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1、第 3 章,設(shè)計(jì)層次電路原理圖,第3章 設(shè)計(jì)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(gè)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(chǔ)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(shí)鐘(CPU Clock)、電源電路(Power Supply)、微處理器電路(CPU Section)等幾個(gè)功能電路原理圖),總圖就是將這幾個(gè)功能電路原理圖聯(lián)系起來(lái)的一個(gè)框圖,從層次上來(lái)說(shuō),這幾個(gè)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(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(jì)方法: 層次電路圖設(shè)計(jì)就是將較大的電路圖劃分為很多的功能模塊,再對(duì)每一個(gè)功能模塊進(jìn)行處理或進(jìn)一步細(xì)分的電路設(shè)計(jì)方法。 層次電路圖設(shè)計(jì)的關(guān)鍵在于正確地傳遞層次間的信號(hào),在層次電路圖設(shè)計(jì)中,信號(hào)的傳遞主要靠放置方塊電路、方塊電路進(jìn)出點(diǎn)和電路輸入輸出點(diǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)。 層次電路設(shè)計(jì)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(jì)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(lái)產(chǎn)生具體原理圖的方法。也就是說(shuō),我們應(yīng)首先設(shè)計(jì)出主控模塊圖(方塊電路圖),再將該圖中的
3、各個(gè)模塊具體化。 具體的設(shè)計(jì)方法如下: (以Z80單片機(jī)開發(fā)電路為例),1、新建設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)文件 2、新建原理圖文件,3、 放置方塊電路(Sheet Symbol圖紙圖號(hào)) 方塊電路就是設(shè)計(jì)者通過(guò)組合其他元器件自己定義的一個(gè)復(fù)雜器件,這個(gè)復(fù)雜器件在圖紙上用簡(jiǎn)單的方塊圖來(lái)表示,至于這個(gè)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(lái)詳細(xì)描述。 啟動(dòng)放置方塊電路方式有兩種: 點(diǎn)擊畫電路圖工具欄里的圖標(biāo) 。 執(zhí)行菜單命令Place放置/Sheet Symbol圖紙符號(hào)。,(1) 放置方塊電路 啟動(dòng)放置方塊電路(Sheet Symbol)命令后,光標(biāo)變成十字狀,在方塊電路
4、一角點(diǎn)擊鼠標(biāo),再將光標(biāo)移到方塊圖的另一角,即可展開一個(gè)區(qū)域,點(diǎn)擊鼠標(biāo),即可完成該方塊圖的放置。點(diǎn)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(duì)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(duì)話框進(jìn)行設(shè)置。該對(duì)話框中共有12個(gè)設(shè)置項(xiàng),其中:,圖3-2 方塊電路屬性對(duì)話框,Border Width選擇項(xiàng)的功能是選擇方塊電路邊框的寬度。點(diǎn)擊“Border Width”選擇項(xiàng)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(xiàng)的
5、功能是設(shè)置方塊電路的寬度,如圖3.1所示。 Y-Size選項(xiàng)的功能是設(shè)置方塊電路的高度,如圖3.1所示。 Border Color選項(xiàng)的功能是設(shè)置方塊電路的邊框顏色。 Fill Color選項(xiàng)的功能是設(shè)置方塊電路中間填充顏色。,Name設(shè)置項(xiàng)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。 File Name設(shè)置項(xiàng)的功能是設(shè)置方塊電路所對(duì)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(Sheet Entry) 如果說(shuō)方塊電路是自己定義的一個(gè)復(fù)雜器件,那么方塊電路的端口就是這個(gè)復(fù)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(dòng)放置方塊電路端口的命令有兩種方式: 點(diǎn)擊畫電路圖工具欄里的圖標(biāo) 。 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(dòng)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(dòng)到方塊電路中,點(diǎn)擊鼠標(biāo),光標(biāo)上面出現(xiàn)一個(gè)小圓點(diǎn),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(diǎn)擊鼠標(biāo),即可在該處放置一個(gè)方塊圖的端口,點(diǎn)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(duì)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
