第3章 层次电路原理图编辑
层次电路原理图的绘制和PCB设计流程
层次电路原理图的绘制和PCB设计流程摘要：Protel99SE软件因其功能强大、界面友好、简单易学使其成为一款使用非常普遍的电路绘图软件,在很多高校的《电气识图及CAD》和《医用电子线路设计与制作》等课程中使用,因为与后续的版本完全兼容,所以学习之后再升级为高版本的软件,不存在障碍,过渡到其他版本也很容易,且该版本软件占用内存小,运行快也稳定性非常好,所以深受师生的广泛爱戴,同时因为拥有的用户多,所以网上的相关学习资源也丰富,自学起来也是非常容易的。
关键词：原理图绘制；PCB板；设计脉搏计是一款用来自动测量在某个单位时间点内任何一个人心脏平均跳动的次数多少的中小型医用智能电子仪器。
技术参数用来直接测量脉动频率的较电压低很多的一个小的信号(传感器输出电压一般为几个毫安)，它具有的一种基本工作功能主要是通过用传感器直接将有关脉搏的跳动变化的一种电生理信号直接转换输出为一种电压信号，因为这些信号一般非常较弱，所以一定要再加以滤波放大后并能进行二次整形运算和滤波，再进行计数，最后通过数码管显示出来。
接下来我们就以"数显脉搏计"为例讲解层次电路图的绘制和PCB的设计流程。
如果一张电路图比较简单，我们可以直接用单张原理图进行绘制就可以，但是如果电路结构比较复杂，并且可以根据原理和功能分为几块电路图，我们就可以选用层次电路图来绘制原理图。
数显式脉搏计电路由脉冲信号采集子电路、时基子电路、计数子电路组成,我们就可以将每个子电路绘制在一张电路图纸上，然后建立一张总的块状电路图将几张子电路图联系在一起，从而实现整张电路图纸的功能，同时也可以实现PCB板的自动生成。
一、层次原理图设计首先新建项目设计数据库，命名为“数显脉搏计”并且在数据库中的Documents文件夹下新建电路图、封装库、PCB板等文件。
1.新建原理图设计文件，命名为：“数显脉搏计.Sch”(1)在原理图编辑页面，点击连线工具栏最右侧出现的一个数字"方块图图标"按钮后，放置一个尺寸大小都比较合适的方块，代表是一个脉冲信号采集子电路，双击此方块图后即可直接弹出一个属性对话框，在其中的Filename栏框内和Name栏框内就可以直接分别点击填入带有其相应的属性信息的文件名称，其中NAme代表了这个方块图文件的一个原始文件名字,没有其它别的一些特殊的格式要求，将Name修改为PulseSignal Collection，而Filename通常是这个方块图代表的原理图文件，后缀名通常为.sch，将方块图对应的电路原理图文件名修改为Pulse Signal Collection.Sch，为了防止两个名字书写过程中出现错误和书写麻烦可以使用复制粘贴命令；用同样的方法可以放置代表时基子电路的方块图，将Filename 和Name 框中分别填入相应的名称Reference Time.Sch和Reference Time；再用同样的方法放置代表计数子电路的方块图；将方块图属性对话官中的Filename 和Name 框中分别填入相应的名称Counter.Sch和Counter。
第3章 层次原理图
第3章层次原理图教学目标：1．了解：层次原理图有关概念。
2. 理解：层次原理图的两种绘制方法。
3. 应用：能够绘制简单的层次原理图。
3.1 有关层次原理图的概念层次原理图的设计是一种模块化的设计方法。
它是将整个电路划分成多个功能模块，分别绘制在多张图纸中，也就是把整个项目原理图用若干个子图来表示。
下面我们以图3-1所示的仿真电路的层次原理图为例来讲解层次原理图的有关概念。
图纸符号图纸入口a) 顶层电路图输入/输出端口b) 子图一图3-1 仿真电路图中各部分的名称及含义如下：图纸符号：它代表了本图下一层的子图，每个图纸符号都与特定的子图相对应，它相当于封装了子图中的所有电路，从而将一张原理图简化为一个符号。
图纸入口：图纸符号的输入/输出端口。
它是图纸符号所代表的下层子图与其它电路连接的端口。
输入/输出端口：连接层次原理图的子图与上层的原理图。
子图的输入/输出端口必须与代表它的图纸符号的端口相对应。
子图：图纸符号所对应的层次原理图的子图。
3.2 层次原理图的设计在Protel DXP系统中与层次原理图相对应的层次化设计方法分为自顶向下的设计方法和自底向上的设计方法两种形式。
3.2.1 自顶向下设计层次原理图自顶向下的设计是指先建立一张系统总图，用图纸符号代表它的下一层子系统，然后分别绘制各个图纸符号对应的子电路图。
下面我们以图3-1所示的仿真电路为例讲述层次原理图的绘制过程。
1.建立层次原理图总图(1) 执行菜单命令“文件/创建/项目/PCB项目”，创建一个PCB项目文件，并以“层次原理图一.PrjPCB”为项目文件名保存。
(2) 移动光标到工作区面板上的“层次原理图一.PrjPCB”上单击鼠标右键，从弹出的快捷菜单中选择“追加新文件到项目中/Schematic”命令，创建一个原理图文件，并将其以“仿真电路.SchDoc”为文件名保存。
(3) 在原理图编辑界面中执行菜单命令“放置/图纸符号”，或单击“配线”工具栏中的按钮，启动放置图纸符号命令。
第3章 层次电路原理图
R1 C2
U1 U2 R4 R5 OU T
R3
C1 VD 1 R2 VD 2
R6
图2-41 信号发生器
将子图符号移至合适的位置后，单击鼠标左键定义方块的起 点，移动鼠标，改变其大小，大小合适后，再次单击鼠标左键， 放下子图符号。 同样方法放置第二个子图符号，其File Name设置为SJB.sch， Name设置为“三角波”，放置完毕后的子图如图2-37所示。
