第三章 层次化原理图的设计
层次化原理图的设计
4.1 层次化原理图的设计方法
分为两种： 1、自上而下的层次化原理图设计：对设计有
一个整体把握，将整个电路分为多个模块， 对每个模块进行详细设计。
原理图； 8、Compile—项目电路.PrjPCB，对项目进行编译；
4.2.1 顶层方块图与子图的切换
打开顶层原理图，Tools—Up/Down Hierarchy。
2、自下而上的层次化原理图设计：先绘制原 理图子图，然后生成上层原理图
4.1.1 自上而下的层次化原理图设 计
思路：
1、先确定将总体电路分为几个电路模块；
2、绘制层次原理图的顶层原理图；
3、绘制出： 1、新建project； 2、加 .SchDoc;(顶层原理图) 3、Place—Sheet Symbol，放置方块电路图； 4、设置方块电路图属性； 5、Place—Add Sheet Entry，放置电路端口； 6、保存顶层原理图； 7、Design—Create Sheet From Symbol，绘制子
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。
4、电路的层次化设计
不同层次电路之间的切换
绘制完成层次电路原理图中一般都包含 顶层原理图和多张子原理图。用户在编辑 时，常常需要在这些图中来回切换查看，以 便了解完整的电路结构。在Protel 99SE系统 中，提供了层次原理图切换的专用命令，以 帮助用户在复杂的层次原理图之间方便的进 行切换，实现多张原理图同步查看和编辑。
要让重复性层次图有实用价值，还需将 各个被重复调用的原理图复制成副本，安排 好各个副本中元件的序号，才能产生网络 表，进行电路板的设计。
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自顶向下的层次图设计实例
现在以“4串行接口”电路设计为例，讲述自顶向下的层 次图设计方法。它有两个模块组成： (1) 串行接口和线驱动模块(4 Port UART and Line Drivers) (2) ISA总线与地址解码模块(ISA Bus and Address Decoding)
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自底向上的层次图设计实例
(5) 完成上述两个文件的图纸设计，按照每个 模块的具体功能要求，绘制电路原理图。 (6) 放置各个子原理图的输入/输出端口。子 原理图的输入/输出端口是子原理图与顶层原 理图之间进行电器连接的重要通道，应根据 设计要求加以放置。 (7) 在项目中新建一个原理图文件 “Top.Sch”，以便进行顶层原理图的绘制。
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层次原理图的基本结构和组成
Protel 99SE系统提供的层次原理图设计功 能非常强大，能够实现多层的层次化设计 功能。用户可以将整个电路系统划分为若 干个子系统，每个子系统再划分为若干个 功能模块，而每个功能模块还可以再细分 为若干个基本的小模块，这样依次细分下 去，就把整个系统划分成为多个层次，使 电路设计由繁变简。
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方块电路图名称
自顶向下的层次图设计实例
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。
层次原理图绘制
其设计方法有两种
自上而下，由电路模块图产生原理图 自下而上，由原理图产生电路模块图。
作业及练习
1．填空题 （ 1 ）设计层次原理图时，既可以 进行设计。 （2）所谓自上而下的设计方法，就是由 产生 。 （3）在设计层次原理图时，如果不清楚每个模块到底有哪些端口， 进行设计，也可以
就可以采用
原理图设计—— 层次原理图
大型设计采取的一种最佳设计方式
内容提要
1 层次原理图的设计简介 2 3 4 5
层次原理图的设计 层次原理图之间的切换 本章小结
作业及练习
知识点及技能点
▲ 理解原理图设计中层次化的电路设计方法 ▲ 熟练掌握方块电路的绘制、方块电路端口的放置 ▲ 熟练掌握方块电路和端口的属性设置 ▲ 熟练使用自上而下的方法设计层次原理图 ▲ 熟练使用自下而上的方法设计层次原理图 ▲ 熟练掌握总图与子图的切换
