4任务一信号检测与显示电路原理图层次电路设计

项目四

信号检测与显示电路设计（层次电路设计）学习目标·了解层次原理图的概念、使用目的并掌握设计方法和步骤；·掌握方块电路绘制及各个模块原理图设计，熟练掌握I/O端口、网络标号全局有效的层次原理图的绘制；·灵活运用在层次图画绘制中常用操作的快捷键；·进一步熟悉常用PCB规则设置；·进一步熟悉PCB自动布线、调整布线方法及布线策略设置。任务一

信号检测与显示电路原理图层次电路设计任务描述对于一个庞大和复杂的电子项目的设计系统，将其按功能分解成相对独立的模块，分配给多个工程技术人员独立进行设计，这样可以大大缩短开发周期，提高模块电路的复用性和加快设计速度，这就是AltiumDesigner提供的层次电路设计方法。本任务就是完成信号检测与显示电路原理图层次电路设计。通过本任务的学习，了解层次原理图的概念、使用目的并掌握设计方法和步骤；掌握方块电路绘制及各个模块原理图设计，熟练掌握I/O端口、网络标号全局有效的层次原理图的绘制；灵活运用在层次图画绘制中常用操作的快捷键。任务实现1．自上向下的层次电路设计AltiumDesigner支持“自上而下”层次电路设计方式。自上而下设计就是按照系统设计的思想，首先对系统最上层进行模块划分，设计包含子图符号的父图（方块图），表示系统最上层模块（方块图）之间的电路连接关系，接下来分别对系统模块图中的各功能模块进行详细设计，分别细化各个功能模块的电路实现（子图）。1．自上向下的层次电路设计

信号检测与显示电路由电源电路、位驱动电路、数码管显示电路、信号输入电路电路及单片机电路五部分组成。在该图中，可以把A4图纸，按照电路的功能模块分成五个部分，把它们分别分成5个子图，如图4-1所示。图4-1信号检测与显示电路原理图2．信号检测与显示电路原理图层次设计的总图设计⑴主电源方块图符号建立。步骤如下：

①在“总图.SchDoc”窗口中，单击Wiring工具栏中的添加方块图符号

按钮，或者在主菜单中选择“放置”→“图表符”命令。

②按【Tab】键，弹出“方块符号”对话框。

“方块符号”对话框的属性区域各项介绍如下：a.“标识”：图纸的标号，用于设置方块图所代表的图纸的名称。b.“文件名”：图纸的文件名，用于设置方块图所代表的图纸的文件全名（包括文件的扩展名），以便建立起方块图与原理图（子图）文件的直接对应关系。c.“唯一ID”：唯一的ID号，为了在整个工程中正确地识别电路原理图符号，每一个电路原理图符号在工程中都有一个唯一的标识，如果需要可以对这个标识进行重新设置。2．信号检测与显示电路原理图层次设计的总图设计图4-2“方块符号”对话框

在“方块符号”对话框的“标识”文本框中输入“电源电路”，在“文件名”文本框内输入“电源电路”,单击“确定”按钮，如图4-2所示，结束方块图符号的属性设置。2．信号检测与显示电路原理图层次设计的总图设计图4-3电源电路方块图

③在原理图上合适位置单击，确定方块图符号的一个顶角位置，然后拖动鼠标，调整方块图符号的大小，确定后再单击，即可在原理图上插入方块图符号，如图4-3所示。2．信号检测与显示电路原理图层次设计的总图设计⑵在主电源电路方块图中放置端口。步骤如下：

①在主电源电路方块图（图4-3）中放置端口，单击工具栏中的添加方块图输入/输出端口工具按钮

按钮，或者在主菜单中选择“放置”→“添加图纸入口”命令。

②此时光标上“悬浮”着一个端口，把光标移入“主电源电路”的方块图内，按【Tab】键打开“方块入口”对话框。

“方块入口”对话框内的含义如下：a.“边”：端口位置，用于设置端口在方块图中的位置。b.“类型”：端口类型，用来表示信号的传输方向。c.“名称”：端口的名称，是识别端口的标识。d.“I/O类型”：端口的输入/输出类型，表示信号流向的确定参数，有“Unspecified”（未指定的）、“Output”（输出端口）、“Input”（输入端口）和“Bidirectional”（双向端口）四个选项。2．信号检测与显示电路原理图层次设计的总图设计图4-4“方块入口”对话框③在“方块入口”对话框的“名称”文本框输入“VCC1”，作为方块图端口的名称。