6/26/2012 10:18 AM Saபைடு நூலகம்jiang University Xiaoyang Sun
Style为端口方向设置；Side设置 I/O端口在子图的左边（Left）或右 边（Right）；Position代表子图符 号I/O端口的上下位置，以左上角为 原点，每向下一格增加1。 3.设置图纸信息 主图和子图绘制完毕，必须添 加图纸信息。执行Design→Options， 屏幕出现图2-3所示的文档参数设置 对话框，选中Organization选项卡， 设置图纸信息，特别是Sheet栏中的No.（设置原理图的编号） 和Total（设置电路图总数）必须设置好。
6/26/2012 10:18 AM Sanjiang University Xiaoyang Sun
⑶执行Place→Add Sheet Entry，将光标移至图2-37中左 边的子图符号内部，放置子图符号的输出端口。 双击I/O端口，设置端口属性，具体为：Name：Uo1；I/O Type：Output；Side：Right；Style：Right。 同样方法放置其它端口符号。 ⑷执行菜单Place→Wire，绘制主图中所需的导线，完成主 图连接。绘制完成的主图如图2-37所示。 ⑸执行File→Save Copy As，Name设置为Function.prj， Format设置为*.prj，代表该文件是主图项目文件，保存主图。 ⑹执行Design→Create Sheet From Symbol，将光标移到 FB.sch子图符号上，单击鼠标左键，屏幕弹出是否颠倒I/O端口 的电气特性的对话框，选择“否”，系统自动生成一个新电路图， 并产生了一个I/O端口Uo1。在此电路图中完成子图1的电路绘制， 并绘制方波波形，如图2-42所示。 同样的方法完成子图2的绘制，如图2-43所示。
层次原理图绘制
Hale Waihona Puke 符号可平行地将一张原理图上的一个网络连接到另一张 原理图上的同名端口。
进行垂直连接时，图纸入口用于代表它所在的图纸 符号对应的子原理图的同名端口。
3. 端口（port）
符号 可平行地将一张原理图上的一个网络连接到另一张 原理图上的同名端口。 也可垂直地从子图连接到父图对应图纸符号的同名 图纸入口。
层次原理图简介
背景
把一个复杂的电路画在一张图纸上或是大型电路设计
解决：
层次化设计，将一个复杂的电路化分成几个电路模块。
层次原理图
将整个电路分成多个模块，分别绘制在多张原理图中。
模块化电路的设计思想
层次原理图简介
优点：
整个电路的各个功能模块结构更加清晰；
绘制、修改也只需对某个模块进行操作； 实现同一个模块的重复调用，方便了设计工作。
层次原理图的设计方法
绘制方法：
自上而下
由电路方块图产生原理图 要首先设计电路方块图。 由原理图产生电路方块图
自下而上
要首先设计原理图。
化整为零、化零为整的设计方法
层次原理图的设计—1、自上而下
新建一个原理图文件，作为总图。
绘制总图。
放置 Sheet Symbol 放置图纸符号端口 绘制导线和总线
4. 网络标号（NetLabel）
符号
作用如前所述。
注意，在进行层次原理图等多图纸设计中，它可以连 接到不同图纸上的有相同名字的网络上，但必须选择 全局连接方式。
电路原理第3章层次电路图的设计
第三章层次电路图的设计在设计原理图的过程中，设计人员经常会遇到电路元件很多，而打印机幅面有限的问题。
而采用层次电路设计方法后，这一问题就迎刃而解了。
所谓层次电路设计，就是把一个完整的电路系统按功能分为若干个子系统，即子功能电路模块，需要的话，把子功能电路模块再分成若干个子系统，即子功能电路模块，然后用方块电路的输入/输出端口将各子功能电路连接起来，于是就可以在较小的幅面的多张图纸上分别编辑、打印各模块电路的原理图。
在早期，层次原理图设计主要是为了解决复杂的大型电路系统的原理图设计问题。
但现在，设计人员为了增强原理图的可读性和利用设计人员之间的分工合作，即使所设计的电路系统并不十分复杂，也把整个电路系统按功能模块分别绘制出相应的模块电路原理图。
在Protel DXP设计系统中，层次原理图是由母原理图和子原理图构成的。
母原理图的功能是用来给出子原理图之间的层次连接关系，它是有方块电路符号、方块电路I/O端口符号代表着子原理图之间的端口连接关系；导线的作用是用来将代表子原理图的方快电路符号组成一个完整的电路系统原理图。
子原理图就是一个由各种电路元件符号组成的实实在在的原理图，它通常对应着设计电路系统中的一个子功能电路模块。
可以看出，通过这种组织式的母原理图和子原理图可以用来描述任何形式、任何大型复杂的电路系统。
3．1 绘制层次原理母图绘制Protel DXP层次电路原理图的母图步骤如下：（1）新建工程和原理图母图新建一个PCB工程，并在该工程下新建一个原理图文件作为层次原理图的母图，可以命名为Z80 Processor.SchDoc。
（2）放置方块电路图以绘制Serial Interface.SchDoc对应的方块电路图为例。
执行菜单命令Place→Symbol，或单击Wiring工具条中的按钮，即可启动放置方块电路图命令。
执行方块电路图命令后，出现一个方块电路图的虚影随鼠标移动，如图3-1所示。
图3-1 放置方块电路图此时，按[Tab]键，即可进入方块电路图属性设置，如图3-2所示。
层次电路原理图设计
2. 绘制方块电路
移动光标到合 适位置单击鼠 标左键，作为 方块电路的左 上角端点，此 时移动光标， 可带出方块电 路，当方块电 路大小合适时 再次单击鼠标 左键完成方块 电路FK1的绘
层次电路原理图设计
3. 绘制其它方块电路
层次电路原理图设计
