1、第第4 4章章 层次电路设计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第1页，共24页。中南民族大学生物医学工程学院 电子技术教研室 喻胜辉电子电路电子电路CADCAD4.1 层次原理图结构层次原理图结构4.2 不同层次电路文件之间的切换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利用项目导航树进行切换 4.2.2 利用导航按钮或命令利用导航按钮或命令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 4.3.1 设计主电路图设计主电路图 4.3.2 设计子电路图设计子电路图4.4 自底向上的层次原理图设计自底向上的层次原理图设计
2、 4.4.1 建立子电路图文件建立子电路图文件 4.4.2 根据子电路图产生方块电路图根据子电路图产生方块电路图第2页，共24页。中南民族大学生物医学工程学院 电子技术教研室 喻胜辉电子电路电子电路CADCAD 本章重点：本章重点：1 1 层次原理图的概念层次原理图的概念 2 2 主电路图与子电路图之间的切换主电路图与子电路图之间的切换 3 3 层次原理图的设计方法层次原理图的设计方法第3页，共24页。中南民族大学生物医学工程学院 电子技术教研室 喻胜辉电子电路电子电路CADCAD4.1 层次原理图结构层次原理图结构 层次式电路主要包括两大部分：主电路图和子电路图。层次式电路主要包括两大部分：
3、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，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。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 主电路图文件的扩展主电路图文件的扩展名是名是.prj。主电路图相当于整机电主电路图相当于整机电路图中的方框图，一个方块路图中的方框图，一个方块图相当于一个模块。图中的图相当于一个模块。图中的每一个模块都对应着一个具每一个模块都对应着一个具体的子电路图。体的子电路图。图图4.1 4.1 主电路图（主电路图（Z80 Processor.prjZ80 Processor.prj）第4页，共2
4、4页。中南民族大学生物医学工程学院 电子技术教研室 喻胜辉电子电路电子电路CADCAD2子电路图子电路图 子电路图文件的扩展名是子电路图文件的扩展名是.schsch。一般地子电路图都是一些具体的电路原理图。子电路图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。如图与主电路图的连接是通过方块图中的端口实现的。如图4.24.2和和图图4.34.3所示。所示。图图4.2 4.2 主电路图中的一个方块图主电路图中的一个方块图 图图4.3 4.3 图图4.24.2所示方块图对应的子电路图所示方块图对应的子电路图 第5页，共24页。中南民族大学生物医学工程学院
5、 电子技术教研室 喻胜辉电子电路电子电路CADCAD4.2 不同层次电路文件之间的切换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利用项目导航树进行切换 打开打开Z80 Microprocessor.ddbZ80 Microprocessor.ddb设计数据库并展开设计导航树，如设计数据库并展开设计导航树，如图图4.44.4所示。所示。单击导航树中的文件名或文件单击导航树中的文件名或文件名前面的图标，可以打开相应的文名前面的图标，可以打开相应的文件。件。图图4.4 4.4 设计数据库文件的设计导航树设计数据库文件的设计导航树 第6页，共24页。中南民族大学生物医学工程学院 电子
6、技术教研室 喻胜辉电子电路电子电路CADCAD4.2.2 利用导航按钮或命令利用导航按钮或命令 1 1从方块图查看子电路图从方块图查看子电路图操作步骤：操作步骤：打开方块图电路文件。打开方块图电路文件。单击主工具栏上的单击主工具栏上的 图标，或执行菜单命令图标，或执行菜单命令Tools|Up/Down Hierarchy，光标变成十字形。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。换到该方块图对应的子电路图上。2 2从子电路图查看方块图（主电路图）从子电路图查看方块图（主电路图）操作步骤：操作步骤：打
