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第4章 层次电路设计,生物医学工程学院主讲教师：喻胜辉,电子电路CAD&CAA-PROTEL,4.1 层次原理图结构4.2 不同层次电路文件之间的切换 4.2.1 利用项目导航树进行切换 4.2.2 利用导航按钮或命令4.3 自顶向下的层次原理图设计 4.3.1 设计主电路图 4.3.2 设计子电路图4.4 自底向上的层次原理图设计 4.4.1 建立子电路图文件 4.4.2 根据子电路图产生方块电路图,4.1 层次原理图结构 层次式电路主要包括两大部分：主电路图和子电路图。其中主电路图与子电路图的关系是父电路与子电路的关系，在子电路图中仍可包含下一级子电路。1主电路图 主电路图文件的扩展名是.prj。主电路图相当于整机电路图中的方框图，一个方块图相当于一个模块。图中的每一个模块都对应着一个具体的子电路图。,图4.1 主电路图（Z80 Processor.prj）,2子电路图 子电路图文件的扩展名是.sch。一般地子电路图都是一些具体的电路原理图。子电路图与主电路图的连接是通过方块图中的端口实现的。如图4.2和图4.3所示。,图4.2 主电路图中的一个方块图 图4.3 图4.2所示方块图对应的子电路图,4.2 不同层次电路文件之间的切换4.2.1 利用项目导航树进行切换 打开Z80 Microprocessor.ddb设计数据库并展开设计导航树，如图4.4所示。单击导航树中的文件名或文件名前面的图标，可以打开相应的文件。,图4.4 设计数据库文件的设计导航树,4.2.2 利用导航按钮或命令 1从方块图查看子电路图操作步骤：打开方块图电路文件。单击主工具栏上的 图标，或执行菜单命令Tools|Up/Down Hierarchy，光标变成十字形。在准备查看的方块图上单击鼠标左键，则系统立即切换到该方块图对应的子电路图上。2从子电路图查看方块图（主电路图）操作步骤：打开子电路图文件。单击主工具栏上的 图标，或执行菜单命令Tools|Up/Down Hierarchy，光标变成十字形。在子电路图的端口上单击鼠标左键，则系统立即切换到主电路图，该子电路图所对应的方块图位于编辑窗口中央，且鼠标左键单击过的端口处于聚焦状态。,4.3 自顶向下的层次原理图设计 自顶向下的层次原理图设计方法的思路是，先设计主电路图，再根据主电路图设计子电路图。这些主电路和子电路文件都要保存在一个专门的文件夹中。4.3.1 设计主电路图 1建立项目文件夹 打开一个设计数据库文件。执行菜单命令File|New，系统弹出New Document对话框。选择Document Fold（文件夹）图标，单击Ok按钮。将该文件夹的名字改为Z80。2建立主电路图 打开Z80文件夹。执行菜单命令File|New，系统弹出New Document对话框。选择Schematic Document图标，单击Ok按钮。,将该文件的名字改为Z80.prj。如图4.5所示。,图4.5 建立文件夹和主电路图文件,3绘制方块电路图 打开Z80.prj文件。单击Wiring Tools工具栏中的 图标或执行菜单命令Place|Sheet Symbol，光标变成十字形，且十字光标上带着一个与前次绘制相同的方块图形状。设置方块图属性：按Tab键，系统弹出Sheet Symbol属性设置对话框。,Sheet Symbol属性设置对话框：lFilename：该方块图所代表的子电路图文件名。如Memory.schlName：该方块图所代表的模块名称。此模块名应与Filename中的主文件名相对应。如Memory。设置好后，单击Ok按钮确认，此时光标仍为十字形。确定方块图的位置和大小：分别在对角位置单击左键。此时仍处于放置方块图状态，可重复以上步骤继续放置，也可单击鼠标右键，退出放置状态。,图4.6 Sheet Symbol属性设置对话框,4放置方块电路端口 单击Wiring Tools工具栏中的 图标，或执行菜单命令Place|Add Sheet Entry，光标变成十字形。将十字光标移到方块图上单击鼠标左键，出现一个浮动的方块电路端口，此端口随光标的移动而移动。如图4.7所示。,图4.7 浮动的方块电路端口图形,设置方块电路端口属性：按Tab键系统弹出Sheet Entry属性设置对话框，如图4.8所示。双击已放置好的端口也可弹出Sheet Entry属性设置对话框。按图4.8设置。