《計(jì)算機(jī)輔助電路設(shè)計(jì)》課件第3章

3.1層次原理圖設(shè)計(jì)概念3.2層次原理圖設(shè)計(jì)方法3.3層次原理圖切換習(xí)題第3章層次電路原理圖設(shè)計(jì)3.1層次原理圖設(shè)計(jì)概念當(dāng)電路圖復(fù)雜、電路原理圖用一張圖紙畫不下時(shí)，可畫在多張圖上共同表達(dá)，這樣就必須有一張圖，而這張圖是用來(lái)表示多張圖之間的連接關(guān)系的，此圖就稱為上層圖或母圖，而其余圖就稱為下層圖或子圖，這就組成了二層圖。如果電路十分復(fù)雜，還可以再分層，稱此為多層次原理圖。所謂層次原理圖設(shè)計(jì)，簡(jiǎn)單的說(shuō)就是將一個(gè)非常復(fù)雜的電路圖分成多個(gè)功能模塊，每一個(gè)模塊完成相應(yīng)的電路功能，用戶可通過(guò)繪制各個(gè)模塊的電路圖來(lái)完成整個(gè)電路的設(shè)計(jì)。若有必要對(duì)每個(gè)功能模塊再建立下一級(jí)的模塊，就這樣一層一層下去，形成樹狀結(jié)構(gòu)。層次原理圖的優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn)在以下3個(gè)方面。

(1)降低了電路繪制的復(fù)雜度：將一個(gè)復(fù)雜的電路圖劃分成多個(gè)功能模塊，可以使各部分的設(shè)計(jì)更加清晰明了。

(2)縮短了項(xiàng)目開發(fā)周期：多個(gè)不同的設(shè)計(jì)者可以同時(shí)致力于一個(gè)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)，每個(gè)人開發(fā)不同的模塊，良好的分工可以更快更好地完成整個(gè)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)。

(3)方便了文件的打印：縮小了原理圖圖紙的大小，可使整個(gè)圖紙的界面更加美觀大方。3.2層次原理圖設(shè)計(jì)方法

Protel2004為設(shè)計(jì)者提供了兩種層次電路設(shè)計(jì)方法，自上而下和自下而上。所謂自上而下的設(shè)計(jì)，是將整個(gè)的電路設(shè)計(jì)分成多個(gè)功能模塊，確定各個(gè)模塊要完成的功能，然后對(duì)每一個(gè)模塊進(jìn)行詳細(xì)的設(shè)計(jì)。按照這種設(shè)計(jì)方法，用戶首先應(yīng)該繪制出層次原理圖母圖，然后按照單張?jiān)韴D的繪制方法完成各個(gè)層次原理圖子圖的設(shè)計(jì)。這種方法要求用戶對(duì)設(shè)計(jì)有一個(gè)整體的把握，能夠合理正確地將一個(gè)大的電路分成多個(gè)小的功能模塊。所謂自下而上的設(shè)計(jì)，就是用戶先繪制原理圖子圖，根據(jù)原理圖子圖生成方塊電路圖，進(jìn)而生成上層原理圖，最后生成整個(gè)設(shè)計(jì)。這種方法比較適用于對(duì)整體設(shè)計(jì)不是非常熟悉的用戶，這也是初學(xué)者一個(gè)不錯(cuò)的選擇。3.2.1自上而下方式設(shè)計(jì)

(1)執(zhí)行菜單命令【File】/【New】/【PCBProject】，新建PCB項(xiàng)目并保存為“信號(hào)發(fā)生器”，再執(zhí)行菜單命令【File】/【New】/【Schematic】，為新項(xiàng)目添加原理圖并保存為“信號(hào)發(fā)生器”。

(2)繪制方塊電路符號(hào)。方塊電路符號(hào)是層次原理圖設(shè)計(jì)中必不可少的組件之一。方塊電路符號(hào)代表了電路中的一個(gè)功能模塊，它必須與層次原理圖子圖相連才能完成自身所要完成的電路功能。執(zhí)行菜單命令【Place】/【SheetSymbol】(或者依次按下P、S鍵)，或單擊WiringTools工具欄中的按鈕。執(zhí)行繪制方塊電路命令后，光標(biāo)變?yōu)槭譅?，移?dòng)光標(biāo)的位置，

方塊電路隨之移動(dòng)。此時(shí)按下鍵盤上的Tab鍵，彈出如圖3-1所示的SheetSymbol對(duì)話框。

在該對(duì)話框中可進(jìn)行方塊電路基本屬性的設(shè)置。位置、大小、邊框線寬度、邊框線顏色等屬性與其他對(duì)象對(duì)應(yīng)的屬性的設(shè)置完全相同，在這里主要介紹一下【Properties】欄中各項(xiàng)屬性的設(shè)置。圖3-1“SheetSymbol”對(duì)話框