5.2.3 放置方块电路端口
方块电路绘制完成后，为了建立方 块电路之间的电气连接，必须为方 块电路添加方块电路端口，下面以 放置显示模块方块电路中的端口 “P1[0..7]”为例讲解具体放置方法。
方块电路端口
层次电路原理图设计
2. 方块电路端口
为了表示各子原理图之间的电气连 接关系，各方块电路之间需要有相 互连接的电气端口，即方块电路端 口，如上页图所示，通过方块电路 端口，可以清楚的表达和实现各子 原理图之间的电气连接关系。
层次电路原理图设计
3. 方块电路之间的连接
方块电路代表的是子原理图，各子 原理图必须根据系统的要求相互连 接，才能构成实用的电路系统。为 了实现子原理图之间的电气连接， 用户只需将方块电路端口通过导线 或总线连接起来即可。如下页图所 示。
层次电路原理图设计
方块电路属性
按键盘上的【Tap】键，弹出如图所 示的方块电路属性对话框。
层次电路原理图设计
方块电路属性
方块电路属性对话框中主要的属性有： 【Designator】：方块电路序号，和元件序 号作用相同，不能重复。 【】：文件名，即方块电路代表的子原理 图文件名称，最好不要采用中文命名。 因为此处绘制显示模块的方块电路，而 且是第一个方块电路，所以在 【Designator】栏输入“FK1”，表示第一 个方块电路，在【】输入 “display.SchDoc”，表示显示模块。
第三章_原理图设计进阶
规则设置阵列
项目 Input Pin IO Pin Output Pin Open Collector Pin Passive Pin HiZ Pin Open Emitter Pin 意义 输入引脚 输入/输出引脚 输入 输出引脚 输出引脚 集电极开路引脚 无源引脚 三态高阻引脚 射极开路引脚
规则设置阵列
设置网络标识符的工作范围--Net Identifier Scope 设置网络标识符的工作范围
Net Labels and Ports Global：选中后，网络标号与I/O 端口在整个项目都有效。 Only Ports Global：选中后，只有I/O端口在整个项目 有效，而网络标号的作用域仅限于同一张电路原理图。 Sheet Symbol/Port Connections：本选项的功能是，方 块图I/O端口（sheet entry)和电路图I/O端口(port)在整 个项目都有效，它是标准的层次电路连接方式。
项目 Power Pin Input Port Output Port Bidirectional Port Unspecified Port Input Sheet Entry Output Sheet Entry Bidirectional Sheet Entry Unspecified Sheet Entry Unconnected 意义 电源引脚 输入端口 输出端口 双向端口 没有指定方向的端口 输入型方块电路I/O端口 输入型方块电路 端口 输出型方块电路I/O端口 输出型方块电路 端口 双向型方块电路I/O端口 双向型方块电路 端口 没有指定方向的方块电路出入口 没有连接
Rules matrix 选项卡—规则矩阵
Rules matrix 选项卡 Legend标识区域 Legend选项区域 标识区域 选项区域
【2019年整理】第三章层次原理图设计
1.绘制顶层原理图 1）建立设计文件
新建一个项目文件，并在该项目下新建一个
原理图文件。
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层次原理图设计
2）设置原理图的图纸参数 执行菜单命令【设计】→【文档选项】，打
开文档选项对话框，在该对话框中设置图纸参
数。如果已设计好原理图模板文件，也可直接调
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层次原理图设计
子
子
系
原
统
理
图
层
子
原
系
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理 统 图 顶 子 原 理 图 子 原 理 图
顶
层
原
理
二级层次原理图结构
图
子
原
层次原理图设计
理 图
2.层次原理图的两种设计方法 层次原理图的设计，实际上就是对顶层原理
图和若干个子原理图分别进行设计的过程。设计
过程的关键在于不同层次原理图之间信号的正确
传递，这一点是通过在不同层的原理图中放置名
称相同的输入/输出端口来实现的。
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层次原理图设计
层次原理图的设计方法主要有两种：一种是
先设计顶层原理图，再设计底层原理图，也就是
自上而下的设计方法；另一种是先设计底层原理
图，再设计顶层原理图，也就是自下而上的设计
方法。
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层次原理图设计
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层次原理图设计
3.绘制模板标题栏的框线 执行放置直线命令后，按下键盘上的Tab 键，打开直线属性对话框，按要求修改直线属 性，然后根据标题栏的大小和样式绘制标题栏 的框线。
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层次原理图设计
层次原理图设计
所谓自上而下的设计方法是指在建立的顶层原理图文件中首先绘制电路方块图，然后分别在子原理图文件中绘制各电路方块图所对应的电路原理图。
