4.6.1 層次原理圖的設(shè)計概念

當(dāng)電路圖較大或較復(fù)雜時，一張圖紙可能很難保持設(shè)計條理的清晰，也不好分工，此時用層次原理圖就很能很好地解決問題。

層次原理圖的基本理念是將一個大電路分成若干功能塊，再將每個功能塊中的電路分成更小的功能塊，如有必要還可以細(xì)分，這樣一層一層劃分下去，形成一個樹狀結(jié)構(gòu)的原理圖集合。最上面的總圖稱為頂層原理圖，下面的分圖稱為子圖或底層原理圖。圖4.24所示結(jié)構(gòu)是Protel99SE軟件自帶的一個層次電路，該電路文件在“Design Explorer 99\Examples”目錄下，文件名為Z80 Microprocessor.Ddb。

 

圖4.24 Z80 Microprocessor.Ddb及其下的層次電路目錄

在層次電路設(shè)計中，把整個電路系統(tǒng)視為一個設(shè)計項目，頂層原理圖（總圖）以?.prj 而不是?.sch作為項目文件的擴(kuò)展名，但它實際上還是一個.sch文件。在頂層原理圖中，各子功能模塊電路用“方塊電路”表示，如圖4.25，且每一模塊電路有惟一的模塊名和文件名與之對應(yīng)，其中模塊文件名指出了相應(yīng)模塊電路原理圖（子圖）的存放位置。在原理圖編輯窗口內(nèi)打開某一項目文件?.prj時，也就打開了設(shè)計項目內(nèi)各模塊電路的原理圖.sch文件。

層次原理圖的設(shè)計方法有“自頂向下”（Top down）和“自底向上”(Bottom up)兩種，一般采用前者，即首先劃分功能模塊，繪制出頂層的原理方塊圖，然后再分別繪制各個功能模塊的子原理圖。

層次原理圖設(shè)計的關(guān)鍵是能否正確建立各個功能模塊之間的電氣連接關(guān)系。

 

圖4.25Z80 Processor.prj方塊電路（總圖）

4.6.2 層次電路編輯方法

下面以“數(shù)字鐘”為例，采用“自頂向下”的方法說明層次原理圖的設(shè)計步驟及編輯方法。

1．新建項目及模塊文件

在示例設(shè)計數(shù)據(jù)庫下建立文件夾“數(shù)字鐘”并新建原理圖“數(shù)字鐘．Sch”，將其更名為“數(shù)字鐘．Prj”后新建各模塊對應(yīng)的原理圖文件，如圖4.26所示。

      

圖4.26 “數(shù)字鐘”項目及模塊文件                  圖4.27 方塊電路及其屬性對話框

2．繪制方塊電路（頂層原理圖）

打開項目文件“數(shù)字鐘.Prj”，在編輯區(qū)繪制方塊圖。

單擊連線工具欄中的圖標(biāo)或執(zhí)行Place\Sheet Symbol命令后光標(biāo)變?yōu)槭中?，移動光?biāo)，方塊電路隨光標(biāo)而移動，如圖4.27所示，按下Tab鍵調(diào)出其屬性對話框進(jìn)行屬性編輯。將光標(biāo)移到相應(yīng)位置后單擊鼠標(biāo)左鍵確定方塊電路的左上角位置，再拖動鼠標(biāo)到合適位置后單擊鼠標(biāo)左鍵確定右下角位置完成一個方塊電路繪制，如圖4. 28所示。

此時，系統(tǒng)仍處于“放置方塊電路”狀態(tài)，可重復(fù)以上步驟放置其他方塊電路，最后單擊鼠標(biāo)右鍵或按Esc鍵退出。

繪制好的各方塊電路應(yīng)取好名稱，否則在建立子圖時會因子圖默認(rèn)名稱相同而無法建圖。方塊電路的名稱填在Name處，F(xiàn)ile Name是指該方塊所代表的子原理圖的名稱，一般給二者取相同的名稱，以便閱讀。

3．放置方塊電路端口

方塊電路端口用于各方塊電路即子圖之間的通訊。單擊連線工具欄中的圖標(biāo)或執(zhí)行Place\Add Sheet Entry命令，光標(biāo)變?yōu)槭中?，移動光?biāo)至方塊電路邊緣位置后單擊左鍵生成端口，按照如圖4.29所示進(jìn)行屬性編輯，拖動端口放置在方塊電路的合適位置，完成放置端口的操作。