底层原理图“4 Port UART and Line Drivers.SchDoc”和“ISA Bus and Address Decoding .SchDoc”分别如如图2和图3所示。
图2 底层原理图“4 Port UART and Line Drivers.SchDoc”
将内部结构绘画清楚 图3 底层原理图“ISA Bus and Address Decoding .SchDoc”
C. Convert Part To Sheet Symbol A. P / U B. P / S C. P / N
B. Annotate
D. Cross Probe D. P / A
（3）绘制层次原理图时，放置方块电路的快捷键为（ ）。
4．上机操作题
绘制下图所示的信号发生器电路 并将电路改画为层次原理图电路
层次原理图设计
• 鼠标指针变成十字形状，单击方框电路图，会弹 出“是否在生成的原理图文件中反转对应端口的 输入/输出属性”的询问对话框
5．子原理图的绘制
• 此时，可以看到生成了一个新的原理图文 件，名称为方框原理图属性设置中输入的 名称。
• 同时，也可以看到，在新的原理图文件中， 有和方框原理图上相同的端口。端口的名 称、风格、I/O类型与方框电路完全相同。
• 单击“配线工具栏”中的“放置图纸符号” 按钮。
• 移动鼠标到合适位置，确定第一个方框的 顶点，再移动鼠标，确定对角顶点
• 按同样的方法，绘制所有方框
2．设置方框电路图的属性，使之与 单张原理图有对应关系
双击方框电路图符号，设置电路图 的各种属性
• 可以进行位置、边框颜色、填 充色、尺寸等
• 标识符：方框电路图的标号， 该标号通常设置为所代表子原 理图的名称。
• 自顶向下的设计方法是指在绘制原理图之前对系 统的了解已经比较深入，对于电路的模块划分比 较清楚，可以在一开始就确定层次化设计中有多 少个模块，每个模块中包含多少个和其他模块进 行电气连接的端口。这些对应到原理图上就是需 要绘制多少张子原理图，每个子原理图中需要设 计哪些端口，还有顶层原理图的绘制内容等。这 样的方法，是从一张顶层原理图绘制开始的
流带来困难
层次原理图概述
• 采用层次化设计后，原理图将按照某种标 准划分成若干部分，分开在若干张图纸上 绘制。
• 这些图纸将由一张原理图来说明各个图纸 之间的关系，各个原理图之间通过端口或 者网络标号建立电气连接，即可以形成原 理图的层次。
层次化原理图的设计方法
• 层次化原理图的设计有两种途径：自顶向下和自 底向上
层次原理图设计
设计底层原理图: 设计底层原理图:
执行菜单" 执行菜单"Design"->"Create Sheet From Symbol",对准某个方块电路单击,则创建该方 ,对准某个方块电路单击, 块电路的底层原理图文件.在该文件中, 块电路的底层原理图文件.在该文件中,完成具 体电路的设计. 体电路的设计.
层次原理图设计
一,层次化设计
系统设计
模块A 模块A 模 块 A 1 模 块 A 2 模 块 A 3 模 块 B 1
模块B 模块B 模 块 B 2 模 块 B 3 模 块 C 1
模块C 模块C 模 块 C 2 模 块 C 3
二,有关层次原理图的一些概念
方块电路:代表了本图下一层的子图 方块电路: 方块电路端口: 方块电路端口:它是方块电路所代表的下 层子图与其它电路连接的端口 电源端口:在同一设计项目中,所有原理 电源端口:在同一设计项目中, 图的电源端口都是连通的 I/O端口和网络标号: (略.它们不是层 I/O端口和网络标号: 端口和网络标号 次原理图所特有的) 次原理图所特有的)
三,层次原理图的设计
<1>自顶向下设计层次原理图 <1>自顶向下设计层次原理图
详细步骤见教材P109 详细步骤见教材P109
<2>自底向上设计层次原理图 <2>自底向上设计层次原理图
详细步骤见教材P119 详细步骤见教材P119
自顶向下设计层次原理图( 自顶向下设计层次原理图(简单例 子)
设计顶层原理图: 设计顶层原理图: 新建原理图文件top.sch,作为顶层原理图 , 新建原理图文件 用"WiringTools"中的 工具在top.sch中分别 中的 工具在 中分别 绘制方块电路和方块电路端口
层次原理图的设计概述
选择电路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 是该原理图的层次电路图。
6
选择对话框 •
7