【Designator】文本框：填寫方塊電路符號(hào)的標(biāo)號(hào)。

【Filename】文本框：填寫方塊電路符號(hào)所代表的某一個(gè)原理圖子圖的名稱，這是方塊電路符號(hào)最重要的屬性，它要完成層次原理圖之間的電氣特性連接。

【ShowHiddenTextFields】文本框：選中該復(fù)選框，與該方塊電路符號(hào)有關(guān)的所有文本對(duì)象將被顯示出來(lái)，例如方塊電路符號(hào)【Designator】和【Filename】屬性等。撤銷該復(fù)選框，隱藏的文本內(nèi)容將無(wú)法在原理圖中顯示出來(lái)。

【UniqueId】文本框：該屬性在聯(lián)系項(xiàng)目中原理圖和PCB文檔某一文件的同一性方面起著重要的作用。

(3)設(shè)置完成后單擊按鈕，將光標(biāo)移至合適位置后，單擊左鍵，確定左上角位置；拖動(dòng)鼠標(biāo)，移動(dòng)到合適的位置，再次單擊左鍵，確定其右下角位置。完成一個(gè)方塊電路的繪制后，系統(tǒng)仍然處于放置方塊電路狀態(tài)，可重復(fù)操作或按右鍵或按Esc鍵便可退出該操作。

(4)放置方塊電路端口。方塊電路端口也是層次原理圖設(shè)計(jì)中必不可少的組件之一。它位于方塊電路符號(hào)的內(nèi)部，主要負(fù)責(zé)完成層次原理圖母圖與子圖之間的信號(hào)傳遞。有了方塊電路端口的存在，才能完成層次原理圖之間的電氣特性的連接。

選擇【Place】/【AddSheetEntry】(或依次按下P鍵、A鍵)，或單擊WiringTools工具欄中的按鈕；移動(dòng)十字光標(biāo)到方塊電路的邊緣附近，單擊左鍵，此時(shí)方塊電路邊緣產(chǎn)生一個(gè)待定屬性的方塊電路端口，并隨著光標(biāo)移動(dòng)；此時(shí)按下鍵盤上的Tab鍵進(jìn)入方塊電路端口的屬性設(shè)置對(duì)話框，如圖3-2所示。圖3-2方波模塊端口

【Side】下拉列表框：可進(jìn)行方塊電路端口在方塊電路符號(hào)中大體方位的設(shè)置，有4種選擇：【Top】、【Left】、【Bottom】和【Right】。

【Style】下拉列表框：進(jìn)行方塊電路端口形狀的設(shè)置，有8種選擇：【None(Horizontal)】、【Left】、【Right】、【Left&Right】、【None(Vertical)】、【Top】、【Bottom】和【Top&Bottom】。

【I/Otype】下拉列表框：進(jìn)行方塊電路端口輸入輸出特性的設(shè)置，有4種端口類型：【Unspecified】(未指明或不確定)、【Output】(端口用于輸出)、【Input】(端口用于輸入)和【Bidirectional】(端口既可用于輸入，也可用于輸出)。

【Name】文本框：方塊電路端口的名稱，應(yīng)與層次原理圖子圖中的端口名稱對(duì)應(yīng)。

【Position】文本框：方塊電路端口的位置。該選項(xiàng)的內(nèi)容將根據(jù)端口的移動(dòng)而自動(dòng)設(shè)置，用戶不需要進(jìn)行更改。

設(shè)定其名稱、類型、顏色和位置等；拖動(dòng)鼠標(biāo)，移動(dòng)到合適位置單擊左鍵放置；完成一次放置后，光標(biāo)仍處放置方塊端口狀態(tài)，可繼續(xù)放置或按右鍵或按Esc鍵退出。完成的方波模塊如圖3-3所示。圖3-3方波模塊端口定義完成后的電路圖

(5)重復(fù)⑵～⑷步完成三角波模塊的繪制。

(6)連接各方塊電路。當(dāng)電路原理圖上所有的方塊電路及其端口的定義都完成后，需要將其用具有電氣意義的Wire和Bus導(dǎo)線連接成圖3-4所示的電路。圖3-4完成電氣連接關(guān)系的電路原理圖

(7)由方塊電路符號(hào)產(chǎn)生新的原理圖文件。執(zhí)行菜單命令【Design】/【CreateSheetFromSymbol】(或依次按下D、S鍵)；將十字光標(biāo)移動(dòng)到需要產(chǎn)生電路原理圖的方塊電路上，單擊左鍵；彈出的Confirm對(duì)話框如圖3-5所示。要求用戶確認(rèn)端口輸入／輸出方向，單擊“Yes”，則產(chǎn)生的方塊電路的I/O端口電氣特性與電路原理圖中的I/O端口電氣特性相同；單擊“No”，則所產(chǎn)生的方塊電路的I/O端口電氣特性與電路原理圖中的I/O端口電氣特性相反。用戶可根據(jù)具體要求選擇合適的選項(xiàng)，此處選擇No，自動(dòng)產(chǎn)生與原來(lái)的方塊電路上文件名相同的新電路原理圖，并且已經(jīng)布置好了端口。若對(duì)其位置不滿意，可移動(dòng)元件進(jìn)行調(diào)整。圖3-5I/O端口電氣特性確認(rèn)對(duì)話框