④其它参数默认，如图4-4所示。2．信号检测与显示电路原理图层次设计的总图设计图4-5VCC1端口设置单击“确定”按钮，关闭对话框，完成端口设置，如图4-5所示。⑤同理设置端口“GND1”，如图4-6所示。图4-6主电源电路端口方块图设置2．信号检测与显示电路原理图层次设计的总图设计图4-7信号检测与显示电路端口方块图设置

⑶用同样方法完成信号检测与显示电路其它方块图符号设置，如图4-7所示。2．信号检测与显示电路原理图层次设计的总图设计图4-8信号检测与显示电路“总图.SchDoc”⑷连接方块图完成“总图.SchDoc”设计，如图4-8所示。3．信号检测与显示电路原理图层次设计中子图设计图4-9创建子图命令⑴方块图生成电路原理子图。步骤如下：

①在主菜单中选择“设计”→“产生图纸”命令，如图4-9所示。3．信号检测与显示电路原理图层次设计中子图设计图4-10电源电路原理图文件建立

此时鼠标上悬浮十字光标，单击主电源方块图符号，系统自动在“信号检测与显示层次设计.PrjPCB”工程中新建一个名为“电源电路.SchDoc”的原理图文件，置于“总图.SchDoc”原理图文件下层，如图4-10所示。3．信号检测与显示电路原理图层次设计中子图设计图4-11电源电路自动生成端口

在原理图文件“电源电源.SchDoc”中自动布置了如图4-11所示的二个端口，该端口中的名字与方块图中的一致。3．信号检测与显示电路原理图层次设计中子图设计图4-12系统自动生成的原理图文件

②重复操作，创建生成电路原理子图命令，分别生成位驱动电路、数码管显示电路、信号输入电路电路及单片机电路原理图文件，如图4-12所示，以及对应自动生成对应的端口。3．信号检测与显示电路原理图层次设计中子图设计⑵层次原理图的切换。步骤如下：

①上层（方块图）→下层（子原理图）：在工具栏单击“层次切换工具”按钮“

”或在主菜单中选择“工具”→“上/下层次”命令，光标变成十字形，选中某一方块图，单击即可进入下一层原理图。

②下层（子原理图）→上层（方块图）：在工具栏单击“层次切换工具”按钮“”或在主菜单中选择“工具”→“上/下层次”命令，光标变成十字形，将光标移动到子电路图中的某一个连接端口并单击，即可回到上层方块图。4．信号检测与显示电路原理图层次设计中子图设计根据信号检测与显示电路原理图4-1，列出电路元器件数据，如表4-1所示。表4-1信号检测与显示电路元件表说明编号封装元件名称连接器JP1KLD-0202PWR2.5连接器JP2JP3HDR1X2Header2蜂鸣器LS1ABSM-1574Buzzer按钮S1PBDPST-4SW-PB二极管DS0HDR1X2LED0二极管D1D2DIODE-0.41N5817三极管Q1Q2Q3Q4Q5TO-92A2N3906电阻R1R2R3R4R5R10R11R12R13R20R21R22R23R24R25R26R27AXIAL-0.3Res2电容C1C2C3C5RAD-0.1Cap电解电容C4RB5-10.5CapPol1数码管DS1DS2DS3DS4LEDDIP-10DpyAmber-CA稳压块U1TO-220LM7805CT单片机U2DIP-40P89C51RD2HBP六斯密特输入反相器U3DIP-14SN7414N晶振Y1R38XTAL图4-13子图1（电源电路）

⑴电源电路原理图绘制。打开工程文件“信号检测与显示层次电路设计”，在工程中出现层次列表，单击“电源电路”，进入该原理图绘制窗口，根据表4-1调用该电路图所用元件，绘制原理图如图4-13所示。4．信号检测与显示电路原理图层次设计中子图设计图4-14子图2（位驱动电路）

⑵位驱动电路原理图绘制。打开工程文件“信号检测与显示层次电路设计”，在工程中单击“位驱动电路”，进入该原理图绘制窗口，根据表4-1调用该电路图所用元件，绘制原理图如4-14所示。4．信号检测与显示电路原理图层次设计中子图设计图4-15子图3（数码管显示电路）4．信号检测与显示电路原理图层次设计中子图设计

⑶数码管显示电路原理图绘制。打开工程文件“信号检测与显示层次电路设计”，在工程中单击“数码管显示电路”，进入该原理图绘制窗口，根据表4-1调用该电路图所用元件，绘制原理图如4-15所示。图4-16子图4（信号输入电路）4．信号检测与显示电路原理图层次设计中子图设计

⑷信号输入电路原理图绘制。打开工程文件“信号检测与显示层