• 这个对话框询问在产生与电路方块图相对应的原理 图时，相对的输入输出点是否将信号方向反向，此 处应选择No。
2.自下而上的层次电路设计方法
此方法指首先画出原理图，再由原理图来产生方 块电路图的方法。和刚才的步骤相反，先绘制原理 图，再执行菜单“Desgin”下的 “Design\Create Symbol From Sheet ”。点击之后会 出现如下所示的对话框。从中选中要创建层次电路 图的方块图。（前提是要先建好子图。从总图操作 Design\Create Symbol From Sheet ）
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• 3.放置出入端口 • 点击画电路图工具栏里的图标 ,或者执行菜 单Place -> Add Sheet Entry。 • 光标变成十字状，将光标移动到方块电路中， 点击鼠标，光标上面出现一个小圆点，且光标将被 限制在方块电路的左右边界内，确定合适的位置后 点击鼠标，即可在该处放置一个方块图的进出点， 点击右键结束放置方块图进出点状态。 • 按Tab键，即可出现方块电路进出点编辑对话 框。
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图 层次电路图
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• 绘制的具体步骤： • 1.建立如下图 所示的文档，并且命名。
图3-2 文档
• 2.建立层次原理的文件（.prj)。
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alitiumdesigner课程设计
alitium designer课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解Alitium Designer软件的基本界面和功能，掌握电路原理图设计的基本步骤。
2. 学生能够运用Alitium Designer绘制简单的电路原理图，并了解常见的电子元件及其符号。
3. 学生掌握Alitium Designer中的层次化设计方法，能够进行复杂电路原理图的设计。
技能目标：1. 学生能够独立使用Alitium Designer进行电路原理图的绘制，提高电子设计效率。
2. 学生通过实际操作，培养解决问题的能力，提高动手实践能力。
3. 学生学会查阅资料，掌握Alitium Designer软件的高级功能，为后续课程学习打下基础。
情感态度价值观目标：1. 学生通过学习Alitium Designer课程，培养对电子设计的兴趣和热情，提高创新意识。
2. 学生在团队协作中，学会沟通与交流，培养合作精神。
3. 学生在课程学习中，树立正确的价值观，认识到科技发展对社会进步的重要性。
本课程针对高年级学生，结合学科特点和教学要求，注重理论与实践相结合，培养学生电子设计能力，为我国电子产业发展储备优秀人才。
通过具体的学习成果分解，使学生在掌握软件操作技能的同时，提高知识水平和情感态度价值观。
二、教学内容本课程教学内容主要包括以下几部分：1. Alitium Designer软件介绍：使学生了解软件的发展历程、主要功能和应用领域，为后续学习打下基础。
2. 软件基本操作与界面认识：学习软件的安装与启动，熟悉软件界面，掌握基本操作方法。
- 教材章节：第一章 软件概述与安装3. 电路原理图设计基础：学习电路原理图的绘制方法，了解常见的电子元件及其符号。
- 教材章节：第二章 原理图设计基础4. 层次化设计方法：掌握层次化设计的方法和步骤，能够进行复杂电路原理图的设计。
- 教材章节：第三章 层次化设计5. Alitium Designer高级功能：学习软件的高级功能，如仿真、PCB布线等，提高学生的电子设计能力。
层次电路原理图设计.ppt
K1 K2 K3 K4 K5 K6 K7 K8
01234567
1 U1A
D1
2
4
6
D1
5 74LS20
9 U1B
层次原理图的基本概念
层次性原理图正是适用模块化 设计需要而应运而生的产物，他将 一个完整复杂的设计项目分割为几 个相对独立但又彼此连接的图纸， 并可分开同时进行设计，大大加快 了原理图的设计绘制速度。
层次性原理图的层次结构
下图表明了层次性原理图图纸之间的层次结构。 它主要由主原理图和各子原理图组成，主原理 图主要规定各子原理图之间的连接关系，而子 原理图则集中体现各模块内部具体的电路结构。
