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第3章,設(shè)計層次電路原理圖,第3章設(shè)計層次電路原理圖,層次電路原理圖就是將一張復(fù)雜的電路原理圖分成數(shù)張功能電路原理圖和一張總圖。功能電路原理圖是其中的一個局部電路原理圖,如Z80單片機(jī)開發(fā)電路原理圖包括存儲器電路（Memory）、串行接口電路（SerialInterface）、編程外圍接口電路（ProgrammablePeripheralInterface）、微處理器時鐘（CPUClock）、電源電路（PowerSupply）、微處理器電路（CPUSection）等幾個功能電路原理圖），總圖就是將這幾個功能電路原理圖聯(lián)系起來的一個框圖，從層次上來說，這幾個功能電路原理圖從屬于總圖。(如圖3-1),方塊電路,方塊電路名稱,連接導(dǎo)線,方塊電路端口,圖3-1層次原理圖與功能電路原理圖的連接示意圖,層次電路設(shè)計方法:層次電路圖設(shè)計就是將較大的電路圖劃分為很多的功能模塊，再對每一個功能模塊進(jìn)行處理或進(jìn)一步細(xì)分的電路設(shè)計方法。層次電路圖設(shè)計的關(guān)鍵在于正確地傳遞層次間的信號，在層次電路圖設(shè)計中，信號的傳遞主要靠放置方塊電路、方塊電路進(jìn)出點和電路輸入輸出點來實現(xiàn)。層次電路設(shè)計方法通常有自上而下和自下而上兩種方法。,3.1自頂向下設(shè)計層次原理圖,此方法指首先產(chǎn)生方塊電路圖，再由方塊電路來產(chǎn)生具體原理圖的方法。也就是說，我們應(yīng)首先設(shè)計出主控模塊圖（方塊電路圖），再將該圖中的各個模塊具體化。具體的設(shè)計方法如下:（以Z80單片機(jī)開發(fā)電路為例）,1、新建設(shè)計數(shù)據(jù)庫文件2、新建原理圖文件,3、放置方塊電路（SheetSymbol圖紙圖號）方塊電路就是設(shè)計者通過組合其他元器件自己定義的一個復(fù)雜器件，這個復(fù)雜器件在圖紙上用簡單的方塊圖來表示，至于這個復(fù)雜器件由哪些其他元件組成，內(nèi)部的接線又如何，可以由另外一張電路圖來詳細(xì)描述。啟動放置方塊電路方式有兩種：點擊畫電路圖工具欄里的圖標(biāo)。執(zhí)行菜單命令Place放置/SheetSymbol圖紙符號。,（1）放置方塊電路啟動放置方塊電路（SheetSymbol）命令后，光標(biāo)變成十字狀，在方塊電路一角點擊鼠標(biāo)，再將光標(biāo)移到方塊圖的另一角，即可展開一個區(qū)域，點擊鼠標(biāo)，即可完成該方塊圖的放置。點擊右鍵，即可退出放置方塊電路狀態(tài)。（2）設(shè)置方塊電路編輯對話框在放置方塊電路狀態(tài)下按Tab鍵或鼠標(biāo)左鍵雙擊方塊電路，即可打開如圖3.2所示的方塊電路屬性對話框進(jìn)行設(shè)置。該對話框中共有12個設(shè)置項，其中：,圖3-2方塊電路屬性對話框,BorderWidth選擇項的功能是選擇方塊電路邊框的寬度。點擊“BorderWidth”選擇項右側(cè)的下拉式按鈕，打開其下拉菜單，其中共有四種邊線的寬度，即最細(xì)（Smallest）、細(xì)（Small）、中（Medium）和粗（Large）。X-Size選項的功能是設(shè)置方塊電路的寬度，如圖3.1所示。Y-Size選項的功能是設(shè)置方塊電路的高度，如圖3.1所示。BorderColor選項的功能是設(shè)置方塊電路的邊框顏色。FillColor選項的功能是設(shè)置方塊電路中間填充顏色。,Name設(shè)置項的功能是設(shè)置方塊電路名稱，該名稱為功能電路在總圖中的名稱。FileName設(shè)置項的功能是設(shè)置方塊電路所對應(yīng)的文件名稱，如圖3-3所示，此處為Power.Sch。