7、开子电路图文件。打开子电路图文件。单击主工具栏上的单击主工具栏上的 图标，或执行菜单命令图标，或执行菜单命令Tools|Up/Down Hierarchy，光标变成十字形。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，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。且鼠标左键单击过的端口处于聚焦状态。第7页，共24页。中南民族大学生物医学工程学院 电子技术教研室 喻胜辉电子电路电子电路CADCAD4.3 自顶向下的层次原理图设计自顶向下的
8、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。都要保存在一个专门的文件夹中。4.3.1 设计主电路图设计主电路图 1 1建立项目文件夹建立项目文件夹 打开一个设计数据库文件。打开一个设计数据库文件。执行菜单命令执行菜单命令File|New，系统弹出系统弹出New DocumentNew Document对话框。对话框。选择选择Document FoldDocument Fold（文件夹）图
9、标，单击文件夹）图标，单击OkOk按钮。按钮。将该文件夹的名字改为将该文件夹的名字改为Z80Z80。2 2建立主电路图建立主电路图 打开打开Z80Z80文件夹。文件夹。执行菜单命令执行菜单命令File|New，系统弹出系统弹出New DocumentNew Document对话框。对话框。选择选择Schematic DocumentSchematic Document图标，单击图标，单击OkOk按钮。按钮。第8页，共24页。中南民族大学生物医学工程学院 电子技术教研室 喻胜辉电子电路电子电路CADCAD 将该文件的名字改为将该文件的名字改为Z80.prjZ80.prj。如图如图4.54.5所示
10、。所示。图图4.5 4.5 建立文件夹和主电路图文件建立文件夹和主电路图文件 3绘制方块电路图绘制方块电路图 打开打开Z80.prj文件。文件。单击单击Wiring Tools工具栏中的工具栏中的 图标或执行菜单命令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。着一个与前次绘制相同的方块图形状。设置方块图属性：按设置方块图属性：按Tab键，系统弹出键，系统弹出Sheet Symbol属性属性设置对话框。设置对话框。第9页，共24页。中南民族大学生物医学工程学院 电子技术教研室 喻胜辉电子电路
11、电子电路CADCADSheet Symbol属性设置对话框：属性设置对话框：l l Filename：该方块图所代表的子电该方块图所代表的子电路图文件名。如路图文件名。如Memory.schl l Name：该方块图所代表的模块名该方块图所代表的模块名称。此模块名应与称。此模块名应与Filename中的中的主文件名相对应。如主文件名相对应。如Memory。设置好后，单击设置好后，单击Ok按钮确认，按钮确认，此时光标仍为十字形。此时光标仍为十字形。确定方块图的位置和大小：分别确定方块图的位置和大小：分别在对角位置单击左键。在对角位置单击左键。此时仍处于放置方块图状态，可此时仍处于放置方块图状态，
12、可重复以上步骤继续放置，也可单重复以上步骤继续放置，也可单击鼠标右键，退出放置状态。击鼠标右键，退出放置状态。图图4.6 4.6 Sheet SymbolSheet Symbol属性设置对话框属性设置对话框 第10页，共24页。中南民族大学生物医学工程学院 电子技术教研室 喻胜辉电子电路电子电路CADCAD4放置方块电路端口放置方块电路端口 单击单击Wiring Tools工具栏中的工具栏中的 图标，或执行菜单图标，或执行菜单命令命令Place|Add Sheet Entry，光标变成十字形。，光标变成十字形。将十字光标移到方块图上单击鼠标左键，出现一个浮动将十字光标移到方块图上单击鼠标左键，
13、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。所示。图图4.7 浮动的方块电路端口图形浮动的方块电路端口图形第11页，共24页。中南民族大学生物医学工程学院 电子技术教研室 喻胜辉电子电路电子电路CADCAD 设置方块电路端口属性：按设置方块电路端口属性：按Tab键系统弹出键系统弹出Sheet Entry属属性设置对话框，如图性设置对话框，如图4.8所示。双击已放置好的端口也可所示。双击已放置好的端口也可弹出弹出Sheet Entry属性设置对话框。按图属性设置对话框。按图4.8设置。设置。图图4.8 Sheet Entry