第五讲
层次电路原理图设计
本讲学习目标
理解层次性原理图的基本概念。 掌握方块电路的绘制和端口的设置方法。 掌握层次性原理图的绘制方法。
5.1 层次原理图的基本概念
对于复杂庞大的电路系统，如计算机 主板等，其原理图和PCB板都是十分复杂 的，不便于或不可能将其在一张图纸中绘 制完成，同时为了适用公司和企业的需要， 加快设计和绘制的速度，缩短产品的研发 周期，往往是以几个人组成的群组形式分 工合作进行设计和绘制，将一个复杂的电 路系统划分为多个子系统，而一个子系统 又可能划分为多个模块，这样只要定义好 各个模块图纸间的连接关系，然后分配给 不同的部门或个人分开设计绘制，最后组 合起来即可完成整个复杂系统的设计和制 作。
编码模块
VCC
PR1
1 2 3 4 5 6 7 8 9
5.1K K1 K2 K3 K4 K5 K6 K7 K8
01234567
1
2
3 U3
4
8
5
6 11
74LS30
第三章层次原理图设计
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层次原理图设计
4.在标题栏上放置固定文本信息
标题栏的固定文本信息是指标题栏中内容固 定不变的那部分文字信息。执行放置文本字符串 命令，按下键盘上的Tab键，打开注释对话框， 按要求修改文本属性，然后将文本放置在标题栏 的相应位置上。
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层次原理图设计
5.在标题栏上使用动态文本信息
标题栏的动态文本信息是指标题栏中内容会 随原理图文件的变化而变化的那部分文字信息。 动态信息往往是标题栏中的待填信息，由于这些 信息是会变化的，所以一般用字符串来表示。
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层次原理图设计
1）在标题栏上放置字符串
点击绘图子工具栏上的 工具，按下键盘上的Tab 键，打开注释对话框，按要求修改文本属性，例如设置 文本颜色，更改文本的字体、字形、和字号等。然后点 击文本窗口右边的 按钮，在弹出的下拉菜单中选择要 使用的字符串，如下图所示。原理图设计系统中可用字 符串及其含义见表3-1。
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层次原理图设计
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层次原理图设计
二级层次原理图结构
图 理 原 子 图 图 理 理 原 原 层 子 顶 图 理 原 子 顶图 统理 系原 子层 图 理 统 原 系 子 子
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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第5讲层次原理图的绘制
第5讲层次原理图的绘制第5讲层次原理图的绘制一．层次化原理图的优点层次化的设计原理图将有如下的缺点：（1）原理图过于臃肿，繁杂。
（2）原理图的检错和修改比较困难。
（3）其他设计者难以读懂原理图，给设计交流带来困难。
二．层次化原理图的设计方法1. 层次化设计的两种方法层次化原理图的设计有两种途径：自顶向下和自底向上。
2. 复杂分层的层次化原理图绘制好层次化的原理图后需要将多层的原理图平整化，即将多层的原理图结构转换为两层的原理图结构——张总原理图和若干张子原理图的结构。
在多层次原理图的平整化过程中的要求是：所有使用次数超过一次的子原理图将被复制并重新命名，对应的子原理图中的元件也需要重新的标注。
在完成多层次原理图的平整化之后，工程变成了一个双层的原理图，以后的操作将和简单分层的原理图设计相同，这里就不再赘述了。
三．自顶向下的层次化原理图设计1. 自顶向下层次化原理图设计流程自顶向下原理图设计流程如下。
（1）根据系统实际情况，确定系统中有几个模块和模块之间的端口连接。
（2）根据系统模块划分和模块之间的端口连接，绘制总原理图。
（3）根据各个模块完成的功能，绘制单张的子原理图。
（4）检查总原理图和各张子原理图之间的连接，确定正确的电气连接。
2. 自顶向下层次化原理图的绘制在自顶向下层次化原理图绘制中，单张原理图的绘制中的大部分操作在前面曾经介绍过，在本讲中没有任何的不同。
