层次原理图的设计

1层次原理图的设计1层次电路设计概念2层次电路设计步骤3层次电路设计方法4建立层次原理图5层次电路设计小结6自上而下层次电路图设计实例2层次图就是一种模块化设计方法，把整个设计项目分成若干基本功能模块，每个模块是一个完整的原理图表达。为了达到这一目的，必须建立一些特殊的图形符号、概念来表示各张原理图之间的连接关系。当电路比较复杂时，用一张原理图来绘制显得比较困难，此时可以采用层次型电路来简化电路。

层次型电路将一个庞大的电路原理图(称为项目)分成若干个模块，且每个模块可以再分成几个基本模块。各个基本模块可以由工作组成员分工完成，这样可以大大提高设计效率。1.层次电路设计概念32.层次电路设计步骤

(1)放置方块电路利用工具放置方块电路，在图纸上用简单的方块图来表示一个复杂的电路图。放置时按“Tab”键进行属性设置。(2)电路的进出点方块电路的进出点就是它本身的输入输出引脚。如果方块图没有进出点的话，那么方块图便没有任何意义。(3)电路的输入输出点放置输入输出点，可实现两个网络的连接，相同名称的输入输出点，可以认为在电气意义上是连接的。输入输出点也是层次图设计不可缺少的组件。43.层次电路设计要点层次电路图设计的关键在于正确地传递层次间的信号，在层次电路图设计中，信号的传递主要靠放置方块电路、方块电路进出点和电路输入输出点来实现。5在绘制层次图时常用的不同于一般原理图的按钮有如下几个。层次图中用于画方块电路的按钮用于画方块电路图端口的按钮用来画I/O端口的按扭

层次电路图中常用的工具63层次电路图的设计方法1．自上而下的层次电路设计方法此方法指首先产生方块电路图，再由方块电路来产生具体原理图的方法。也就是说，我们应首先设计出主控模块图（方块电路图），再将该图中的各个模块具体化。在设计完主控模块图后，执行菜单命令“Design\CreateSheetFromSymbol”，光标变成十字状，将光标移Memory方块电路模块上（注意不要指到方块图进出点上），单击鼠标出现如下图所示对话框。7

选择对话框

8这个对话框询问在产生与电路方块图相对应的原理图时，相对的输入输出点是否将信号方向反向，此处应选择No。2.自下而上的层次电路设计方法

此方法指首先画出原理图，再由原理图来产生方块电路图的方法。和刚才的步骤相反，先绘制原理图，再执行菜单“Desgin”下的“Design\CreateSymbolFromSheet”。点击之后会出现如下所示的对话框。从中选中要创建层次电路图的方块图。（前提是要先建好子图。从总图操作Design\CreateSymbolFromSheet）9

选择电路图对话框

104建立层次原理图前面讲层次电路图的设计方法有两种，现在就利用自上而下的方法设计一个4串行接口的原理图。它们分别由串行接口和线驱动模块（4PortUARTandLineDrivers.sch）和ISA总线与地址解码（ISABusandAddressDecoding.sch）两部分组成。下图

是该原理图的层次电路图。1112图

层次电路图13绘制的具体步骤：1.建立如下图

所示的文档，并且命名。2.建立层次原理的文件（.prj)。

图3-2文档14图

建立层次原理图文件15（3）点击画电路图工具栏里的图标后，或者执行菜单Place->SheetSymbol光标变成十字状，在方块电路一角点击鼠标，再将光标移到方块图的另一角，即可展开一个区域，点击鼠标，即可完成该方块图的放置。点击右键，即可退出放置方块电路状态。在放置方块电路状态下，鼠标左键双击方块电路或按Tab键，即可打开如图3-4所示的方块电路编辑对话框进行设置。该对话框中共有12个设置项，其中：16图

方块电路图的属性对话框（1）BorderWidth选择项的功能是选择方块电路边框的宽度。点击“BorderWidth”选择项右侧的下拉式按钮，打开其下拉菜单，其中共有四种边线的宽度，即最细（Smallest）、细（Small）、中（Medium）和粗（Large）。（2）X-Size选项的功能是设置方块电路的宽度

。（3）Y-Size选项的功能是设置方块电路的高度

。（4）BorderColor选项的功能是设置方块电路的边框颜色。17（5）DrawSolid选项的功能是设置方块电路内是否要填入FillColor所设置的颜色。（6）ShowHidden选项是设置是否显示方块电路。（7）FileName设置项的功能是设置方块电路所对应的文件名称，它和元件编辑对话框内的Sheet设置项类似。

此处为4PortUARTandLineDrivers.sch。

(8)Name设置为4PortUARTandLineDrivers

同理可完成ISABusandAddressDecoding的绘制和设置。结果如下图

所示。18193.放置出入端口点击画电路图工具栏里的图标,或者执行菜单Place->AddSheetEntry。光标变成十字状，将光标移动到方块电路中，点击鼠标，光标上面出现一个小圆点，且光标将被限制在方块电路的左右边界内，确定合适的位置后点击鼠标，即可在该处放置一个方块图的进出点，点击右键结束放置方块图进出点状态。按Tab键，即可出现方块电路进出点编辑对话框

。20（1）Name：设置方块图进出点的名称。（2）I/OType：选择方块图进出点的形式，其中包括四个选择项，即无方向式信号进出点（Unspecified）、输出型进出点（Output）、输入型进出点（Input）和输入输出双向型进出点（Bidirectional）。（3）Style：箭头方向包括四种，即无箭头（None）、左箭头（Left）、右箭头（Right）和双向箭头（Left＆Right）。