Name：端口名。

Unspecified：定義輸入輸出端口。                        圖4.28 繪制完成的方塊電路

Side：端口位于方塊上、下、左還是右。

Style：端口形狀（箭頭無、左、右、左右）。

Position：端口位于方塊一邊的第幾個柵格。

Border Color：端口邊框顏色。

Fill Color：端口填充顏色。

Text Collr：端口名字體顏色。

Selection：選中。

 

圖4.29 方塊電路端口屬性對話框

圖4.30  “數(shù)字鐘”方塊電路及其端口設(shè)置完成后的電路圖

圖4.30所示為完成了端口設(shè)置的“數(shù)字鐘”方塊電路模塊。

4．連接各方塊電路

 

將所完成后的方塊電路連接起來，如圖4.31所示。

 

圖4.31 完成電氣連接的“數(shù)字鐘”頂層電路原理圖

5．模塊文件（子原理圖）的設(shè)計

頂層電路完成后設(shè)計各方塊電路對應(yīng)的子原理圖。

6．頂層與底層電路之間的切換

（1） 新建文件時的切換。

當(dāng)采用“自頂向下”方法設(shè)計層次電路時，是先建立頂層原理圖（總圖），然后再建立底層原理圖（子圖）。此時應(yīng)從總圖新建子圖，需在總圖內(nèi)執(zhí)行命令Design\Creat Sheet From Symbol。執(zhí)行上述命令后，用鼠標(biāo)左鍵單擊相應(yīng)方塊，會出現(xiàn)一個如圖4.32所示的對話框，詢問用戶在生成子圖后，該方塊上輸入、輸出端口是否需要反過來放置。一般選擇“No”，子圖就成功生成了。此時，繪圖區(qū)兩側(cè)已經(jīng)放置了與別的分圖通訊的端口，但一般位置不利于連線，用戶可任意移動但不能更改。

   

圖4.32 層次圖切換時詢問端口方向?qū)υ捒?nbsp;        圖4.33 層次圖切換時詢問總圖名稱對話框

如果采用的是“自底向上”的層次電路設(shè)計方法，則是先建立底層原理圖（子圖），然后再建立頂層原理圖（總圖）。此時應(yīng)從子圖新建總圖，需在子圖內(nèi)執(zhí)行命令Design\Creat Symbol From Sheet。執(zhí)行該命令后，會出現(xiàn)一個如圖4.33所示的對話框，詢問用戶將要生成的總圖的名稱（總圖文件應(yīng)該在之前先建好，否則系統(tǒng)就會因出錯而關(guān)閉）。本對話框選擇好后，也會出現(xiàn)詢問輸入、輸出端口是否需要反過來放置的對話框，根據(jù)實際情況選擇，最后，總圖就建立完成了。此時，光標(biāo)上會帶著一個方塊電路等待用戶放置。

（2）所有文件都建好之后的切換。

方法一：通過設(shè)計管理器的文件管理器進(jìn)行切換。在層次電路中含有多張電路圖，當(dāng)需要從一張原理圖切換到另一張原理圖時，在設(shè)計管理器的文件管理器（Browse Sch）窗口內(nèi)，將鼠標(biāo)移動目標(biāo)原理圖文件名上，如圖4.34所示，單擊鼠標(biāo)左鍵，即可迅速切換到相應(yīng)原理圖文件的編輯窗口。

 

圖4.34 單擊不同文件名稱實現(xiàn)層次電路各原理圖之間的切換

方法二：通過菜單命令實現(xiàn)切換。操作過程如下：

從頂層項目文件(.prj)到窗口切換到其中某一模塊電路（子圖）窗口時，單擊主工具欄中的圖標(biāo)或執(zhí)行Tools\Up/Down Hierarchy命令，如圖4.35所示，光標(biāo)變?yōu)槭中魏髥螕粝鄳?yīng)方塊電路，可直接切換到所要的子原理圖。

從下層切換到上層，單擊主工具欄中的圖標(biāo)或執(zhí)行Tools\Up/Down Hierarchy命令后再單擊子原理圖中與總圖通訊的端口即可。此時如果單擊與另一個子圖通訊的端口，則會切換到相應(yīng)的另一子圖。

 

圖4.35 通過菜單命令實現(xiàn)層次電路各原理圖之間的切換

如果不需要再切換到其他電路窗口，可單擊鼠標(biāo)右鍵，退出“層次電路切換”命令狀態(tài)。

 

