繪制，放置各個(gè)模塊電路復(fù)用圖塊，進(jìn)行連線繪制，復(fù)用圖塊的總線引腳需采用總線進(jìn)行連接，如圖13-41所示。圖13-41系統(tǒng)框圖13.551單片機(jī)開發(fā)板的PCB設(shè)計(jì)在這個(gè)工程中用戶不需要使用到復(fù)用圖塊的PCB功能，所以完成了51單片機(jī)開發(fā)板的整體原理圖設(shè)計(jì)后，可以將沒用的復(fù)用工程PCB刪除掉，簡潔工程列表如圖13-42所示。圖13-42簡潔工程列表13.551單片機(jī)開發(fā)板的PCB設(shè)計(jì)完成工程原理圖繪制后，在頂部菜單執(zhí)行“設(shè)計(jì)”→“更新/轉(zhuǎn)換原理圖到PCB”命令，會(huì)自動(dòng)跳轉(zhuǎn)到工程PCB界面并彈出“確認(rèn)導(dǎo)入信息”窗口，如圖13-44所示，點(diǎn)擊“應(yīng)用修改”按鈕，完成將原理圖信息轉(zhuǎn)入PCB的工作，如圖13-45所示。圖13-45元器件PCB導(dǎo)入圖圖13-44PCB“確認(rèn)導(dǎo)入信息”彈窗13.551單片機(jī)開發(fā)板的PCB設(shè)計(jì)繪制一個(gè)100×100mm大小的矩形板框，可按Tab鍵切換輸入框的值，回車（Enter）確定，生成板框。板四周為直角容易扎傷人，這里點(diǎn)中板框，在右側(cè)屬性面板中為板框添加5mm半徑的圓角，如圖13-47所示。圖13-47為板框添加圓角13.551單片機(jī)開發(fā)板的PCB設(shè)計(jì)繪制完板框后，開始進(jìn)行器件的布局，這里四個(gè)M3大小的安裝定位孔擺放在板邊四周，USB放置在板左下側(cè)邊緣，電源開關(guān)緊挨USB放置，單片機(jī)擺放在右邊中部，數(shù)碼管擺放在板右上方邊緣，按鍵排列在單片機(jī)下方靠板邊緣放置，各外接排針接口靠板邊放置，可以參考布局，如圖13-48所示。圖13-4851單片機(jī)開發(fā)板參考布局圖13.551單片機(jī)開發(fā)板的PCB設(shè)計(jì)完成器件布局后，進(jìn)行PCB的布線，這里電源線寬設(shè)置為25mil，普通信號線寬為15mil。在走線時(shí)優(yōu)先走直線，需要拐角的地方盡量用鈍角或者圓弧為主。盡量避免銳角和直角的出現(xiàn)，以免產(chǎn)生不必要的輻射干擾。在“頂部菜單欄”可點(diǎn)擊“布線”，顯示出布線功能列表，如圖13-49所示。在頂部工具欄點(diǎn)擊“單路布線”按鈕進(jìn)行布線操作，如圖13-50所示。圖13-50頂部工具欄單路布線操作圖13-49布線功能列表13.551單片機(jī)開發(fā)板的PCB設(shè)計(jì)完成布局布線后，可使用鋪銅對GND進(jìn)行連接，可通過頂部菜單欄“放置”→“鋪銅區(qū)域”，如圖13-51所示，或頂部工具欄的“鋪銅區(qū)域”繪制鋪銅，如圖1