图

方块电路进出点编辑对话框21（4）Side：选择方块图进出点是在方块图的左边还是在右边。一般在设计时，不需要设置此项，只需要移动鼠标即可。（5）Position：设置方块图进出点的位置，从方块电路上边界开始计算。（6）Text：设置方块图进出点名称的颜色。放置完的结果如下图

所示。22图3-7234.接下来连接线路，结果如下图所示。245.单击Desgin下的Design\CreateSheetFromSymbol，光标变成十字状后单击其中的一个方块电路图，出现如下图对话框，点击no。进入原理图绘制界面，开始绘制原理图。图3-8

25图

进入ISA原理图绘制界面262728生产层次表执行Report->DesignHierarchy命令，系统将自动生产该原理图的层次关系，如下表所示。295层次电路设计小结

右图

所示为层次电路图Z80Processor.prj的结构。在一个项目中，处于最上方的为主图，一个项目只有一个主图，扩展名为prj；在主图下方所有的电路均为子图，扩展名为sch，图中有4个一级子图，在子图SerialInterface.sch中还存在二级子图。图

层次电路结构主图子图30

在层次式电路中，通常主图中是以若干个方块图组成，它们之间的电气连接通过I/O端口和网络标号实现。

1.电路方块图设计电路方块图，也称为子图符号，是层次电路中的主要组件，它对应着一个具体的内层电路。图2-37所示为某电路的主图文件，它是由两个电路方块图组成。执行菜单Place→SheetSymbol，或单击工具栏上按钮，光标上粘着一个悬浮的虚线框，按<Tab>键，屏幕弹出图

层次电路主图属性对话框，设置相关参数，在FileName中填入子图的文件名（如FB.sch），Name中填入子图符号的名称（如方波），设置完毕后，31单击OK按钮，关闭对话框，将光标移至合适的位置后，单击鼠标左键定义方块的起点，移动鼠标，改变其大小，大小合适后，再次单击鼠标左键，放下子图符号。2.放置子图符号的I/O接口执行菜单Place→AddSheetEntry，或单击工具栏上按钮，将光标移至图3-11子图符号内部，在其边界上单击鼠标左键，此时光标上出现一个悬浮的I/O端口，该I/O端口被限制在子图符号的边界上，光标移至合适位置后，再次单击鼠标左键，放置I/O端口。双击I/O端口，屏幕弹出图3-13所示的子图符号端口属性对话框，其中：Name为端口名；I/OType为端口电气特性设置；图3-12子图符号属性对话框

32Style为端口方向设置；Side设置I/O端口在子图的左边（Left）或右边（Right）；Position代表子图符号I/O端口的上下位置，以左上角为原点，每向下一格增加1。

3.设置图纸信息主图和子图绘制完毕，必须添加图纸信息。执行Design→Options，屏幕文档参数设置对话框，选中Organization选项卡，设置图纸信息，特别是Sheet栏中的No.（设置原理图的编号）和Total（设置电路图总数）必须设置好。图

子图符号端口属性对话框

33

4.由子图符号生成子图文件执行菜单Design→CreateSheetFromSymbol，将光标移到子图符号上，单击鼠标左键，屏幕弹出是否颠倒I/O端口的电气特性的对话框

。若选择“是”，则生成的电路图中的I/O端口的输入输出特性将与子图符号I/O端口的输入输出特性相反；若选择“否”，则生成的电路图中的I/O端口的输入输出特性将与子图符号I/O端口的输入输出特性相同，一般选择“否”。

此时Protel99SE自动生成一张新电路图，电路图的文件名与子图符号中的文件名相同，同时在新电路图中，已自动生成对应的I/O端口。图I/O端口特性转换对话框345.层次电路的切换在层次电路中，经常要在各层电路图之间相互切换，切换的方法主要有2种。⑴利用设计管理器，鼠标左键单击所需文档，便可在右边工作区中显示该电路图。⑵执行菜单Tools→Up/DownHierarchy或单击主工具栏上按钮，将光标移至需要切换的子图符号上，单击鼠标左键，即可将上层电路切换至下一层的子图；若是从下层电路切换至上层电路，则是将光标移至下层电路的I/O端口上，单击鼠标左键进行切换。356自上而下层次电路图设计实例

自上而下层次式电路图设计的基本步骤如下。⑴新建一个原理图文件。⑵绘制主图。⑶绘制子图电路。⑷设置图纸编号。⑸文件保存。下面以信号发生器为例介绍层次电路的设计，其中方波形成电路为子图1，三角波形成电路为子图2。⑴建立一个新文件。进入Protel99SE，建立项目文件后，执行菜单File→New，新建一个电路图文件，作为主图，双击文件名进入原理图编辑状态。⑵放置子图符号。执行Place→SheetSymbol放置子图符号，设置相关参数为：FileName为FB.sch，Name为“方波”。36

将子图符号移至合适的位置后，单击鼠标左键定义方块的起点，移动鼠标，改变其大小，大小合适后，再次单击鼠标左键，放下子图符号。同样方法放置第二个子图符号，其FileName设置为SJB.sch，Name设置为“三角波”。

图

信号发生器37⑶执行Place→AddSheetEntry，将光标移至左边的子图符号内部，放置子图符号的输出端口。双击I/O端口，设置端口属性，具体为：Name：Uo1；I/OType：Output；Side：Right；Style：Right。同样方法放置其它端口符号。⑷执行菜单Place→Wire，绘制主图中所需的导线，完成主图连接。

⑸执行File