本章小結(jié)

1．一般繪圖工具介紹

一般繪圖工具是用來修飾、說明原理圖的工具。使用繪圖工具添加的圖形或文字能讓原理圖更具有可讀性和說服力，但沒有電氣特性。繪圖工具可繪制直線、多邊形、橢圓?。▓A?。┚€、曲線、矩形（圓角矩形）、橢圓（圓）、餅圖，也可放置注釋文字、文本框、圖片及粘貼文本陣列等。

2．對象的選擇、拷貝、剪切、粘貼、移動和刪除

編輯工具可對對象的大小、數(shù)量、或位置等內(nèi)容進(jìn)行調(diào)整。對象的編輯工具都放在Edit菜單下，也可取一些字母組合進(jìn)行快捷操作。

3．對象的排列和對齊

菜單Edit下的命令A(yù)lign及其子菜單用于對多個對象進(jìn)行排列和對齊操作。要對齊與排列的對象必須先被選取。

4．字符串查找與替換

菜單Edit下的命令Find Text...和Replace Text...用于查找和替換字符串。

5．全局變量

使用全局變量（Global）可以一次更改多個對象特性。全局變量出現(xiàn)在對象屬性對話框的右下角。

6．層次原理圖的設(shè)計

（1）層次原理圖的設(shè)計概念

層次原理圖將大電路分成小的功能塊，一層一層劃分下去，形成一個樹狀結(jié)構(gòu)的原理圖集合。這種方法可保持總圖設(shè)計條理的清晰，也利于多人繪制同一張圖時進(jìn)行分工。

（2）層次電路編輯方法

層次原理圖的設(shè)計方法有“自頂向下”和“自底向上”兩種，一般采用前者，即首先劃分功能模塊，繪制出頂層的原理方塊圖，然后再分別繪制各個功能模塊的子原理圖。

①新建項目及模塊文件。該項目的所有文件都是.Sch原理圖，但其總圖應(yīng)該改為.Prj文件。

②繪制方塊電路（頂層原理圖）。

③放置方塊電路端口。

④連接各方塊電路。

⑤模塊文件（子原理圖）的設(shè)計。

⑥頂層與底層電路之間的切換。

練習(xí)

4-1 使用繪圖工具繪制不同圖形，體會各繪圖工具的使用方法和訣竅。

4-2 向原理圖中放置注釋文字“這是***繪制的電路圖”、文本框（打一首詩）以及圖片若干。

4-3 向原理圖中放置電阻、電容、二極管、三極管、和單刀單擲開關(guān)各一個，進(jìn)行下列操作：

（1）選擇電阻，復(fù)制并粘貼該電阻，然后取消選擇。

（2）用不同方法刪除二極管，然后用恢復(fù)按鈕將二極管恢復(fù)。

（3）移動三極管到任意別的位置。

（4）剪切電容，然后使用陣列粘貼命令粘貼五個該電容，要求它們的標(biāo)號間隔為3，并且等距離排成縱隊。

（5）用鼠標(biāo)同時選擇多個元件，然后刪除這些被選擇的元件。

（6）將該電路圖存盤。

4-4 同練習(xí)4-3一樣放置元件，再分別將上述對象進(jìn)行左對齊、水平對中、水平均布、底部對齊、垂直對中和垂直均布。保存文件。

4-5 同練習(xí)4-3一樣放置元件，然后分別利用字符串查找與替換功能和全局變量功能將所有元件標(biāo)號的下標(biāo)添加一個數(shù)字“0”。

4-6 層次原理圖的設(shè)計。

（1）建立層次原理圖的頂層原理圖。建立Mydesign.ddb，并在其Document下建立“串聯(lián)調(diào)整型穩(wěn)壓電源.sch”，然后改為“串聯(lián)調(diào)整型穩(wěn)壓電源.prj”文件。在其中繪制圖4.36所示的圖形。

 

 

 

 

 

 

 

圖4.36 “串聯(lián)調(diào)整型穩(wěn)壓電源.prj”文件及其電原理圖

（2）分別建立圖4.37所示的整流濾波電路子圖和圖4.38所示的穩(wěn)壓電路子圖。保存電路。

圖4.37 整流濾波電路子圖

圖4.38 穩(wěn)壓電路子圖

（3）采用不同方法在已經(jīng)建好的層次電路的總圖和子圖之間進(jìn)行切換，檢驗其層次和端口設(shè)置的正確性。