第3章__层次电路原理图编辑.ppt

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1、第第3章章 层次原理图编辑层次原理图编辑第3章层次电路原理图编辑3.1 层次电路设计概念层次电路设计概念3.2 层次电路设计中不同文件的切换方法层次电路设计中不同文件的切换方法3.3 层次电路编辑方法层次电路编辑方法第第3章章 层次原理图编辑层次原理图编辑3.1 层次电路设计概念层次电路设计概念在层次电路设计方案出现以前，编辑电子设备，如电视机、计算机主板等原理图时，遇到的问题是电电路元件很多路元件很多，不能在特定幅面的图纸上绘制出整个电不能在特定幅面的图纸上绘制出整个电路系统的原理图路系统的原理图，就只好改用更大幅面的图纸。然而打印时又遇到了另一问题，即打印机最大输出幅面有限，如多数喷墨打印

2、机和激光打印机的最大输出幅面为A4。第第3章章 层次原理图编辑层次原理图编辑采用层次电路设计方法后采用层次电路设计方法后，这一问题就迎刃而解了。所谓层次电路设计就是把一个完整的电路系统按功能分成若干子层次电路设计就是把一个完整的电路系统按功能分成若干子系统系统，即子功能电路模块子功能电路模块，需要的话，把子功能电路模块再把子功能电路模块再分成若干个更小的子电路模块分成若干个更小的子电路模块，然后用方块电路的输入用方块电路的输入/输出输出端口将各子功能电路连接起来，于是就可以在较小幅面的多端口将各子功能电路连接起来，于是就可以在较小幅面的多张图纸上分别编辑、打印各模块电路的原理图张图纸上分别编辑

3、、打印各模块电路的原理图。总控系统总控系统显示电路显示电路微机监控微机监控电源供给电源供给接口电路接口电路微处理器微处理器存储电路存储电路某控制系统的模块设计化方案某控制系统的模块设计化方案第第3章章 层次原理图编辑层次原理图编辑在层次电路设计中，把整个电路系统视为一个设整个电路系统视为一个设计项目计项目，并以以.prj而不是不是.sch作为项目文件的扩展名项目文件的扩展名。在项目原理图项目原理图（即总电路图总电路图）中，各子功能模块电路各子功能模块电路用用“方块电路方块电路”表示，且每一模块一模块电路有惟一的模块惟一的模块名名和文件名与之对应文件名与之对应，其中模块文件名指出了相应模模块文件

4、名指出了相应模块电路原理图的存放位置块电路原理图的存放位置。在原理图编辑窗口内，打开某一电路系统设计项目文件.prj时，也就打开了设计项目内各模块电路的原理图文件。第第3章章 层次原理图编辑层次原理图编辑Protel99SE原理图编辑器支持层次电路设计、编辑功能，可以采用“自自上上而而下下(先先形形成成总总电电路路，在在画画各各子子电电路路）”或“自自下下而而上上（先先画画子子电电路路，再再形形成成总总电电路路）”的层次电路编辑方式。层次电路编辑方式。在介绍层次电路编辑方法前，不妨先打开Protel99SE原理图编辑器提供的原理图编辑演示设计文件包4PortSerialInterface.dd

5、b、Z80Microprocessor.ddb、LCDController.ddb或Photoplotter.ddb文件。这些文件存放在Protel 99SEExamples目录下。第第3章章 层次原理图编辑层次原理图编辑在Protel99SE状态下，执行“File”(文文件件)菜单下的“Open”命令，打开其中的一个设计文件包，如Z80Microprocessor.ddb，即可了解层次电路的组成以及文件管理、切换方法。其操作过程如下其操作过程如下：(1)单击主工具栏内的“打打开开”工具（或执行“File”菜单下的菜单下的“Open”命令）。(2)在如图3-1所示的打开设计数据文件包窗口内，选