以直流稳压电源电路为例，下面介绍这种方法绘制电路图的步骤。
1、绘制顶层电路图根据前面介绍的原理图设计知识，首先建立一个PCB项目设计文件，然后建立一个电路原理图文件，名字定义为Main.Schdoc。
最后设置好电路图的有关属性及添加元件库。
（1）放置电路方块图单击Wiring工具栏上的Place Sheet Symbol工具按钮，在新建原理图的适当位置放置名字为Rectifier、Filter、Manostat三个电路方块图，设置属性。
(2)放置电路方块图端口单击Wiring工具栏上的Place Sheet Entry工具按钮，然后在刚才建的电路方块图中单击鼠标左键，在三个电路方块图中分别放置各个端口，并设置各端口的属性。
(3)连接各端口使用导线Wire或总线Bus把各个方块电路之间具有电气连接意义的方块电路端口连接起来，完成后的结果如下图所示。
2、绘制层次原理图子图上面定义了各电路方块图，这个环节具体介绍如何由电路方块图生成所对应的电路原理图文件。
操作步骤如下：（1）单击Design->Create Sheet From Symbol菜单命令项，此时鼠标变为十字关闭，将十字光标移到电路方块图Rectifier上。
（2）单击鼠标左键，弹出Confirm对话框，如下图所示。
（3）若单击No按钮，此时Protel DXP将自动产生一个原理图文件，文件名同电路方块图中设置的File Name即Rectifier同名，即为Rectifier方块图所对应的子原理图。
按照同样的方法，可以生成名为Filter、Manostat电路原理图。
这样，就完成了整个层次原理图的绘制首先关于层次图的创建有两种方法：1.自顶而向下设计;2.自低向上设计;不管那种设计方法,你必须清楚各个原理图之间的信号输入输出的关系.在各个SCH中要放置PORT;在主电路图中Sheet Symbol中要放置Sheet Entry;以下介绍两种方法的创建，我本人比较推荐第二种方法：1.自顶而向下设:新建一sch文件,该sch为顶层图.在该sch中放置Sheet Symbol如下图所示:两次点击Design->Create Sheet From Symbol;则会生成SCH1.sch和SCH2.sch,并且自动产生输入输出口.该方法的关键在于一开始要在Sheet Symbol中放置Sheet Entry,对系统的熟悉和分配很重要.2.自低向上设计:要创建的层次如上图所示,分别新建原理sch1.sch和sch2.sch.在原理图sch1.sch中放置PORT端口:M13,M14,M15(可以自定义),属性为OutPut.在原理图sch2.sch中放置PORT端口:M13,M14,M15(可以自定义),属性为InPut.新建一sch文件,该sch为顶层图, 两次点击Design->Create Symbol From Sheet;则生成Sheet symbol 和 Sheet Entry.最后,在顶层图中将各Sheet Entry用Net 或Wire 或BusWire电气联接.。
【精品】Protel99SE教程--第3章层次原理图的设计
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3.4 建立层次原理图
• 前面讲层次电路图的设计方法有两种，现在 就利用自上而下的方法设计一个4串行接口的 原理图。它们分别由串行接口和线驱动模块 （4 Port UART and Line Drivers.sch）和ISA总 线与地址解码（ISA Bus and Address Decoding.sch）两部分组成。 • 下图3-1是该原理图的层次电路图。
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R1 C2
U1 R4 R5 U2 OUT
R3 C1 VD1 R2 VD2 R6
图3-15 信号发生器
将子图符号移至合适的位置后，单击鼠标左键定义方块的起 点，移动鼠标，改变其大小，大小合适后，再次单击鼠标左键， 放下子图符号。 同样方法放置第二个子图符号，其File Name设置为SJB.sch， Name设置为“三角波”，放置完毕后的子图如图3-16所示。
主图 子图
图3-10 层次电路结构
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在层次式电路中，通常主图中是以若干个方块图组成，它们 之间的电气连接通过I/O端口和网络标号实现。
1.电路方块图设计 电路方块图，也称为子图符号，是层次电路中的主要组件， 它对应着一个具体的内层电路。图2-37所示为某电路的主图文件， 它是由两个电路方块图组成。 执行菜单Place→Sheet Symbol，或单击工具栏上按钮 ， 光标上粘着一个悬浮的虚线框，按<Tab>键，屏幕弹出图3-12所 示的属性对话框，设置相关参数， 在File Name中填入子图的文件名 （如FB.sch），Name中填入子图符 号的名称（如方波），设置完毕后，
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Style为端口方向设置；Side设置 I/O端口在子图的左边（Left）或右 边（Right）；Position代表子图符 号I/O端口的上下位置，以左上角为 原点，每向下一格增加1。 3.设置图纸信息 主图和子图绘制完毕，必须添 加图纸信息。执行Design→Options， 屏幕文档参数设置对话框，选中 Organization选项卡，
6第3章 层次化电路的设计
元件库：Miscellaneous D