7、可出現(xiàn)方塊電路端口對(duì)話框,如圖3.4所示。 其中: Name:設(shè)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(gè)選擇項(xiàng),即無(wú)方向式信號(hào)進(jìn)出點(diǎn)(Unspecified)、輸出型進(jìn)出點(diǎn)(Output)、輸入型進(jìn)出點(diǎn)(Input)和輸入輸出雙向型進(jìn)出點(diǎn)(Bidirectional)。 Style:箭頭方向包括四種,即無(wú)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(shè)計(jì)時(shí),不需要設(shè)置此項(xiàng),只需要移動(dòng)鼠標(biāo)即可。 Position:設(shè)置方塊圖端口的位置,從方塊電路上
8、邊界開始計(jì)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(duì)話框,(3)對(duì)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(lái),使這些方塊電路在電氣意義上連接起來(lái)。 啟動(dòng)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(jì)Create Sheet Fro
9、m Symbol從符號(hào)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(duì)話框。,圖3-8 轉(zhuǎn)換輸入/輸出端口對(duì)話框,圖3-8對(duì)話框詢問(wèn)在產(chǎn)生與方塊電路相對(duì)應(yīng)的原理圖時(shí),相對(duì)的輸入輸出端口是否將信號(hào)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(huì)自動(dòng)產(chǎn)生一個(gè)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(gè)功能電路
10、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(guò)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(chǔ)器電路原理圖(Memory.sch),(3)微處理器時(shí)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(lái)產(chǎn)生方塊電路圖的方法。 具體步驟如下:(
11、以Z80單片機(jī)開發(fā)電路為例) 1、在新建立的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)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(dú)文件繪制出來(lái),并放置好輸入/輸出端口(關(guān)鍵)。 2、在數(shù)據(jù)庫(kù)中建立一個(gè)名為“Z80單片機(jī)開發(fā)電路”的新原理圖設(shè)計(jì)文件。 3、在新的原理圖設(shè)計(jì)文件處于打開的狀態(tài)下,執(zhí)行菜單命令【Design設(shè)計(jì)Create Symbol From Sheet從圖紙生成符號(hào)】,屏幕上出現(xiàn)如圖3-9所示的對(duì)話框,系統(tǒng)將列出當(dāng)前打開的所有原理圖。選擇“Memory.sch”,點(diǎn)擊“OK”按鈕。,3.2 自底向上設(shè)計(jì)層次原理圖,圖3-9 方塊圖選擇對(duì)話框,4、 選擇原理圖后,屏幕上出現(xiàn)如圖3-10所示的
12、轉(zhuǎn)換輸入/輸出端口對(duì)話框,點(diǎn)擊“No”按鈕。,圖3-10 轉(zhuǎn)換輸入/輸出端口對(duì)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€(gè)方塊圖,系統(tǒng)進(jìn)入放置方塊圖狀態(tài),移動(dòng)鼠標(biāo),在合適的位置點(diǎn)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(dòng)產(chǎn)生與原理圖中輸入輸出點(diǎn)對(duì)應(yīng)的方塊電路端口,如圖3-11所示。系統(tǒng)將方塊圖自動(dòng)命名為“Memory”,在默認(rèn)情況下,系統(tǒng)將方塊圖對(duì)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(lái)打開方塊圖屬性對(duì)話框,修改方塊圖相關(guān)屬性。,圖3-11 Memory.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
13、中。 7、在各模塊方塊圖進(jìn)出點(diǎn)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(jì)層次電路圖時(shí),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(duì)層次原理圖進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí),不同層電路文件之間的切換是非常頻繁的。為方便設(shè)計(jì)者,Protel99提供了不同層電路文件之間切換的功能。 啟動(dòng)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(jī)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(biāo)變?yōu)槭中巍? (2)實(shí)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CPU Section模塊上,單擊鼠標(biāo)左鍵,即切換到CPU Section功能電路原理圖。如圖3-12,,點(diǎn)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(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)槭中巍? (2)實(shí)現(xiàn)切換。將十字光標(biāo)移到CPU Section.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(kù)? 2.2 試述導(dǎo)線(Wire)與總線(Bus)的區(qū)別。 2.3 說(shuō)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(jì)方法有哪幾種?說(shuō)明層次電路的設(shè)計(jì)步驟。,