層次原理圖的設計

1層次原理圖的設計1層次電路設計概念2層次電路設計步驟3層次電路設計方法4建立層次原理圖5層次電路設計小結6自上而下層次電路圖設計實例2層次圖就是一種模塊化設計方法，把整個設計項目分成若干基本功能模塊，每個模塊是一個完整的原理圖表達。為了達到這一目的，必須建立一些特殊的圖形符號、概念來表示各張原理圖之間的連接關系。當電路比較復雜時，用一張原理圖來繪制顯得比較困難，此時可以采用層次型電路來簡化電路。

層次型電路將一個龐大的電路原理圖(稱為項目)分成若干個模塊，且每個模塊可以再分成幾個基本模塊。各個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計效率。1.層次電路設計概念32.層次電路設計步驟

(1)放置方塊電路利用工具放置方塊電路，在圖紙上用簡單的方塊圖來表示一個復雜的電路圖。放置時按“Tab”鍵進行屬性設置。(2)電路的進出點方塊電路的進出點就是它本身的輸入輸出引腳。如果方塊圖沒有進出點的話，那么方塊圖便沒有任何意義。(3)電路的輸入輸出點放置輸入輸出點，可實現(xiàn)兩個網絡的連接，相同名稱的輸入輸出點，可以認為在電氣意義上是連接的。輸入輸出點也是層次圖設計不可缺少的組件。43.層次電路設計要點層次電路圖設計的關鍵在于正確地傳遞層次間的信號，在層次電路圖設計中，信號的傳遞主要靠放置方塊電路、方塊電路進出點和電路輸入輸出點來實現(xiàn)。5在繪制層次圖時常用的不同于一般原理圖的按鈕有如下幾個。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層次電路圖的設計方法1．自上而下的層次電路設計方法此方法指首先產生方塊電路圖，再由方塊電路來產生具體原理圖的方法。也就是說，我們應首先設計出主控模塊圖（方塊電路圖），再將該圖中的各個模塊具體化。在設計完主控模塊圖后，執(zhí)行菜單命令“Design\CreateSheetFromSymbol”，光標變成十字狀，將光標移Memory方塊電路模塊上（注意不要指到方塊圖進出點上），單擊鼠標出現(xiàn)如下圖所示對話框。7

選擇對話框

8這個對話框詢問在產生與電路方塊圖相對應的原理圖時，相對的輸入輸出點是否將信號方向反向，此處應選擇No。2.自下而上的層次電路設計方法

此方法指首先畫出原理圖，再由原理圖來產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”。點擊之后會出現(xiàn)如下所示的對話框。從中選中要創(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

選擇電路圖對話框

104建立層次原理圖前面講層次電路圖的設計方法有兩種，現(xiàn)在就利用自上而下的方法設計一個4串行接口的原理圖。它們分別由串行接口和線驅動模塊（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）點擊畫電路圖工具欄里的圖標后，或者執(zhí)行菜單Place->SheetSymbol光標變成十字狀，在方塊電路一角點擊鼠標，再將光標移到方塊圖的另一角，即可展開一個區(qū)域，點擊鼠標，即可完成該方塊圖的放置。點擊右鍵，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話框進行設置。該對話框中共有12個設置項，其中：16圖

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

。（3）Y-Size選項的功能是設置方塊電路的高度

。（4）BorderColor選項的功能是設置方塊電路的邊框顏色。17（5）DrawSolid選項的功能是設置方塊電路內是否要填入FillColor所設置的顏色。（6）ShowHidden選項是設置是否顯示方塊電路。（7）FileName設置項的功能是設置方塊電路所對應的文件名稱，它和元件編輯對話框內的Sheet設置項類似。

此處為4PortUARTandLineDrivers.sch。

(8)Name設置為4PortUARTandLineDrivers

同理可完成ISABusandAddressDecoding的繪制和設置。結果如下圖

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

。20（1）Name：設置方塊圖進出點的名稱。（2）I/OType：選擇方塊圖進出點的形式，其中包括四個選擇項，即無方向式信號進出點（Unspecified）、輸出型進出點（Output）、輸入型進出點（Input）和輸入輸出雙向型進出點（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

方塊電路進出點編輯對話框21（4）Side：選擇方塊圖進出點是在方塊圖的左邊還是在右邊。一般在設計時，不需要設置此項，只需要移動鼠標即可。（5）Position：設置方塊圖進出點的位置，從方塊電路上邊界開始計算。（6）Text：設置方塊圖進出點名稱的顏色。放置完的結果如下圖

所示。22圖3-7234.接下來連接線路，結果如下圖所示。245.單擊Desgin下的Design\CreateSheetFromSymbol，光標變成十字狀后單擊其中的一個方塊電路圖，出現(xiàn)如下圖對話框，點擊no。進入原理圖繪制界面，開始繪制原理圖。圖3-8

25圖

進入ISA原理圖繪制界面262728生產層次表執(zhí)行Report->DesignHierarchy命令，系統(tǒng)將自動生產該原理圖的層次關系，如下表所示。295層次電路設計小結

右圖

所示為層次電路圖Z80Processor.prj的結構。在一個項目中，處于最上方的為主圖，一個項目只有一個主圖，擴展名為prj；在主圖下方所有的電路均為子圖，擴展名為sch，圖中有4個一級子圖，在子圖SerialInterface.sch中還存在二級子圖。圖

層次電路結構主圖子圖30

在層次式電路中，通常主圖中是以若干個方塊圖組成，它們之間的電氣連接通過I/O端口和網絡標號實現(xiàn)。

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

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

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

3.設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)設置對話框，選中Organization選項卡，設置圖紙信息，特別是Sheet欄中的No.（設置原理圖的編號）和Total（設置電路圖總數(shù)）必須設置好。圖

子圖符號端口屬性對話框

33

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

。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I/O端口的輸入輸出特性相同，一般選擇“否”。

此時Protel99SE自動生成一張新電路圖，電路圖的文件名與子圖符號中的文件名相同，同時在新電路圖中，已自動生成對應的I/O端口。圖I/O端口特性轉換對話框345.層次電路的切換在層次電路中，經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利用設計管理器，鼠標左鍵單擊所需文檔，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，將光標移至需要切換的子圖符號上，單擊鼠標左鍵，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，則是將光標移至下層電路的I/O端口上，單擊鼠標左鍵進行切換。356自上而下層次電路圖設計實例

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

將子圖符號移至合適的位置后，單擊鼠標左鍵定義方塊的起點，移動鼠標，改變其大小，大小合適后，再次單擊鼠標左鍵，放下子圖符號。同樣方法放置第二個子圖符號，其FileName設置為SJB.sch，Name設置為“三角波”。

圖

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

⑸執(zhí)行File