图练习4的子电路图（dianyuan.sch）
Sheet Symbol属性设置对话框
4．放置方块电路端口
① 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。 ② 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5.7所示。
图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2和图3所示。
图2
主电路图中的一个方块图
图3
图2所示方块图对应的子电路图
二、层次电路图设计方法
1、从系统开始，逐级向下进行细化（自顶向下法）
第3章 层次原理图的设计
层次电路图设计方法 层次化电路图设计 层次电路图之间的切换
3.1 电路的层次化设计方法
层次电路图设计方法实际上是一种模块化设
计方法。用户可以将待设计的系统划分为多个子 系统，每个子系统下面又可以化分为若干个功能 模块，每个功能模块还可以再细化为若干个基本 模块。设计好每个基本模块，定义好每个基本模 块之间连接关系，就可完成整个系统的设计过程。
Sheet Symbol属性设置对话框： Filename：该方块图所代表的子电路 图文件名。如Memory.sch Name：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。 ④ 确定方块图的位置和大小：分别在 对角位置单击左键。 ⑤ 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。
第3讲 层次电路原理图设计
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PCB辅助设计 PCB辅助设计
六、层次电路的切换
在层次电路中，经常要在各层电路图之间相互切换， 在层次电路中，经常要在各层电路图之间相互切换， 切换的方法主要有2 切换的方法主要有2种。 利用设计管理器，鼠标左键单击所需文档， ⑴利用设计管理器，鼠标左键单击所需文档，便可在 右边工作区中显示该电路图。 右边工作区中显示该电路图。 执行菜单Tools→Up/Down Hierarchy或单击主工具 ⑵执行菜单Tools→Up/Down Hierarchy或单击主工具 将光标移至需要切换的子图符号上， 栏上按钮 ，将光标移至需要切换的子图符号上，单击 鼠标左键，即可将上层电路切换至下一层的子图； 鼠标左键，即可将上层电路切换至下一层的子图；若是从 下层电路切换至上层电路， 下层电路切换至上层电路，则是将光标移至下层电路的 I/O端口上 单击鼠标左键进行切换。 端口上， I/O端口上，单击鼠标左键进行切换。
PCB辅助设计 PCB辅助设计
PCB辅助设计 PCB辅助设计
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PCB辅助设计 PCB辅助设计
第3讲
层次电路原理图设计
主 要 内 容
一、层次设计基本结构 二、主图电路方块图设计 放置子图符号的I/O I/O端口 三、放置子图符号的I/O端口 四、设置图纸信息 五、由子图符号生成子图文件 六、层次电路的切换
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PCB辅助设计 PCB辅助设计
五、由子图符号生成子图文件
执行菜单Design→Create Symbol， 执行菜单Design→Create Sheet From Symbol， 将光标移到子图符号上，单击鼠标左键， 将光标移到子图符号上，单击鼠标左键，屏幕弹出是否 颠倒I/O端口的电气特性的对话框，如图2 40所示 I/O端口的电气特性的对话框 所示。 颠倒I/O端口的电气特性的对话框，如图2-40所示。若 选择“ 则生成的电路图中的I/O I/O端口的输入输出 选择“是”，则生成的电路图中的I/O端口的输入输出 特性将与子图符号I/O端口的输入输出特性相反； I/O端口的输入输出特性相反 特性将与子图符号I/O端口的输入输出特性相反；若选 则生成的电路图中的I/O I/O端口的输入输出特 择“否”，则生成的电路图中的I/O端口的输入输出特 性将与子图符号I/O端口的输入输出特性相同， I/O端口的输入输出特性相同 性将与子图符号I/O端口的输入输出特性相同，一般选 择“否”。
Protel第3章层次原理图设计
3.3.2 从子图到总图
在 子 原 理 图 的 窗 口 执 行 菜 单 命 令 ［ Tools ］ / Hierarchy］或单击主工具栏 ］ 按钮， 按钮，鼠标变成
用光标单击子原理图中的某一个I/O端口， 用光标单击子原理图中的某一个 端口，系统会自 端口
换到总图对应的方块电路上， 换到总图对应的方块电路上，且光标会停在与刚刚单击 单击鼠标右键可退出切换命令状态。 单击鼠标右键可退出切换命令状态。
1．自上而下的层次图设计方法 ．
所谓自上而下的设计方法，就是由电路模块图产生原理图。首先要 根据系统结构将系统划分为完成不同功能的子模块，建立一张总图，用 电路模块代表子模块，然后将总图中各个电路模块对应的子原理图分别 绘制。这样逐步细化，最终完成整个系统原理图的设计。
2．自下而上的层次图设计方法 ．
所谓自下而上的层次图设计方法就是由原理图产生电路模块图。在 设计层次原理图时，用户有时不清楚每个模块有哪些端口，这时用自上 而下的设计方法就很困难。在这种情况下，应采用自下而上的设计方法。 即先设计好下层模块的原理图，然后由这些原理图产生电路模块，再将 电路模块之间的电气关系连接起来构成总图。