14、属性设置对话框属性设置对话框Sheet Entry属性设置对话框中有关选项含义：属性设置对话框中有关选项含义：Name：方块电路端口名称。如方块电路端口名称。如WR。I/O Type：端口的电气类型。单击图端口的电气类型。单击图4.8中中Input旁的下拉按钮，出现端口电气类型列旁的下拉按钮，出现端口电气类型列表。表。Unspecified：不指定端口的电气类型。不指定端口的电气类型。Output：输出端口。输出端口。Input：输入端口。输入端口。Bidirectional：双向端口。双向端口。第12页，共24页。中南民族大学生物医学工程学院 电子技术教研室 喻胜辉电子电路电子电路CADCA
15、DSide：端口的停靠方向。端口的停靠方向。Left：端口停靠在方块图的左边缘。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。端口停靠在方块图的右边缘。Top：端口停靠在方块图的顶端。端口停靠在方块图的顶端。Bottom：端口停靠在方块图的底端。端口停靠在方块图的底端。Style：端口的外形。端口的外形。None：无方向。无方向。Left：指向左方。指向左方。Right：指向右方。指向右方。Left&Right：双向。双向。如果图如果图4.8中浮动的端口出现在方块电路的顶端或底端，中浮动的端口出现在方块电路的顶端或底端，则则Style端口外形中的端口外形中的Left、Righ
16、t、Left&Right分别变为分别变为Top、Bottom、Top&Bottom。第13页，共24页。中南民族大学生物医学工程学院 电子技术教研室 喻胜辉电子电路电子电路CADCAD 此时方块电路端口仍处于浮动状态，并随光标的移动而移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。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。置方块电路的其他端口，单击鼠标右键，可退出
17、放置状态。图图4.9 放置好端口的方块电路放置好端口的方块电路第14页，共24页。中南民族大学生物医学工程学院 电子技术教研室 喻胜辉电子电路电子电路CADCAD5连接各方块电路连接各方块电路 在所有的方块电路及端口都放置好以后，用导线（在所有的方块电路及端口都放置好以后，用导线（wire）或总线（或总线（Bus）进行连接，如图）进行连接，如图4.1。4.3.2 设计子电路图设计子电路图 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。自动建立的，不能用建立新文件的方法建立。操作步骤：操作步骤：在主电路图中
18、执行菜单命令在主电路图中执行菜单命令Design|Create Sheet From Symbol，光标变成十字形。，光标变成十字形。将十字光标移到名为将十字光标移到名为Memory的方块电路上，单击鼠标左的方块电路上，单击鼠标左键，系统弹出键，系统弹出Confirm对话框，如图对话框，如图4.10所示，要求用户确认所示，要求用户确认端口的输入端口的输入/输出方向。输出方向。第15页，共24页。中南民族大学生物医学工程学院 电子技术教研室 喻胜辉电子电路电子电路CADCAD图图4.10 Confirm对话框对话框 如果选择如果选择Yes，则所产生的，则所产生的子电路图中的子电路图中的I/O端口
19、方向与主端口方向与主电路图方块电路中端口的方向相电路图方块电路中端口的方向相反，即输入变成输出，输出变成反，即输入变成输出，输出变成输入。输入。如果选择如果选择No，则端口方向不，则端口方向不反向。反向。这里我们选择这里我们选择No。按下按下No按钮后，系统自动生成按钮后，系统自动生成名为名为Memory.sch的子电路图，的子电路图，且自动切换到且自动切换到Memory.sch子电子电路图，如图路图，如图4.11所示。所示。用第用第2章中介绍的方法，绘制章中介绍的方法，绘制Memory模块的内部电路。模块的内部电路。图图4.11 自动生成的自动生成的Memory.sch子电路图子电路图第16
20、页，共24页。中南民族大学生物医学工程学院 电子技术教研室 喻胜辉电子电路电子电路CADCAD4.4 自底向上的层次原理图设计自底向上的层次原理图设计4.4.1 建立子电路图文件建立子电路图文件操作步骤：操作步骤：利用利用4.3.1中的方法建立一个文件夹，并改名为中的方法建立一个文件夹，并改名为Z80。在在Z80文件夹下面，建立一个新的原理图文件。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将系统默认的文件名Sheet1.sch改为改为Memory.sch。利用第利用第3章介绍的方法绘制子电路图，其中章介绍的方法绘制子电路图，其中I/O端口利用端口利用2.4.7中介绍的方法进行放置。
