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1、第 3 章,設計層次電路原理圖,第3章 設計層次電路原理圖,層次電路原理圖就是將一張復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單片機開發(fā)電路原理圖包括存儲器電路（Memory）、串行接口電路（Serial Interface）、編程外圍接口電路（Programmable Peripheral Interface）、微處理器時鐘（CPU Clock）、電源電路（Power Supply）、微處理器電路（CPU Section）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
2、總圖。(如圖3-1),方塊電路,方塊電路名稱,連接導線,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,層次電路設計方法: 層次電路圖設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行處理或進一步細分的電路設計方法。 層次電路圖設計的關鍵在于正確地傳遞層次間的信號，在層次電路圖設計中，信號的傳遞主要靠放置方塊電路、方塊電路進出點和電路輸入輸出點來實現(xiàn)。 層次電路設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，我們應首先設計出主控模塊圖（方塊電路圖），再將該圖中的
3、各個模塊具體化。 具體的設計方法如下: （以Z80單片機開發(fā)電路為例）,1、新建設計數(shù)據(jù)庫文件 2、新建原理圖文件,3、 放置方塊電路（Sheet Symbol圖紙圖號） 方塊電路就是設計者通過組合其他元器件自己定義的一個復雜器件，這個復雜器件在圖紙上用簡單的方塊圖來表示，至于這個復雜器件由哪些其他元件組成，內部的接線又如何，可以由另外一張電路圖來詳細描述。 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 。 執(zhí)行菜單命令Place放置/Sheet Symbol圖紙符號。,（1） 放置方塊電路 啟動放置方塊電路（Sheet Symbol）命令后，光標變成十字狀，在方塊電路
4、一角點擊鼠標，再將光標移到方塊圖的另一角，即可展開一個區(qū)域，點擊鼠標，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行設置。該對話框中共有12個設置項，其中：,圖3-2 方塊電路屬性對話框,Border Width選擇項的功能是選擇方塊電路邊框的寬度。點擊“Border Width”選擇項右側的下拉式按鈕，打開其下拉菜單，其中共有四種邊線的寬度，即最細（Smallest）、細（Small）、中（Medium）和粗（Large）。 X-Size選項的
5、功能是設置方塊電路的寬度，如圖3.1所示。 Y-Size選項的功能是設置方塊電路的高度，如圖3.1所示。 Border Color選項的功能是設置方塊電路的邊框顏色。 Fill Color選項的功能是設置方塊電路中間填充顏色。,Name設置項的功能是設置方塊電路名稱，該名稱為功能電路在總圖中的名稱。 File Name設置項的功能是設置方塊電路所對應的文件名稱，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（Sheet Entry） 如果說方塊電路是自己定義的一個復雜器件，那么方塊電路的端口就是這個復雜器件的輸入輸
6、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 。 執(zhí)行菜單命令【 Place放置Add Sheet Entry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，光標變成十字狀，將光標移動到方塊電路中，點擊鼠標，光標上面出現(xiàn)一個小圓點，且光標將被限制在方塊電路的左右邊界內，確定合適的位置后點擊鼠標，即可在該處放置一個方塊圖的端口，點擊右鍵結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鍵或鼠標左鍵雙擊方塊電路端口，即
7、可出現(xiàn)方塊電路端口對話框，如圖3.4所示。 其中： Name：設置方塊電路端口的名稱。 I/O Type：選擇方塊圖端口的形式，其中包括四個選擇項，即無方向式信號進出點(Unspecified）、輸出型進出點（Output）、輸入型進出點（Input）和輸入輸出雙向型進出點（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（LeftRight）。, Side：選擇方塊圖端口是在方塊圖的左邊還是在右邊。一般在設計時，不需要設置此項，只需要移動鼠標即可。 Position：設置方塊圖端口的位置，從方塊電路上
8、邊界開始計算。 Text：設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、繪制導線,方塊電路及電路端口均放置完成后，還要用導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。 啟動放置導線命令的兩種方式： 單擊連線工具條上的畫導線按鈕 。 執(zhí)行菜單命令【Place放置】/【W(wǎng)ire線】,即可繪制導線。,連接完導線后的方塊電路圖如圖3-7,圖3-7 連接導線后的方塊電路圖,,6、建立層次原理圖和功能電路原理圖 執(zhí)行菜單命令【Design設計Create Sheet Fro
9、m Symbol從符號生成圖紙】，光標變成十字狀，將光標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，屏幕將出現(xiàn)如圖3-8所示的對話框。,圖3-8 轉換輸入/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
10、原理圖中設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（CPU Section.sch）,（2）存儲器電路原理圖（Memory.sch）,（3）微處理器時鐘原理圖（CPU Clock.sch）,（4）串行接口電路原理圖（Serial Interface.sch）,,（5）電源電路原理圖（Power Supply.sch）,（6）可編輯外圍接口電路原理圖（Programmable Peripheral Interface.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：（
11、以Z80單片機開發(fā)電路為例） 1、在新建立的設計數(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（關鍵）。 2、在數(shù)據(jù)庫中建立一個名為“Z80單片機開發(fā)電路”的新原理圖設計文件。 3、在新的原理圖設計文件處于打開的狀態(tài)下，執(zhí)行菜單命令【Design設計Create Symbol From Sheet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
12、轉換輸入/輸出端口對話框，點擊“No”按鈕。,圖3-10 轉換輸入/輸出端口對話框,5、 在Z80單片機開發(fā)電路中，光標變成十字狀，且?guī)в幸粋€方塊圖，系統(tǒng)進入放置方塊圖狀態(tài)，移動鼠標，在合適的位置點擊鼠標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”，在默認情況下，系統(tǒng)將方塊圖對應的原理圖名作為此方塊圖的名稱。當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，修改方塊圖相關屬性。,圖3-11 Memory.sch,6、重復上述步驟，直到所有模塊的電路方塊圖都出現(xiàn)在Z80.prj電路圖
13、中。 7、在各模塊方塊圖進出點之間連線，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,在對層次原理圖進行設計時，不同層電路文件之間的切換是非常頻繁的。為方便設計者，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/Down Hierarchy變換層次】 工 具 欄：,1、由 Z80單片機開發(fā)電路總圖切換到CPU Section.sch功能電路原理圖。 （1）執(zhí)行層間切換命令。執(zhí)行該
14、命令后，光標變?yōu)槭中巍? （2）實現(xiàn)切換。將十字光標移到Z80單片機開發(fā)電路總圖中的CPU Section模塊上，單擊鼠標左鍵，即切換到CPU Section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CPU Section.sch功能電路原理圖切換到Z80單片機開發(fā)電路總圖。 （1）執(zhí)行層間切換命令。執(zhí)行該命令后，光標變?yōu)槭中巍? （2）實現(xiàn)切換。將十字光標移到CPU Section.sch功能電路原理圖中的某一端口上，單擊鼠標左鍵，即切換到Z80單片機開發(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 什么放置元件前應先加載相應的元件庫？ 2.2 試述導線（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 層次電路設計方法有哪幾種？說明層次電路的設計步驟。,
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