3.2 层次原理图的设计
3、选择题 （1）绘制层次原理图时，放置方块电路输入/输出端口的工具为Place 菜单下的（ ）命令。 A. Port B. Part C. Add Sheet Entry D. Sheet Symbol （2）层次原理图之间的切换，可使用菜单Tools下的（ ）命令。 A. Up/Down Hierarchy C. Convert Part To Sheet Symbol A. P / U B. P / S C. P / N B. Annotate D. Cross Probe D. P / A
电子信息系统综合实验.doc
教案2010 ~2011 学年第 1 学期教案编写说明教案又称课时授课计划，是任课教师的教学实施方案。
任课教师应遵循专业教学计划制订的培训目标，以教学大纲为依据，在熟悉教材、了解学生的基础上，结合教学实践经验，提前编写设计好每门课程每个章、节或主题的全部教学活动。
教案可以按每堂课（一般以2节课为宜，最多不超过4节课）设计编写。
教案编写说明如下：1、编号：按施教的顺序标明序号（每堂课一个序号）。
2、教学课型表示所授课程的类型，请在理论课、实验课、习题课、实践课及其它栏内选择打“√”。
3、题目：标明章、节或主题。
4、教学重点、难点。
5、教学方式、手段和媒介。
方式和手段指讲授、讨论、实验等。
教学媒介指教科书、多媒体、模型、标本、挂图、音像等教学工具。
6、教学过程（含引入新课、组织教学、启发思维等）。
将授课的内容按逻辑层次，有序设计编排。
7、讨论、思考题和作业。
提出若干问题以供讨论，或作为课后复习时思考，亦可要求学生作为作业来完成，以供考核之用。
8、参考书目：列出参考书籍、有关资料。
9、日期的填写系指本堂课授课的时间。
编号：Protel-1编号：PROTEL-2出版日期：2004-9-1ISBN: 9787113060244 《Protel 99 SE原理图和印制板设计》作者：朱定华,黄松,蔡苗编著出版社：清华大学出版社出版日期：2007年4月ISBN:7302144** 后记：作业题：在电脑上画出下面的电路图长沙学院教案编号：Protel-3长沙学院教案编号：PROTEL-4作业题：在电脑上画出下面的电路图(8088层次电路图)长沙学院教案编号：PROTEL-5长沙学院教案编号：PROTEL-6长沙学院教案编号：PROTEL-7长沙学院教案编号：PROTEL-8画原理图长沙学院教案编号：PROTEL-SY-2长沙学院教案编号：PROTEL-SY-3长沙学院教案编号：PROTEL-SY-4长沙学院教案编号：PROTEL-SY-5原理图PCB板图长沙学院教案编号：PROTEL-SY-6原理图：三极管的外形如上图所示，外圆直径为200mil，三极管脚直径最小为28mil，焊盘直径为50mil，AB之间的距离为100mil，BC、CA之间的距离为50mil.长沙学院教案编号：PROTEL-SY-7原理图：印制板图（供参考）。
计算机辅助电路设计Protel 2004(马安良)章 (3)
第3章 层次电路原理图设计 图3-10 “Choose Document to Place”对话框
第3章 层次电路原理图设计
(6) 此时系统弹出Confirm对话框，要求用户确认端口输入/ 输出方向。单击Yes，则产生的方块电路的I/O端口电气特性与电 路原理图中的I/O端口电气特性相同，即输入还是输入，输出还 是输出。反之，单击No，则所产生的方块电路的I/O端口电气特 性与电路原理图中的I/O端口电气特性相反，即输入变成输出， 输出变成输入。此处，单击No。
第3章 层次电路原理图设计 3.2 层次原理图设计方法
Protel 2004为设计者提供了两种层次电路设计方法，自上而 下和自下而上。
所谓自上而下的设计，是将整个的电路设计分成多个功能模 块，确定各个模块要完成的功能，然后对每一个模块进行详细的 设计。按照这种设计方法，用户首先应该绘制出层次原理图母图， 然后按照单张原理图的绘制方法完成各个层次原理图子图的设计。 这种方法要求用户对设计有一个整体的把握，能够合理正确地将 一个大的电路分成多个小的功能模块。
第3章 层次电路原理图设计
执行菜单命令【Place】/【Sheet Symbol】(或者依次按下P、
S键)，或单击Wiring Tools工具栏中的
按钮。执行绘制
方块电路命令后，光标变为十字状，移动光标的位置，
方块电路随之移动。此时按下键盘上的Tab键，弹出如图3-1所示
的Sheet Symbol对话框。
第3章 层次电路原理图设计 图3-5 I/O端口电气特性确认对话框
第3章 层次电路原理图设计
(8) 模块具体化。生成的电路原理图已经有了现成的I/O端 口，按照该模块电路原理图放置元件并连线，绘制出具体的电路 原理图，如图3-6和图3-7所示。
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电气特性与“方块电路I/O端口”电气特性相反，即输
出变为输入，而输入变为输出。
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图3-14 模块电路I/O端口电气特性选择
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图3-15 自动生成的模块原理图文件