6、 择 并 打 开 Protel99SEExamples目 录 下 Z80Microprocessor.ddb文件。第第3章章 层次原理图编辑层次原理图编辑在“文件管理器”窗口内，单击Z80Microprocessor.ddb设计数据文件包及其子目录前的小方块，显示设计数据库的 文 件 目 录 结 构，找 出 并 双 击 文 件 名 为“Z80 Processor.prj”的原理图文件，如图3-2所示。可见Z80Processor电路系统由存存储储器器模模块块（Memory.sch）、CPU时时钟钟电电路路模模块块（CPU Clock.sch）、电电源源供供电电模模块块（Power Supply

7、.sch）、串串行行接接口口电电路路模模块块（Serial Interface.sch）、可可编编程程外外设设接接口口模模块块（ProgrammablePeripheralInterface.sch）以 及 CPU选选 择择 模模 块块(CPU Section.sch)六个子电路模块电路组成，其中串串行行接接口口模模块块（Serial Interface.sch）下下还还有有Serial Baud Clock.sch模模块块。第第3章章 层次原理图编辑层次原理图编辑项目文件(.prj)本质上还是原理图文件，只是扩展名为.prj而已；当模块电路原理图内含有更低层次的子电路时，该模块电路原理图文件

8、扩展名依然为.sch。第第3章章 层次原理图编辑层次原理图编辑图3-1打开设计数据文件包窗口第第3章章 层次原理图编辑层次原理图编辑图3-2层次演示电路构成模块第第3章章 层次原理图编辑层次原理图编辑需要注意的是，设设计计数数据据文文件件包包内内同同一一目目录录下下的的原理图文件原理图文件(.sch)，彼此之间并不关联彼此之间并不关联。为了看清Z80Processor.prj项目文件的细节，可不断单击主工具栏内的“放大”工具，适当放大Z80Processor.prj文件编辑窗口工作区，即可看到如图3-3所示的Z80Processor.prj项目文件内容。第第3章章 层次原理图编辑层次原理图编辑

9、图图3-3 Z80 Processor.Prj设计项目文件内容设计项目文件内容第第3章章 层次原理图编辑层次原理图编辑在Protel99SE中，通过“设设计计文文件件管管理理器器”进进行行文文件件切切换换非非常常方方便便，例如，在如图3-2所示窗口中，单单击击“设设计计文文件件管管理理器器”窗窗口口内内的的“Serial Interface.sch”文文件件，即即可可迅迅速速切切换换到到串串行行接接口口电电路路模模块块原原理理图图的的编编辑辑状状态态，单击主工具栏内的“放大”工具，适当放大窗口工作区，即可看清SerialInterface.sch模块电路原理图的细节，如图3-4所示。从图3-4

10、中我们不难发现，Z80Processor.prj项目文件内 SerialInterface模 块 中 的“方方 块块 电电 路路 I/O端端 口口（SheetEntry）”与SerialInterface模块对应的原原理理图图文文件件SerialInterface.sch的I/O端口（端口（Port）一一对应。一一对应。第第3章章 层次原理图编辑层次原理图编辑图图3-4 Serial Interface.sch模块原理图模块原理图第第3章章 层次原理图编辑层次原理图编辑3.2 层次电路设计中不同文件的切换方法层次电路设计中不同文件的切换方法在层次电路中含有多张电路图，当需要从一张原理图切换到另

11、一张原理图时，在“设设计计文文件件管管理理器器”窗窗口口内内，将将鼠鼠标标移移到到目目标标原原理理图图文文件件名名上上，单单击击左左键键，即即可可迅迅速速切切换到相应原理图文件的编辑窗口。换到相应原理图文件的编辑窗口。在Protel99SE中，除了通过单击“设计文件管理器”窗口内目标文件名完成文件编辑状态之间的切换外，有时也会通过“Tools“菜单菜单内的“Up/Down Hierarchy”命令或主工具栏内的主工具栏内的“”（层次电路切换）（层次电路切换）工具实现层次电路原理图窗口间的切换，操作过程如下：第第3章章 层次原理图编辑层次原理图编辑(1)单单击击主工具栏内的“层层次次电电路路切切