这里主要介绍总原理图的绘制，它牵涉到的操作包括方框电路图的放置和方框电路图中端口的放置。
这些操作具可以在画线和画图工具栏中找到，它们在工具栏中的按钮如下。
按钮：放置方框电路图。
按钮：放置方框电路图上的端口。
1．放置方框电路图（Sheet Symb0l）及其属性编辑层次化原理图总是显示在一个系统中，总原理图总是处于一个文件中，所以还需要为总原理图建立一个工程。
在新建原理图文件之后，可以遵循以下步骤：（1）单击“画线”工具栏中的按钮放置了所有方框电路图后，右击或者按【Esc】键即可退出放置方框电路图的状态。
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。
层次原理图课程设计
层次原理图课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解并掌握层次原理图的基本概念，包括层次结构、模块化和信号流。
2. 学生能够识别层次原理图中的不同组件，如输入层、处理层和输出层，并描述它们的功能和相互关系。
3. 学生能够运用层次原理图解释现实生活中的系统结构，例如计算机网络的分层架构。
技能目标：1. 学生能够运用所学知识，独立绘制简单的层次原理图，并正确标注各层次之间的关系。
2. 学生通过小组合作，设计并呈现一个具有层次结构的系统，展示其分析问题和解决问题的能力。
3. 学生能够运用批判性思维，分析层次原理图的优势和局限性，提出改进意见。
情感态度价值观目标：1. 学生通过层次原理图的学习，培养对结构化思维和系统化分析的兴趣，激发进一步探索科学原理的欲望。
2. 学生在团队合作中，学会尊重他人意见，培养良好的沟通能力和团队协作精神。
3. 学生能够认识到层次原理图在科技发展中的重要性，增强对科学研究的信心和责任感。
二、教学内容本节教学内容主要围绕层次原理图的基础知识展开，结合教材第三章“系统与层次原理图”的内容，具体安排如下：1. 层次原理图基本概念：介绍层次原理图的定义、特点及作用，使学生了解层次原理图在分析系统结构中的重要性。
2. 层次原理图的组成：详细讲解层次原理图中的各个组成部分，包括输入层、处理层和输出层，以及它们之间的相互关系。
3. 层次原理图的应用实例：通过分析计算机网络的分层架构等实际案例，让学生了解层次原理图在现实生活中的应用。
4. 层次原理图的绘制方法：教授如何运用所学知识，按照一定的步骤和规范绘制层次原理图。
5. 小组合作设计实践：组织学生分组，设计并呈现一个具有层次结构的系统，培养学生的实际操作能力和团队协作精神。
6. 层次原理图的优缺点分析：引导学生运用批判性思维，分析层次原理图的优势和局限性，并提出改进意见。
教学内容按照以上大纲进行安排和进度控制，保证学生在掌握基本概念的基础上，能够逐步深入地学习和运用层次原理图。
层次式原理图设计new
（2）放置一个电路方框图 按Tab键，打开其属性编辑对话框，对其进行属性设置。 Tab键 打开其属性编辑对话框，对其进行属性设置。 设置完后，关闭对话框， 设置完后，关闭对话框，将鼠标指针移动到要放置方框图的 位置，单击完成定义。 位置，单击完成定义。 放置好的一个电路方框图
CPU1 CPU1.SchDoc
（4）绘制方块电路符号所对应的子原理图 电路方框图I/O 口 与内层电路上的I/O 口相对应 电路方框图 I/O口 ， 与内层电路上的 I/O口相对应 ， 这 口相对应， 里内层电路上的I/O 口必须要和电路方框图中的 口必须要和电路方框图中的I/O 口相对 里内层电路上的 I/O口必须要和电路方框图中的 I/O口相对 为了保证这一点，Schematic提供了直接从根电路的电 应。为了保证这一点，Schematic提供了直接从根电路的电 路方框图中产生内层电路I/O口的命令 路方框图中产生内层电路I/O口的命令。 口的命令。 选择Design|Creat Sheet，屏幕出现对话框。 选择Design|Creat Symbol From Sheet，屏幕出现对话框。 选择好文件以及符号后，单击OK按钮，出现询问对话框。 OK按钮 选择好文件以及符号后，单击OK按钮，出现询问对话框。