,圖3-3方塊電路,完成方塊電路放置后的狀態(tài)如圖3-4,4、方塊電路的端口（SheetEntry）如果說方塊電路是自己定義的一個復(fù)雜器件，那么方塊電路的端口就是這個復(fù)雜器件的輸入輸出引腳。如果方塊圖沒有端口的話，那么方塊圖便沒有任何意義。啟動放置方塊電路端口的命令有兩種方式：點擊畫電路圖工具欄里的圖標(biāo)。執(zhí)行菜單命令【Place放置\AddSheetEntry添加圖紙入口】。,(1)放置方塊電路端口啟動放置方塊電路端口命令后，光標(biāo)變成十字狀，將光標(biāo)移動到方塊電路中，點擊鼠標(biāo)，光標(biāo)上面出現(xiàn)一個小圓點，且光標(biāo)將被限制在方塊電路的左右邊界內(nèi)，確定合適的位置后點擊鼠標(biāo)，即可在該處放置一個方塊圖的端口，點擊右鍵結(jié)束放置方塊圖端口狀態(tài)。,方塊電路端口,方塊電路名稱,(2)設(shè)置方塊電路端口屬性對話框在放置方塊電路端口狀態(tài)下按Tab鍵或鼠標(biāo)左鍵雙擊方塊電路端口，即可出現(xiàn)方塊電路端口對話框，如圖3.4所示。其中：?Name：設(shè)置方塊電路端口的名稱。?I/OType：選擇方塊圖端口的形式，其中包括四個選擇項，即無方向式信號進(jìn)出點(Unspecified）、輸出型進(jìn)出點（Output）、輸入型進(jìn)出點（Input）和輸入輸出雙向型進(jìn)出點（Bidirectional）。?Style：箭頭方向包括四種，即無箭頭（None）、左箭頭（Left）、右箭頭（Right）和雙向箭頭（Left＆Right）。,?Side：選擇方塊圖端口是在方塊圖的左邊還是在右邊。一般在設(shè)計時，不需要設(shè)置此項，只需要移動鼠標(biāo)即可。?Position：設(shè)置方塊圖端口的位置，從方塊電路上邊界開始計算。?Text：設(shè)置方塊圖端口名稱的顏色。,圖3.5方塊電路端口屬性對話框,(3)對所有的方塊電路完成端口放置后的狀態(tài)如圖3-6,圖3-6方塊電路完成端口放置,,5、繪制導(dǎo)線,方塊電路及電路端口均放置完成后，還要用導(dǎo)線將這些方塊電路端口連接起來，使這些方塊電路在電氣意義上連接起來。啟動放置導(dǎo)線命令的兩種方式：?單擊連線工具條上的畫導(dǎo)線按鈕。?執(zhí)行菜單命令【Place放置】/【W(wǎng)ire線】,即可繪制導(dǎo)線。,連接完導(dǎo)線后的方塊電路圖如圖3-7,圖3-7連接導(dǎo)線后的方塊電路圖,,6、建立層次原理圖和功能電路原理圖執(zhí)行菜單命令【Design設(shè)計\CreateSheetFromSymbol從符號生成圖紙】，光標(biāo)變成十字狀，將光標(biāo)移到方塊電路模塊上（注意不要指到方塊電路端口上），單擊鼠標(biāo)，屏幕將出現(xiàn)如圖3-8所示的對話框。,圖3-8轉(zhuǎn)換輸入/輸出端口對話框,圖3-8對話框詢問在產(chǎn)生與方塊電路相對應(yīng)的原理圖時，相對的輸入輸出端口是否將信號方向反向，若選擇No，則新產(chǎn)生的功能電路原理圖中的輸入/輸出端口將與總圖中該方塊電路中的輸入/輸出方向相同；若選擇Yes，則新產(chǎn)生的功能電路原理圖中的輸入/輸出端口將與總圖中該方塊電路中的輸入/輸出方向相反。單擊No按鈕（或Yes按鈕）后，系統(tǒng)就會自動產(chǎn)生一個層次位于總圖下的與方塊電路名稱相同的功能電路原理圖，并在這個功能電路原理圖中設(shè)置了與方塊電路端口同名的輸入/輸出端口。如圖3-9。,圖3-9通過方塊電路端口產(chǎn)生的輸入/輸出端口,（1）處理器電路原理圖（CPUSection.sch）,（2）存儲器電路原理圖（Memory.sch）,（3）微處理器時鐘原理圖（CPUClock.sch）,（4）串行接口電路原理圖（SerialInterface.sch）,,（5）電源電路原理圖（PowerSupply.sch）,（6）可編輯外圍接口電路原理圖（ProgrammablePeripheralInterface.sch）,此方法指首先繪制功能電路原理圖，再由原理圖來產(chǎn)生方塊電路圖的方法。