12、换换”工工具具（或执执行行“Tools”菜单下的菜单下的“Up/Down Hierarchy”命令）。(2)当由项项目目文文件件（.prj）窗窗口口切切换换到到其其中中某某一一模模块块电电路路窗窗口口时时，可将光光标标移移到到相相应应模模块块电电路路上，单单击击鼠鼠标标左左键键即即可可切切换换到到相相应应模模块块电电路路的的窗窗口口内内，然后再单击右键，退出“层次电路切换”命令状态；由由某某一一模模块块电电路路窗窗口口切切换换到到另另一一模模块块电电路路窗窗口口时时,，可将光光标标移移到到与与目目标标模模块块电电路路相相连连的的I/O端端口口上上，单单击击鼠鼠标标左左键键即即可可迅迅速速切切换

13、换到到与与该该I/O端端口口相相连连的的上上一一层层或或下下一一层层电电路路窗窗口口内内，如果不需要再切换到其他电路窗口时，可单击鼠标右键，退出“层次电路切换”命令状态。(演示）第第3章章 层次原理图编辑层次原理图编辑3.3 层次电路编辑方法层次电路编辑方法 3.3.1 建立层次电路原理图建立层次电路原理图通过浏览原理图编辑演示文件Z80Microprocessor.ddb，使我们对层次电路设计概念、文件结构等方面有了一个初步的认识，下面就具体介绍采用“自上而下自上而下”（先画总电路，在画每一方块电路的详细原理图即子电路）方式建立层次电路原理图的操作过程：创建总电路图创建总电路图第第3章章 层

14、次原理图编辑层次原理图编辑(1)单单击击“File”菜菜单单下下的的“New”命命令令（假假设设设设计计数数据据库库已已建建立立），在如图3-5a所示的窗口内，单击“Schematic Document”（原理图文档）文件图标，在原理图文件窗口内，即可用原理图编辑方法绘制项目文件方块电路。(2)单击“Wiring Tools”(画线画线)工具栏工具栏（窗）内的“”（SCH:PlaceSheetSymbol，即放放置置方方块块电电路路）工具（或执行“Place”菜菜单单下下的的“Sheet Symbol”命令）后，移动光标到原理图编辑区内，即可看到一个随光标移动而移动的方框，如图3-5b所示。(

15、3)按下Tab键，即可进入如图3-6所示的方块电路属性设置窗。第第3章章 层次原理图编辑层次原理图编辑图图3-5a 新建文件窗口新建文件窗口第第3章章 层次原理图编辑层次原理图编辑图3-5b方块电路第第3章章 层次原理图编辑层次原理图编辑图3-6方块电路属性设置窗第第3章章 层次原理图编辑层次原理图编辑图3-7绘制结束后的方块电路方块对应的原理图文件名方块对应的原理图文件名第第3章章 层次原理图编辑层次原理图编辑这时仍处于方块电路放置状态，重复（2）（3）步，继续绘制项目文件原理图中其他方块电路，即可获得如图3-8所示的结果，然后单击鼠标右键，退出命令状态。第第3章章 层次原理图编辑层次原理图

16、编辑图3-8完成了方块电路绘制后的电路总图第第3章章 层次原理图编辑层次原理图编辑必要时，可重新调整方块电路名、方块电路文件名的位置，或重新设定其字体和大小，这些操作方法与元件序号、型号的编辑方法相同。(4)单击单击“画线画线”工具栏（窗）内的工具栏（窗）内的“”（放置方块电路放置方块电路I/O端口（端口（SheetEntry）工具（或执行“Place”菜单下的“Add Sheet Entry”命令），然后将光标移到需要放置I/O端口的方块内，单击鼠标左键，即可看到一个随光标移动而移动的方块电路I/O端口，如图3-9所示。(5)按下Tab键，即可进入如图3-10所示的方块电路I/O端口属性设置

17、窗口。第第3章章 层次原理图编辑层次原理图编辑图3-9方块电路I/O端口第第3章章 层次原理图编辑层次原理图编辑图3-10方块电路I/O端口属性设置窗第第3章章 层次原理图编辑层次原理图编辑图3-11方块电路I/O端口形状第第3章章 层次原理图编辑层次原理图编辑(6)将光光标标移移到到方方块块内内适适当当位位置置后后，单单击击鼠鼠标标左左键键，即即可可固固定定方方块块电电路路I/O端端口口，如图3-12所示。这时仍处于放置方块电路I/O端口状态，重复（5）（6）步，继续放置其他方块电路I/O端口，即可获得如图3-13所示的结果，然后单击鼠标右键，退出命令状态。第第3章章 层次原理图编辑层次原理