21、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根据子电路图产生方块电路图操作步骤：操作步骤：在在Z80文件夹下，新建一个原理图文件，并将文件名改为文件夹下，新建一个原理图文件，并将文件名改为Z80.prj。第17页，共24页。中南民族大学生物医学工程学院 电子技术教研室 喻胜辉电子电路电子电路CADCAD 打开打开Z80.prj文件。文件。执行菜单命令执行菜单命令Design|Create Symbol From Sheet，系统弹，系统弹出出Choose Document to Place对话框，如图对话框，如图4.12所示。在对话所示。在对话框中列出了当前目录中所有原理图文件
22、名。框中列出了当前目录中所有原理图文件名。图图4.12 Choose Document to Place对话框对话框第18页，共24页。中南民族大学生物医学工程学院 电子技术教研室 喻胜辉电子电路电子电路CADCAD 选择准备转换为方块电路的原理图文件名。如选择准备转换为方块电路的原理图文件名。如Memory.sch，单击，单击Ok按钮。按钮。系统弹出图系统弹出图4.10所示的所示的Confirm对话框，确认端口的输入对话框，确认端口的输入/输出方向。这里选择输出方向。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
23、。的移动而移动。在合适的位置单击鼠标左键，即放置好在合适的位置单击鼠标左键，即放置好Memory.sch所对所对应的方块电路。在该方块图中已包含应的方块电路。在该方块图中已包含Memory.sch中所有中所有的的I/O端口，无需自己再进行放置。如图端口，无需自己再进行放置。如图4.13所示。所示。图图4.13 Memory.sch所对应的方块电路所对应的方块电路第19页，共24页。中南民族大学生物医学工程学院 电子技术教研室 喻胜辉电子电路电子电路CADCAD 利用利用4.3.1中中“6”中介绍的编辑方法，对已放置好的方块中介绍的编辑方法，对已放置好的方块电路进行编辑。电路进行编辑。用导线和总
24、线等工具绘制连线，即完成了从子电路图产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。生方块电路的设计。图图4.14 带有方块电路的子电路图带有方块电路的子电路图第20页，共24页。中南民族大学生物医学工程学院 电子技术教研室 喻胜辉电子电路电子电路CADCAD练练 习习1主电路图文件的扩展名是什么？这个文件又称为什么文主电路图文件的扩展名是什么？这个文件又称为什么文件？件？2在自顶向下的设计方法中子电路图是如何建立的？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？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
25、路图，试着将它改造成层次原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。理图的形式。5绘制如图绘制如图4.15所示的主电路图，和该主电路图下面的一个所示的主电路图，和该主电路图下面的一个子电路图子电路图dianyuan.sch如图如图4.16所示。绘制完毕，使用所示。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。中介绍的方法进行主电路和子电路图之间的切换。第21页，共24页。中南民族大学生物医学工程学院 电子技术教研室 喻胜辉电子电路电子电路CADCAD表表4.1 第第5题电路图元件明细表题电路图元件明细表Lib Ref Cap RES2 RES4 INDUCT
26、OR SW SPDT SW SPDT BRIDGE1 Designator C1、C2 R100 VR1 L1、L2HS1HS2D3014 Part Type 0.01u/500v 100M 270K 2.2mH HS1 HS2IN4004*4 Footprint 元件库：元件库：Miscellaneous Devices.ddb第22页，共24页。中南民族大学生物医学工程学院 电子技术教研室 喻胜辉电子电路电子电路CADCAD图图4.15 第第5题的主电路图题的主电路图第23页，共24页。中南民族大学生物医学工程学院 电子技术教研室 喻胜辉电子电路电子电路CADCAD图图4.16 第第5题的子电路图题的子电路图第24页，共24页。