具體步驟如下：（以Z80單片機(jī)開發(fā)電路為例）1、在新建立的設(shè)計數(shù)據(jù)庫中，把Z80整張電路原理圖的全部功能電路原理圖一一作為單獨文件繪制出來，并放置好輸入/輸出端口（關(guān)鍵）。2、在數(shù)據(jù)庫中建立一個名為“Z80單片機(jī)開發(fā)電路”的新原理圖設(shè)計文件。3、在新的原理圖設(shè)計文件處于打開的狀態(tài)下，執(zhí)行菜單命令【Design設(shè)計\CreateSymbolFromSheet從圖紙生成符號】，屏幕上出現(xiàn)如圖3-9所示的對話框，系統(tǒng)將列出當(dāng)前打開的所有原理圖。選擇“Memory.sch”，點擊“OK”按鈕。,3.2自底向上設(shè)計層次原理圖,圖3-9方塊圖選擇對話框,4、選擇原理圖后，屏幕上出現(xiàn)如圖3-10所示的轉(zhuǎn)換輸入/輸出端口對話框，點擊“No”按鈕。,圖3-10轉(zhuǎn)換輸入/輸出端口對話框,5、在Z80單片機(jī)開發(fā)電路中，光標(biāo)變成十字狀，且?guī)в幸粋€方塊圖，系統(tǒng)進(jìn)入放置方塊圖狀態(tài)，移動鼠標(biāo)，在合適的位置點擊鼠標(biāo)即可完成此方塊圖的放置。在方塊圖中，系統(tǒng)將自動產(chǎn)生與原理圖中輸入輸出點對應(yīng)的方塊電路端口，如圖3-11所示。系統(tǒng)將方塊圖自動命名為“Memory”，在默認(rèn)情況下，系統(tǒng)將方塊圖對應(yīng)的原理圖名作為此方塊圖的名稱。當(dāng)然可以在放置方塊圖狀態(tài)下，按Tab鍵來打開方塊圖屬性對話框，修改方塊圖相關(guān)屬性。,圖3-11Memory.sch,6、重復(fù)上述步驟，直到所有模塊的電路方塊圖都出現(xiàn)在Z80.prj電路圖中。7、在各模塊方塊圖進(jìn)出點之間連線，最后便可得到如圖3.42所示的方塊電路圖。在設(shè)計層次電路圖時，是采用自上而下的方法還是采用自下而上的方法，可根據(jù)具體情況確定。,3.3層次原理圖總圖/功能電路原理圖之間的切換,在對層次原理圖進(jìn)行設(shè)計時，不同層電路文件之間的切換是非常頻繁的。為方便設(shè)計者，Protel99提供了不同層電路文件之間切換的功能。啟動不同層文件之間切換的方式：,菜單命令：【Tools工具】/【Up/DownHierarchy變換層次】工具欄：,1、由Z80單片機(jī)開發(fā)電路總圖切換到CPUSection.sch功能電路原理圖。（1）執(zhí)行層間切換命令。執(zhí)行該命令后，光標(biāo)變?yōu)槭中巍＃?）實現(xiàn)切換。將十字光標(biāo)移到Z80單片機(jī)開發(fā)電路總圖中的CPUSection模塊上，單擊鼠標(biāo)左鍵，即切換到CPUSection功能電路原理圖。如圖3-12,,點擊該模塊或端口,圖3-12總圖與功能電路圖之間的切換,2、由CPUSection.sch功能電路原理圖切換到Z80單片機(jī)開發(fā)電路總圖。（1）執(zhí)行層間切換命令。執(zhí)行該命令后，光標(biāo)變?yōu)槭中?。?）實現(xiàn)切換。將十字光標(biāo)移到CPUSection.sch功能電路原理圖中的某一端口上，單擊鼠標(biāo)左鍵，即切換到Z80單片機(jī)開發(fā)電路總圖。如圖3-13,,單擊某一端口,圖3-13功能電路圖與總圖之間的切換,作業(yè)1:2.1什么放置元件前應(yīng)先加載相應(yīng)的元件庫？2.2試述導(dǎo)線（Wire）與總線（Bus）的區(qū)別。2.3說明放置元件（Part）有哪幾種方法。作業(yè)2:3.1層次電路設(shè)計方法有哪幾種？說明層次電路的設(shè)計步驟。,