18、图编辑图3-12放置一个方块电路I/O端口第第3章章 层次原理图编辑层次原理图编辑图3-13放置多个方块电路I/O端口第第3章章 层次原理图编辑层次原理图编辑(7)连连线线（用用WiringTools工工具具）。分别使用导线将不同方块中端口名称相同的方块电路I/O端口连接在一起，使用总线将不同方块中端口名称相同且为总线形式的方块电路I/O端口连接在一起，就获得了一个设计项目的电路总图，如图3-2所示。第第3章章 层次原理图编辑层次原理图编辑(8)项目总电路图编辑结束后，单击主工具栏内的“存存盘盘”工具或执行“File”菜菜单单下下的的“Save”命命令令保保存存该文件该文件。(9)如果文件扩展

19、名不是文件扩展名不是.prj时，将文件扩展名改将文件扩展名改为为为为.prj（项目文件）。可在“设计文件管理器”窗口内，将鼠标移到刚编辑的项目原理图文件名上，单击右键，指向并单击其中的“Close”（关闭）命令；再单击右键，指向并单击其中的“Rename”（改名）命令，。第第3章章 层次原理图编辑层次原理图编辑 3.3.2 编辑方块电路编辑方块电路(1)先建立项目设计文件先建立项目设计文件(.Prj)。(2)在项目设计文件窗口内，单击“Design”菜单下的“Create Sheet From Symbol”命令命令。(3)将光标移到相应方块电路上光标移到相应方块电路上，如图3-13中的CPU

20、Section模块，单击鼠标左键单击鼠标左键，即可弹出如图3-14所示的端口电气特性选择框，如果单击选择框内的“Yes”按钮（一般选择一般选择No，表示方块电路端口方向不表示方块电路端口方向不变变），则生成的模块电路原理图中的“I/O端口”电气特性与“方块电路I/O端口”电气特性相反，即输出变输出变为输入，而输入变为输出为输入，而输入变为输出。（4）得到图3-15自动生成的模块原理图文件，可以在上面进行子电路图设计。第第3章章 层次原理图编辑层次原理图编辑图3-14模块电路I/O端口电气特性选择（是否颠倒端口输入输出方向）第第3章章 层次原理图编辑层次原理图编辑图3-15自动生成的模块原理图文

21、件第第3章章 层次原理图编辑层次原理图编辑 3.3.3 自下而上编辑层次电路自下而上编辑层次电路Protel99SE也支持“自下而上”方式建立、编辑层次电路。所所谓谓“自自下下而而上上”方方式式，就就是是先先绘绘制制各各模模块块电电路路原原理理图图文文件件（采采用用自自下下而而上上设设计计方方式式时时，同同一一模模块块电电路路原原理理图图中中不不要要使使用用“I/O端端口口（即即”Port”）”表表示示元元件件引引脚脚之之间间的的连连接接关关系系，即即“I/O端端口口”只只用用于于表表示示不不同同模模块块电电路路之之间间信信号号的的连连接接关关系系），并并创创建建一一个个新新的的空空白白的的原

22、原理理图图文文件件，然然后后执执行行“Design”菜菜单单下下的的“Create Symbol From Sheet”（从从原原理理图图生生成成方方块块电电路路）命命令令，即可将特定模块电路原理图文件中的“I/O端口”转化为“方块电路I/O端口”并放置在自动生成的方块电路内。从模块电路原理图中生成方块电路的操作过程如下所述。第第3章章 层次原理图编辑层次原理图编辑(1)在设设计计数数据据文文件件包包内内的的特特定定文文件件夹夹（如如“Document”）内内，分分别别建建立立、编编辑辑各各自自方方块块块块电电路路原理图文件原理图文件，如图3-16所示。(2)执执行行“File”菜菜单单下下的