（3）放置一个电路方框图I/O口 放置一个电路方框图I/O口 Tab键 按Tab键，打开其属性编辑对话框 。 Name：指定该电路方框图I/O口的名称 Name：指定该电路方框图I/O口的名称。 口的名称。 I/O Type和Style：I/O端口的属性设置。 Type和Style：I/O端口的属性设置。 端口的属性设置 Side：设置要把I/O口放置在电路方框图的左边还是右边 Side：设置要把I/O口放置在电路方框图的左边还是右边。 口放置在电路方框图的左边还是右边。 Position：本栏设置要把I/O口放置在电路方框图的位置 Position：本栏设置要把I/O口放置在电路方框图的位置。 口放置在电路方框图的位置。
层次原理图的设计操作文档
层次原理图是AD中模块化设计思想的集中体现。
它分为母图和子图两个部分，母图表示顶层模块之间的链接关系，子图表示功能模块内部的连接关系。
注意，子图仍然可以由层次原理图构成。
这构成了层次原理图的嵌套，用以清晰阐述硬件间的链接关系。
大家打开PRO1工程，编译后，大家看编译信息。
编译通过后，生成网络表。
电路分为键盘输入、MCU控制以及LED显示三部分，链接关系非常简单。
编译操作：Project/Compile 选择第二个，对工程进行整体编译，第一个选项仅对当前原理图文档进行编译。
生成网表：Design/Netlist For Project/PCAD大家对应网表，查看链接关系。
采用层次原理图方法打开工程PRO2，里面已经添加LED、KEY和MCU三个文件，将上述电路图分别拷贝到对应的文件夹下，并对个个图纸添加链接端口，命名后，结果保存在PRO2中。
Alignment：指端口名字的位置，分别为左对齐，中间对齐，右对齐三种方式。
Properties/name：指端口的名称I/O Type：端口的类型，非未定义，输入，输出以及双向四种。
大家分别点击三张原理图中的端口属性，都看下IO I/O Type的设置。
新建原理图并命名为Hierarchy，在该原理图中生成子原理图的标号，该原理图即为层次原理的母图。
操作：工程面板中选中Hierarchy原理图文件，Design/Create Sheet Symbol From Sheet or HDL。
分别对三个原理图生成子图标号。
此时，进行编译，message弹出错误的编译信息。
原因，我们在母图中生成了子图标号，但没有链接，系统检测到不同文件中存在同名的标示符，即报错。
连接后，错误消失，上述为自下而上的设计方法，大家可以采用途中的元件课下操作下自上而下的设计方法，具体操作见第七章即可。
Altium Designer引入Signal Harnesses 来建立元件之间的连接关系并降低电路图的复杂性。
层次化原理图的设计42页PPT
40、学而不思则罔，思而不学则殆。——孔子
谢谢！
36、自己的鞋子，自己知道紧在哪里。——西班牙
37、我们唯一不会改正的缺点是软弱。——拉罗什福科
xiexie! 38、我这个人走得很慢，但是我从不后退。——亚伯拉罕·林肯
Hale Waihona Puke 39、勿问成功的秘诀为何，且尽全力做你应该做的事吧。——美华纳
层次化原理图的设计
16、自己选择的路、跪着也要把它走 完。 17、一般情况下)不想三年以后的事， 只想现 在的事 。现在 有成就 ，以后 才能更 辉煌。
18、敢于向黑暗宣战的人，心里必须 充满光 明。 19、学习的关键--重复。
20、懦弱的人只会裹足不前，莽撞的 人只能 引为烧 身，只 有真正 勇敢的 人才能 所向披 靡。
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3.6.3 Port UART电路层次原理图设计
• 启动Protel 99 SE程序。 • 建立自己的Protel 99 SE工程文件 ，将其改为“Top.Sch”。双击该文 件，即可进入原理图的编辑环境。 • 执行“Place”→“Sheet Symbol”菜单命令，或者单击工具栏中的按钮， 鼠标将变为十字形状，并带有一个方块电路图标志。 • 放置方块电路图。
• • • • • •
放置电路端口 连线 设计子原理图 加载元件库 放置元件 元件布线如图所示
3.6.2 存储器接口电路层次原理图设计
• 本例主要讲述自下而上的层次原理图设计。在电路的设计过程中，有 时候会出现一种情况，即事先不能确定端口的情况，这时候就不能将 整个工程的母图绘制出来，因此自上而下的方法就不能胜任了。而自 下而上的方法就是先设计好原理图的子图，然后由子图生成母图的方 法。
3.2 层次原理图的基本结构和组成
• 如图所示是一个二级层次原理图的基本结构图，由顶层原理图和子 原理图共同组成，是一种模块化结构。
