自下而上层次原理图设计
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5.1.3 层次原理图的设计方法(2)
《EDA技术》
层次原理图的设计方法（2）
层次原理图的设计方法（2）
●层次原理图设计：
在绘制层次原路图的过程中，设计人员既可从绘制电路 系统的母原理图开始，逐级向下绘制子原理图；也可从绘制 基本的子原理图开始，逐级向上绘制相应的母原理图。因此， 层次原理图的设计方法可以分为两种：自上而下的层次原理 图设计方法、自下而上的层次原理图设计方法。
层次原理图的设计方法（2）
自下而上的层次原理图设计
子原理图1 子原理图2
子原理图1
子原理图2
子原理图1
子原理图2
方块电路符号1方块电路符号2源自……方块电路符号m
电路系统母原理图
层次原理图的设计方法（2）
采用自下而上的设计方法设计层次原理图时，其基本思 路是先建立层次原理图中的子原理图，然后再放置方块电路 符号，接下来再通过若干导线或者总线将这些方块电路符号 连接起来构成母原理图。
层次原理图的设计方法（2）
所谓自下而上的层次原理图设计方法就是指设计人员首 先定义电路系统的子功能电路模块，并且根据这些电路模块 绘制出相应的子原理图；然后由这些绘制好的子原理图来产 生方块电路符号；接下来再通过若干导线将这些方块电路符 号连接起来构成母原理图。这样通过由简单到复杂的过程逐 步完成整个电路系统的原理图设计。
层次原理图的设计方法（2）
层次原理图的设计方法（2）
●层次原理图设计：
在绘制层次原路图的过程中，设计人员既可从绘制电路 系统的母原理图开始，逐级向下绘制子原理图；也可从绘制 基本的子原理图开始，逐级向上绘制相应的母原理图。因此， 层次原理图的设计方法可以分为两种：自上而下的层次原理 图设计方法、自下而上的层次原理图设计方法。
层次原理图的设计方法（2）
自下而上的层次原理图设计
子原理图1 子原理图2
子原理图1
子原理图2
子原理图1
子原理图2
方块电路符号1方块电路符号2源自……方块电路符号m
电路系统母原理图
层次原理图的设计方法（2）
采用自下而上的设计方法设计层次原理图时，其基本思 路是先建立层次原理图中的子原理图，然后再放置方块电路 符号，接下来再通过若干导线或者总线将这些方块电路符号 连接起来构成母原理图。
层次原理图的设计方法（2）
所谓自下而上的层次原理图设计方法就是指设计人员首 先定义电路系统的子功能电路模块，并且根据这些电路模块 绘制出相应的子原理图；然后由这些绘制好的子原理图来产 生方块电路符号；接下来再通过若干导线将这些方块电路符 号连接起来构成母原理图。这样通过由简单到复杂的过程逐 步完成整个电路系统的原理图设计。
第3章层次化原理图的设计
建一个原理图文件“Mother1.PrjPCB” 6．打开原理图文件“Mother1.PrjPCB” 7．此时光标变成十字形状，并带有一个原
理图符号的虚影。
8．按照同样的操作方法 9．设置原理图符号和电路端口的属性。 10．用导线或总线将原理图符号通过电路
端口连接起来
3.4 层次原理图之间的切换
• 绘制完成的层次电路原理图中一般都包含 有顶层原理图和多张子原理图。
• 切换的方法有： • （1）执行菜单命令“工具”→“上/下层次” • （2）单击“原理图标准”工具栏中的（上/
下层次）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。
3.5 层次设计表
• 系统提供了一种层次设计表作为用户查看复杂层次原理图 的辅助工具。借助于层次设计表，用户可以清晰地了解层 次原理图的层次结构关系，进一步明确层次电路图的设计 内容。
• 7．完成顶层原理图的绘制
3.6.4 游戏机电路原理图设计
• 1．建立工作环境。 • 2．放置页面符。 • 3．放置图纸入口 • 4．连接导线。
• 5．中央处理器电路模块设计。 6．其他电路模块设计。
布线后的CPU模块 接口电路
图像处理电路 射频调制电路
电源电路 时钟电路
光电枪电路
制式转换电路 控制盒电路
• 5．设计子原理图。 • 6．加载元件库。 • 7．放置元件。 • 8．元件布线。
3.6.2 存储器接口电路层次原理图设计
• 1．建立工作环境。 • 2．加载元件库。 • 3．放置元件。 • 4．元件布线。 • 5．放置输入输出端口。
• 6．绘制“存储”原理图子图和绘制 “寻址”原理图子图同样的方法
理图符号的虚影。
8．按照同样的操作方法 9．设置原理图符号和电路端口的属性。 10．用导线或总线将原理图符号通过电路
端口连接起来
3.4 层次原理图之间的切换
• 绘制完成的层次电路原理图中一般都包含 有顶层原理图和多张子原理图。
• 切换的方法有： • （1）执行菜单命令“工具”→“上/下层次” • （2）单击“原理图标准”工具栏中的（上/
下层次）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。
3.5 层次设计表
• 系统提供了一种层次设计表作为用户查看复杂层次原理图 的辅助工具。借助于层次设计表，用户可以清晰地了解层 次原理图的层次结构关系，进一步明确层次电路图的设计 内容。
• 7．完成顶层原理图的绘制
3.6.4 游戏机电路原理图设计
• 1．建立工作环境。 • 2．放置页面符。 • 3．放置图纸入口 • 4．连接导线。
• 5．中央处理器电路模块设计。 6．其他电路模块设计。
布线后的CPU模块 接口电路
图像处理电路 射频调制电路
电源电路 时钟电路
光电枪电路
制式转换电路 控制盒电路
• 5．设计子原理图。 • 6．加载元件库。 • 7．放置元件。 • 8．元件布线。
3.6.2 存储器接口电路层次原理图设计
• 1．建立工作环境。 • 2．加载元件库。 • 3．放置元件。 • 4．元件布线。 • 5．放置输入输出端口。
• 6．绘制“存储”原理图子图和绘制 “寻址”原理图子图同样的方法
层次电路原理图绘制
建立子图
1．放置子图图框 命令【Place】/【Sheet Symbol】或单击布线工 具栏中的 按钮
2．定义子图名称并设置属性
一种方法是双击图中 已放置的子图图框， 弹出其属性设置对话 框
需要修改的两项是： 标识符和文件名称
另一种方法是在子图图框上双击标识符或文件名称
3．添加子图入口
命令【Place】/【Add Sheet Entry】或单击布线工 具栏中的 按钮
（2）单击菜单“文件→保存”命令，将Sheet1.SchDoc更名为“线束 检测电路（顶层）.