,图4.8 Sheet Entry属性设置对话框,Sheet Entry属性设置对话框中有关选项含义：Name：方块电路端口名称。如WR。I/O Type：端口的电气类型。单击图4.8中Input旁的下拉按钮，出现端口电气类型列表。Unspecified：不指定端口的电气类型。Output：输出端口。Input：输入端口。Bidirectional：双向端口。,Side：端口的停靠方向。Left：端口停靠在方块图的左边缘。Right：端口停靠在方块图的右边缘。Top：端口停靠在方块图的顶端。Bottom：端口停靠在方块图的底端。Style：端口的外形。None：无方向。Left：指向左方。Right：指向右方。Left&Right：双向。如果图4.8中浮动的端口出现在方块电路的顶端或底端，则Style端口外形中的Left、Right、Left&Right分别变为Top、Bottom、Top&Bottom。,此时方块电路端口仍处于浮动状态，并随光标的移动而移动。在合适位置单击鼠标左键，则完成了一个方块电路端口的放置。系统仍处于放置方块电路端口的状态，重复以上步骤可放置方块电路的其他端口，单击鼠标右键，可退出放置状态。,图4.9 放置好端口的方块电路,5连接各方块电路 在所有的方块电路及端口都放置好以后，用导线（wire）或总线（Bus）进行连接，如图4.1。4.3.2 设计子电路图 子电路图是根据主电路图中的方块电路，利用有关命令自动建立的，不能用建立新文件的方法建立。操作步骤：在主电路图中执行菜单命令Design|Create Sheet From Symbol，光标变成十字形。将十字光标移到名为Memory的方块电路上，单击鼠标左键，系统弹出Confirm对话框，如图4.10所示，要求用户确认端口的输入/输出方向。,图4.10 Confirm对话框,如果选择Yes，则所产生的子电路图中的I/O端口方向与主电路图方块电路中端口的方向相反，即输入变成输出，输出变成输入。如果选择No，则端口方向不反向。这里我们选择No。,按下No按钮后，系统自动生成名为Memory.sch的子电路图，且自动切换到Memory.sch子电路图，如图4.11所示。用第2章中介绍的方法，绘制Memory模块的内部电路。,图4.11 自动生成的Memory.sch子电路图,4.4 自底向上的层次原理图设计4.4.1 建立子电路图文件操作步骤：利用4.3.1中的方法建立一个文件夹，并改名为Z80。在Z80文件夹下面，建立一个新的原理图文件。将系统默认的文件名Sheet1.sch改为Memory.sch。利用第3章介绍的方法绘制子电路图，其中I/O端口利用2.4.7中介绍的方法进行放置。4.4.2 根据子电路图产生方块电路图操作步骤：在Z80文件夹下，新建一个原理图文件，并将文件名改为Z80.prj。,打开Z80.prj文件。执行菜单命令Design|Create Symbol From Sheet，系统弹出Choose Document to Place对话框，如图4.12所示。在对话框中列出了当前目录中所有原理图文件名。,图4.12 Choose Document to Place对话框,选择准备转换为方块电路的原理图文件名。如Memory.sch，单击Ok按钮。系统弹出图4.10所示的Confirm对话框，确认端口的输入/输出方向。这里选择No。光标变成十字形且出现一个浮动的方块电路图形，随光标的移动而移动。在合适的位置单击鼠标左键，即放置好Memory.sch所对应的方块电路。在该方块图中已包含Memory.sch中所有的I/O端口，无需自己再进行放置。如图4.13所示。,图4.13 Memory.sch所对应的方块电路,利用4.3.1中“6”中介绍的编辑方法，对已放置好的方块电路进行编辑。用导线和总线等工具绘制连线，即完成了从子电路图产生方块电路的设计。,图4.14 带有方块电路的子电路图,练 习1主电路图文件的扩展名是什么？这个文件又称为什么文件？2在自顶向下的设计方法中子电路图是如何建立的？3在自底向上的设计方法中主电路图是如何建立的？4找一个稍微复杂一点的电路图，试着将它改造成层次原理图的形式。5绘制如图4.15所示的主电路图，和该主电路图下面的一个子电路图dianyuan.sch如图4.16所示。绘制完毕，使用4.2中介绍的方法进行主电路和子电路图之间的切换。,表4.1 第5题电路图元件明细表,图4.15 第5题的主电路图,图4.16 第5题的子电路图,