3.3 层次原理图的设计方法
• 根据上面所讲的层次原理图的模块化结构，我们知道，层 次电路原理图的设计实际上就是对顶层原理图和若干子原 理图分别进行设计的过程。设计过程的关键在于不同层次 间的信号如何正确地传递，这一点主要就是通过在顶层原 理图中放置图纸符号、电路端口，而在各个子原理图中放 置相同名称的输入输出端口来实现的。 • 基于上述的设计理念，层次电路原理图设计的具体实现方 法有两种：一种是自上而下的层次原理图设计，另一种是 自下而上的层次原理图设计。
• 启动Protel 99 SE程序 • 建立自己的Protel 99 SE工程文件 ，将其改为“寻址.Sch”。双击该文 件，即可进入原理图的编辑环境。 • 加载元件库。 • 放置元件。 • 元件布线。 • 放置输入输出端口。 • 绘制“存储”原理图子图。 • 设计存储器接口电路母图。
• 用导线将具有电气关系的端口连接起来，就完成了整个原理图母图的 设计，如图所示。
• 设置方块电路图属性 • 设置电路端口的属性。 • 执行“Design”→“Creat Sheet From Symbol”菜单命令，这时鼠标将 变为十字形状。移动鼠标到上图左侧方块电路图内部，单击鼠标左键， 此时，系统将弹出一个“Confirm”提示框提示是否转换输入输出端口。 • 系统自动生成一个新的原理图文件，名称为“ISA Bus Address Decoding.SchDoc”，与相应的方块电路图所代表的子原理图文件名 一致，如图所示。用户可以看到，在该原理图中，已经自动放置好了 与14个电路端口方向一致的输入输出端口。
• 自下而上层次化原理图设计的主要步骤如下。 • 启动Protel 99 SE程序。 • 建立自己的Protel 99 SE工程文件。将其改为“ISA Bus Address Decoding.Sch”。双击该文件，即可进入原理图的编辑环境。 • 绘制各个子原理图。 • 放置各子原理图中的输入输出端口 ，如图所示。 • 在项目“My Pcb.PrjPCB”中新建一个原理图文件“Top1.PrjPCB”， 以便进行顶层原理图的绘制。
• 2）执行“Place”→“Sheet Symbol”菜单命令，或者单击工具栏中的按 钮，鼠标将变为十字形状，并带有一个方块电路图标志。 • 3）设置方块电路图的属性。 • 4）执行“Place”→“Add Sheet Entry”菜单命令，或者单击工具栏中 的按钮，鼠标将变为十字形状。 • 5）设置电路端口的属性。 • 6）使用导线或总线把每一个方块电路图上的相应电路端口连接起来， 并放置好接地符号，完成顶层原理图的绘制，如图所示。
3.4 层次原理图之间的切换
• 切换的方法有： • 执行菜单命令“Tools”→“Up/Down Hierarchy”，如图所示。 • 用鼠标左键单击主工具栏的按钮执行该命令后，光标变成了十字形状。 如果是上层切换到下层，只需移动光标到下层的方块电路上，单击鼠 标左键，即可进入下一层。如果是下层切换到上层，只需移动光标到 下层的方块电路的某个端口上，单击鼠标左键，即可进入上一层。
子原理图“Sensor1.Sch”
图 子原理图“Sensor2.Sch”
图 子原理图 “Sensor3.Sch”
• 6）在项目“USB采集系统”中新建一个原理图文件“Mother1.Sch”， 以便进行顶层原理图的绘制。 • 7）打开原理图文件“Mother1.Sch”，执行“Design”→“Create Symbol Symbol From Sheet”菜单命令，系统弹出如图所示的选择文 件放置对话框。
3.6 实例练习
• 通过前面章节的学习，用户对Protel 99SE层次原理图设计方法应该 有一个整体的认识。在章节的最后，我们用实例来详细介绍一下两种 层次原理图的设计步骤。
3.6.1 声控变频器电路层次原理图设计
• 启动Protel 99 SE程序。 • 执行“Files”→“New”菜单命令，建立自己的Protel 99 SE工程文件。 将其改为“声控变频器.Sch”。双击该文件，即可进入原理图的编辑 环境。 • 放置方块图，设置属性如图所示。
3.3.2 自下而上的层次原理ห้องสมุดไป่ตู้设计
• 所谓自下而上的层次电路设计方法，就是先根据各个电路模块的功能， 一一绘制出子原理图，然后由子原理图建立起来相对应的方块电路图， 最后完成顶层原理图的绘制。