(8)模塊具體化。生成的電路原理圖已經(jīng)有了現(xiàn)成的I/O端口，按照該模塊電路原理圖放置元件并連線，繪制出具體的電路原理圖，如圖3-6和圖3-7所示。圖3-6方波電路圖3-7三角波電路3.2.2自下而上方式設(shè)計(jì)

由原理圖文件產(chǎn)生方塊電路符號(hào)，是一種自下而上的層次電路設(shè)計(jì)方法，即先設(shè)計(jì)好各模塊的原理圖文件，然后產(chǎn)生電路符號(hào)圖。

(1)執(zhí)行菜單命令【File】/【New】/【PCBProject】，新建PCB項(xiàng)目，保存為“AMPMOD”(調(diào)制放大器)。

(2)執(zhí)行菜單命令【File】/【New】/【Schematic】，為新項(xiàng)目添加原理圖，保存為“modulator.sch”(調(diào)制電路)并繪制電路原理圖，如圖3-8所示；再新建原理圖文件，保存為“amplifier.sch”(放大電路)并繪制電路原理圖如圖3-9所示。圖3-8modulator.sch(調(diào)制電路)圖3-9amplifier.sch(放大電路)

(3)新建原理圖文件，保存為“AMPMOD.prj”。

(4)執(zhí)行菜單命令【Design】/【CreateSymbolFromSheet】，或依次按下D、Y鍵。

(5)自動(dòng)彈出ChooseDocumenttoPlace對(duì)話框，如圖3-10所示。用戶可將光標(biāo)移到所需產(chǎn)生方塊電路的文件，雙擊之。圖3-10“ChooseDocumenttoPlace”對(duì)話框

(6)此時(shí)系統(tǒng)彈出Confirm對(duì)話框，要求用戶確認(rèn)端口輸入/輸出方向。單擊Yes，則產(chǎn)生的方塊電路的I/O端口電氣特性與電路原理圖中的I/O端口電氣特性相同，即輸入還是輸入，輸出還是輸出。反之，單擊No，則所產(chǎn)生的方塊電路的I/O端口電氣特性與電路原理圖中的I/O端口電氣特性相反，即輸入變成輸出，輸出變成輸入。此處，單擊No。

(7)移動(dòng)方塊電路到合適的位置后，單擊左鍵，確定方塊電路的位置，則一個(gè)與電路原理圖同名的方塊電路符號(hào)生成了。

(8)當(dāng)方塊電路圖和圖中的端口調(diào)整好后，就可進(jìn)行各方塊電路之間的連線了，完成連線后如圖3-11所示。圖3-11AMPMOD.prj原理圖3.3層次原理圖切換在Protel2004中，利用不同層次電路文件之間的切換可以方便地查看并編輯層次電路的多張?jiān)韴D。不同層電路文件之間的切換方法有以下幾種：直接用設(shè)計(jì)管理器切換文件，由上層電路文件切換到下層電路文件及由下層電路文件切換到上層電路文件。3.3.1直接用Project面板切換文件

(1)單擊Project面板中有層次模塊的電路原理圖圖標(biāo)前的“+”，使其變?yōu)椤?”，表明樹狀結(jié)構(gòu)已經(jīng)打開，如圖3-12所示。圖3-12打開后的樹狀結(jié)構(gòu)圖

(2)不同文件切換，只需用鼠標(biāo)左鍵單擊設(shè)計(jì)管理器窗口的層次結(jié)構(gòu)中所要編輯的文件名即可，系統(tǒng)將會(huì)自動(dòng)調(diào)出相應(yīng)的編輯器，并在工作平面上顯示此圖形文件。3.3.2由上層電路文件切換到下層電路文件

(1)選擇【Tools】/【Up/DownHierarchy】選項(xiàng)(或者依次按下T鍵、P/H鍵)；或左鍵單擊SchematicTools工具欄中的

按鈕。

(2)進(jìn)入文件切換命令狀態(tài)后，光標(biāo)變?yōu)槭譅?，移?dòng)光標(biāo)到所需切換的方塊電路上，單擊左鍵或按Enter鍵，即可切換到此方塊電路對(duì)應(yīng)的下層電路的電路原理圖。3.3.3由下層電路切換到上層電路文件

由下層電路文件切換到上層電路文件與由上層電路文件切換到下層電路文件的方法類似。圖3-13所示為由下層電路切換到上層電路的過(guò)程。圖3-13