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采用层次电路设计方法后，这一问题就迎刃而解 了。所谓层次电路设计就是把一个完整的电路系统按 功能分成若干子系统，即子功能电路模块，需要的话， 把子功能电路模块再分成若干个更小的子电路模块， 然后用方块电路的输入/输出端口将各子功能电路连接 起来，于是就可以在较小幅面的多张图纸上分别编辑、 打印各模块电路的原理图。
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图3-3 Z80 Processor .Prj设计项目文件内容
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在Protel99中，通过“设计文件管理器” 进行文件切
换非常方便，例如，在如图3-2所示窗口中，单击“设计 文件管理器”窗口内的“Serial Interface.sch”文件，即可 迅速切换到串行接口电路模块原理图的编辑状态，单击主 工具栏内的“放大”工具，适当放大窗口工作区，即可看 清Serial Interface. sch模块电路原理图的细节，如图3-4所 示。 从图3-4中我们不难发现，Z80 Processor.prj项目文件
目录下的Z80 Microprocessor .ddb文件，在“文件管理器”
窗口内，单击Z80 Microprocessor.ddb设计数据文件包及 其子目录前的小方块，显示设计数据文件包内
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的 文 件 目 录 结 构 ， 找 出 并 双 击 文 件 名 为 “ Z80
Processor.prj” 的 原 理 图 文 件 ， 如 图 3-2 所 示 。 可 见 Z80 Processor电路系统由存储器模块（Memory. sch）、CPU 时钟电路模块（CPU Clock. sch）、电源供电模块（Power Supply.sch）、串行接口电路模块（Serial Interface.sch）、 可 编 程 外 设 接 口 模 块 （ Programmable Peripheral Interface.sch）以及CPU选择模块(CPU Section.sch)六个子 电 路 模 块 电 路 组 成 ， 其 中 串 行 接 口 模 块 （ Serial Interface.sch）下还有Serial Baud Clock.sch模块。
(9) 项目电路图编辑结束后，单击主工具栏内的“存
盘”工具或执行“File”菜单下的“Save ”命令保存该文 件。 (10) 如果文件扩展名不是 .prj时，可在“设计文件 管理器”窗口内，将鼠标移到刚编辑的项目原理图文件 名上，单击右键，指向并单击其中的“Close”（关闭） 命令；再单击右键，指向并单击其中的“Rename”（改 名）命令，将文件扩展名改为为 .prj（项目文件）。
步，继续绘制项目文件原理图中其他方块电路，即可 获得如图3-8所示的结果，然后单击鼠标右键，退出命 令状态。
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图3-8 完成了方块电路绘制后的电路总图
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必要时，可重新调整方块电路名、方块电路文件
名的位置，或重新设定其字体和大小，这些操作方法 与元件序号、型号的编辑方法相同。 (5) 单击“画线”工具栏（窗）内的“ ” （放置方块电路I/O端口）工具（或执行“Place”菜单 下的“Add Sheet Entry”命令），然后将光标移到需要 放置I/O端口的方块内，单击鼠标左键，即可看到一个 随光标移动而移动的方块电路I/O端口，如图3-9所示。
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需要注意的是，设计数据文件包内同一目录下的
原理图文件(.sch)，彼此之间并不关联。 为了看清Z80 Processor.prj项目文件的细节，可不 断 单 击 主 工 具 栏 内 的 “ 放 大 ” 工 具 ， 适 当 放 大 Z80 Processor.prj文件编辑窗口工作区，即可看到如图3-3所 示的Z80 Processor .prj项目文件内容。
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在 Protel99 状 态 下 ， 执 行 “ File”( 文 件 ) 菜 单 下 的
“Open…”命令，打开其中的一个设计文件包，如Z80 Microprocessor.ddb，即可了解层次电路的组成以及文件
管理、切换方法。其操作过程如下：
(1) 单击主工具栏内的“打开”工具（或执行“File” 菜单下的“Open…”命令）。 (2) 在如图3-1所示的打开设计数据文件包窗口内， 选择并打开C:\Program Files\Design Explorer 99\Examples
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可见项目文件(.prj)本质上还是原理图文件，只是 扩展名为 .prj而已；当模块电路原理图内含有更低层 次的子电路时，该模块电路原理图文件扩展名依然为 .sch。
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图3-1 打开设计数据文件包窗口
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图3-2 层次演示电路构成模块