• 自下而上绘制层次原理图的具体步骤如下。 • 1）启动Protel 99 SE。 • 2）新建项目文件。 • 3）新建原理图文件作为子原理图 。 • 4）绘制各个子原理图。 • 5）放置各子原理图中的输入输出端口。 子原理图中的输入输出端口是子原理图与顶层原理图之间进行电气连接 的重要通道，应该根据具体设计要求加以放置。 如图所示。
• 8）单击 按钮后，鼠标变成十字形状，并带有一个方块电路图 的虚影。选择适当的位置，单击鼠标左键即可将该方块电路图放置在 顶层原理图中。 • 9）按照同样的操作方法，分别建立3个方块电路图“U-Sensor1”、 “U-Sensor2”和“U-Sensor3”， • 10）设置方块电路图和电路端口的属性。 • 11）用导线或总线将方块电路图通过电路端口连接起来，并放置接地 符号，完成顶层原理图的绘制，结果和前面的完全一致。
• 使用普通电路原理图的绘制方法，放置各种所需的元器件并进行电气 连接，完成“ISA Bus Address Decoding.SchDoc”子原理图的绘制， 如图所示。 • 使用同样的方法，由顶层原理图中的另外1个方块电路图“4 Port UART and Line Drivers”建立对应的子原理图“4 Port UART and Line Drivers.SchDoc”，并且绘制出来。如图所示。
第三章 层次化原理图的设计
•知识重点
–层次原理图的概念 –层次原理图的设计方法 –层次原理图之间的切换
3.1 层次电路原理图的基本概念
• 层次电路原理图的设计理念是将实际的总体电路进行模块划分，划分 的原则是每一个电路模块都应该有明确的功能特征和相对独立的结构， 而且，还要有简单、统一的接口，便于模块彼此之间的连接。
• 启动Protel 99 SE程序。 • 建立自己的Protel 99 SE工程文件，将其改为“电子游戏机电路.Sch”。 双击该文件，即可进入原理图的编辑环境。 • 放置方块图。 • 放置电路端口。 • 连线。 • 完成连接后的电路端口如图所示。
• 中央处理器电路模块设计。 放置元件到原理图中，对元件的各项属性进行设置，并对元件进行 布局。然后进行布线操作，结果如图所示。
• 其它电路模块设计。 • 同样的方法绘制图像处理电路、接口电路、射频调制电路、制式转 换电路、电源电路、时钟电路、光电枪电路和控制盒电路，如图所 示。
图像处理电路
接口电路
射频调制电路
电源电路
制式转换电路
时钟电路
光电枪电路
控制盒电路 游戏机电路层次原理图就设计完成了。
• 生成方块图。 • 设置方块电路图和电路端口的属性。 • 用导线或总线将方块电路图通过电路端口连接起来，并放置接地符号， 完成顶层原理图的绘制，结果和前面的完全一致。
3.6.4 游戏机电路原理图设计
• 本例利用层次原理图设计方法设计电子游戏机电路，涉及到的知识点
包括层次原理图设计方法和生成元器件报表以及文件组织结构等。
3.3.1 自上而下的层次原理图设计
• 我们采用层次电路的设计方法，将实际的总体电路按照电路模块的划 分原则划分为4个电路模块：CPU模块和三路传感器模块Sensor1、 Sensor2、Sensor3。首先绘制出层次原理图中的顶层原理图，然后 再分别绘制出每一电路模块的具体原理图。
• 自上而下绘制层次原理图的具体步骤。 • 1）启动Protel 99 SE程序。建立自己的Protel 99 SE工程文件，可 进入原理图的编辑环境，如图所示。
3.5 层次设计表
– 自上而下生成层次设计表的主要步骤如下。 • 1）编译整个项目。在上面我们已经对项目“USB采集系统”进行了 编译。 • 2）执行菜单命令“Reports”→“Report Project Hierarchy”（项目层次 报告），则会生成有关该项目的层次设计表。 • 在生成的设计表中，使用缩进格式明确地列出了本项目中的各个原理 图之间的层次关系，原理图文件名越靠左，说明该文件在层次电路图 中的层次越高。
• 7）执行“Design”→“Creat Sheet From Symbol”菜单命令，这时鼠标 将变为十字形状。移动鼠标到方块电路图“U-Cpu”内部，单击鼠标左 键，此时，系统将弹出一个如图所示的“Confirm”提示框提示是否转 换输入输出端口。系统自动生成一个新的原理图文件，名称为 “Cpu.Sch”，与相应的方块电路图所代表的子原理图文件名一致，使 用同样的方法，建立与其相对应的另外3个子原理图。