23、的“New”命命令令，在如图1-6所示的窗口内，选择“SchematicDocument”（原理图文档），在在同同一一文文件件夹夹内内创创建建一一个个空空白白的的项项目目文文件件（即空白的原理图文件.并把扩展名改为“.prj”），如图3-17所示。第第3章章 层次原理图编辑层次原理图编辑图图3-16 已编辑好的各模块电路原理图已编辑好的各模块电路原理图第第3章章 层次原理图编辑层次原理图编辑图图3-17 创建的项目文件（空白）创建的项目文件（空白）第第3章章 层次原理图编辑层次原理图编辑(3)在“设计文件管理器”窗口内，单击新生成的项目文件名CPU Processor.prj，切切换换到到项项

24、目目文文件件原原理理图编辑状态；图编辑状态；(4)在在 空空 白白 的的 项项 目目 文文 件件 编编 辑辑 窗窗 口口 内内，单单 击击“Design”菜菜单单下下的的“Create Symbol From Sheet”命命令令，在在如如图图3-18所所示示的的模模块块电电路路原原理理图图文文件件列列表表窗窗内内，找找出出并并单单击击待待转转换换的的模模块块电电路路原原理理图图文文件件名名，如“Memory.sch”。第第3章章 层次原理图编辑层次原理图编辑图图3-18 找出并单击待转换的模块电路原理图文件找出并单击待转换的模块电路原理图文件第第3章章 层次原理图编辑层次原理图编辑(5)单单

25、击击“OK”按按钮钮，关闭如图3-18所示的文件列表窗，即即可可弹弹出出如如图图3-14所所示示的的方方块块电电路路I/O端端口口电电气气特特性性选选择择框框，并并根根据据需需要要单单击击“Yes”或或“No”按按钮钮（一一般般选选择择“No”，使使 转转 换换 后后 的的“方方 块块 电电 路路 I/O端端 口口（SheetEntry）”的的电电气气特特性性与与模模块块电电路路原原理理图图内内“I/O端口（端口（Port）”电气特性一致电气特性一致）。(6)单击“No”（即不改变方块电路I/O端口的输入/输出特性）按钮后，在项目文件窗口内出现了一个随光标移动而移动的方块电路（必要时也按下Ta

26、b键，修改方块电路的属性），将光标移到适当位置后，单击左键固定，即可获得包含了方块电路I/O端口的方块电路，如图3-19所示。第第3章章 层次原理图编辑层次原理图编辑图图3-19 由由Memory.sch模块电路原理图文件产生的方块电路模块电路原理图文件产生的方块电路第第3章章 层次原理图编辑层次原理图编辑(7)必要时，可调整方块电路位置以及方块电路内I/O端口位置，然后再使用导线、总线将各方块电路I/O端口连接在一起即可获得项目文件原理图。注意：1）方块电路端口（SheetEntry）用于方块电路，端口（port）用于原理电路图（Sch），第第3章章 层次原理图编辑层次原理图编辑I/O端口全

27、局有效：端口全局有效：在总电路图中，方块电路之间无导线直连，而是通过子原理图电路同名端口（port）相连（通过全局端口连接多张电路，网络标号局部有效，本图的同名网络标号相连）网络标号和网络标号和I/O端口全局有效：端口全局有效：在总电路图中，方块电路之间无导线直连，通过子原理图电路同名端口和网络标号相连（通过全局端口和网络标号连接多张电路）方块电路和方块电路和I/O端口相连：端口相连：方块电路端口和其对应的原理图同名端口相连，演示电路所示，所有子电路间的连接关系都是从上层原理图表示出来，每一个方块电路的端口都和所对应的子电路的同名的I/O端口相连。第第3章章 层次原理图编辑层次原理图编辑 3.3.4 去耦电容画法去耦电容画法去去耦耦电电容容画画法法对自动布局影响很多，一般说来，去耦电容单单独独放放在在一一个个子子电电路路中，并按图3-20所示的形式绘制。第第3章章 层次原理图编辑层次原理图编辑图图3-20 去耦电容表示法去耦电容表示法第第3章章 层次原理图编辑层次原理图编辑图中，VCC、VSS与层次电路中IC芯片电源引脚名称相同。如如果果系系统统中中含含有有电电源源电电路路，也也必必须须单单独独画画在在电源子电路内。电源子电路内。