(6) 按下Tab键，即可进入如图3-10所示的方块电路
I/O端口属性设置窗口。
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图3-9 方块电路I/O端口
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图3-10 方块电路I/O端口属性设置窗
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图3-11 方块电路I/O端口形状
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(7) 将光标移到方块内适当位置后，单击鼠标左键，
即可固定方块电路I/O端口，如图3-12所示。这时仍处 于放置方块电路I/O端口状态，重复（6）～（7）步， 继续放置其他方块电路I/O端口，即可获得如图3-13所 示的结果，然后单击鼠标右键，退出命令状态。
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图3-12 放置一个方块电路I/O端口
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内Serial Interface模块中的“方块电路I/O端口”与Serial
Interface模块对应的原理图文件Serial Interface.sch的I/O端 口一一对应。
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图3-4 Serial Interface.sch模块原理图
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3.2 层次电路设计中不同文件的切换方法
工具栏内的“ ”（层次电路切换）工具实现层次电路 原理图窗口间的切换，操作过程如下：
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(1) 单击主工具栏内的“层次电路切换”工具（或执行
“Tools”菜单下的“Up/Down Hierarchy”命令）。 (2) 当由项目文件（.prj）窗口切换到其中某一模块电 路窗口时，可将光标移到相应模块电路上，单击鼠标左 键即可切换到相应模块电路的窗口内，然后再单击右键， 退出“层次电路切换”命令状态；而由某一模块电路窗 口切换到另一模块电路窗口时，可将光标移到与目标模 块电路相连的I/O端口上，单击鼠标左键即可迅速切换到 与该I/O端口相连的上一层或下一层电路窗口内，如果不 需要再切换到其他电路窗口时，可单击鼠标右键，退出 “层次电路切换”命令状态。
第3章 层次电路原理图编辑
在层次电路设计中，把整个电路系统视为一个设
计项目，并以 .prj 而不是 .sch作为项目文件的扩展名。 在项目原理图（即总电路图）中，各子功能模块电路 用“方块电路”表示，且每一模块电路有惟一的模块 名和文件名与之对应，其中模块文件名指出了相应模 块电路原理图的存放位置。在原理图编辑窗口内，打 开某一电路系统设计项目文件 .prj时，也就打开了设 计项目内各模块电路的原理图文件。
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3.3.2 编辑模块电路
(1) 先建立项目设计文件(.Prj)。 (2) 在项目设计文件窗口内，单击“Design”菜单下 的“Create Sheet Form Symbol”命令。 (3) 将光标移到相应方块电路上，如图3-13中的
CPU Section模块，单击鼠标左键，即可弹出如图3-14
在层次电路中含有多张电路图，当需要从一张原理图
切换到另一张原理图时，在“设计文件管理器”窗口内，
将鼠标移到目标原理图文件名上，单击左键，即可迅速切 换到相应原理图文件的编辑窗口。 在Protel99中，除了通过单击“设计文件管理器”窗 口内目标文件名完成文件编辑状态之间的切换外，有时也
会通过“Tools“菜单内的“Up/Down Hierarchy”命令或主
动而移动的方框，如图3-5所示。
(3) 按下Tab键，即可进入如图3-6所示的方块电路 属性设置窗
第3章 层次电路 层次电路原理图编辑
图3-6 方块电路属性设置窗
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图3-7 绘制结束后的方块电路
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这时仍处于方块电路放置状态，重复（3）～（4）
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3.3.3 自下而上编辑层次电路
Protel99 也支持“自下而上”方式建立、编辑层次电路。 所谓“自下而上”方式，就是先绘制各模块电路原理图 文件（采用自下而上设计方式时，同一模块电路原理图 中不要使用“I/O端口”表示元件引脚之间的连接关系， 即“I/O端口”只用于表示不同模块电路之间信号的连接 关系），并创建一个新的空白的原理图文件，然后执行 “Design”菜单下的“Create Symbol Form Sheet”（从原理 图生成方块电路）命令，即可将特定模块电路原理图文 件中的“I/O端口”转化为“方块电路I/O端口”并放置在 自动生成的方块电路内。从模块电路原理图中生成方块 电路的操作过程如下所述。
图3-13 放置多个方块电路I/O端口