二、顶层原理图的绘制
1．图纸参数设置 单击菜单：“设计--文档选项”命令，“参数”选项卡设置如 下： Drawn By-- 作者姓名 Title--- 原理图标题栏 即 “线束检测电路（顶层）” Sheet Number--当前原理图编号数（1） Sheet Total--项目中图纸总数（5）
2020/4/28
三、 创建子图及层次关系
1．将图纸符号转换为对应的子电路原理图
（1）在“线束检测电路（顶层）.SchDoc”原理图编辑界面中，单击菜 单“设计→产生图纸命令”。 （2）鼠标下带有一个浮动的十字光标，在“感应输入电路”图纸符号区 域内，单击鼠标即可生成一张带有电路端口的同名空白图纸。 （3）用相同的方法，继续在“线束检测电路（顶层）.SchDoc”原理 图编辑界面中生成其他子电路原理图，如图所示
一、 层次电路图的设计准备
1．正确划分电路工程模块
2．创建“层次电路.PrjPcb”工程
2020/4/28
3．创建顶层原理图文件“线束检测电路（顶 层（）1）.S单c击h“DoPcro”jec，ts”对话框中“工程”按钮，在弹出的菜单中选
7第5章 层次化电路的设计
一、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：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。 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。 扩展名是 。 主电路图相当于整机电路 图中的方框图， 图中的方框图，一个方块图 相当于一个模块。 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。 的子电路图。
Sheet Entry属性设置对话框中有关选项 属性设置对话框中有关选项 含义： 含义： Name：方块电路端口名称。如WR。 ：方块电路端口名称。 。 Type：端口的电气类型。 I / O Type：端口的电气类型。单击图 5.8中Input旁的下拉按钮，出现端口电 旁的下拉按钮， 中 旁的下拉按钮 气类型列表。 气类型列表。 Unspecified：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。
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File|New，系统弹出New Document对话框。 对话框。 ① 执行菜单命令 ，系统弹出New Document对话框 选择Document Fold（文件夹）图标，单击Ok按钮。 Ok按钮 ② 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。 ③ 将该文件夹的名字改为Z80。
第五章 层次电路图设计
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
5.1 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。 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 系统， 模块， 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， 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。 块之间连接关系，就可完成整个系统的设计过程。
层次原理图
5
第五页，课件共23页。
层次原理图设计
本节主要介绍对于一个较大型的设计项目，如何进行多 图纸设计。
层次化的电路原理图设计方法，主要是指将一个较大的 设计分为若干个功能模块，由不同的工程设计人员来完 成层次原理图设计也称为模块化原理图设计.
层次原理图设计中，信号的传递主要由电路方块图、电 路方块图端口和输入/输出端口来完成
层次原理图网络表的生成方法 及注意事项
生成方法与其它原理图方法相同 注意事项：
范围(scope)：整个项目 网络标号适用范围：全局有效
21
第二十一页，课件共23页。
降低图纸复 杂度
便于阅读
提高设计效 率
电路功能分 块清晰
作用
自上而下 先总图后分图
自下而上 先分图后总图
编辑
方块电路
（图纸符号）
6
第六页，课件共23页。
有关层次原理图的一些概念
方块电路：它代表了本图下一层的子图，每个方块 电路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 方块电路。是层次原理图所特有的。
方块电路端口：它是方块电路所代表的下层子图与 其他电路连接的端口。通常情况下，方块电路端口 与和它同名的下层子图的I/O端口相连。
13
第十三页，课件共23页。
自下而上设计层次原理图
先设计出下层模块的原理图，再由这些原理 图产生方块电路，进而产生上层原理图这样 层层向上组原理图设 计方法。
14
第十四页，课件共23页。
步骤1 自下而上设计层次原理图---
1.绘制好层次原理图子图 2.在该设计数据库中建立一个新的原理图文件，
15
第十五页，课件共23页。
第五页，课件共23页。
层次原理图设计
本节主要介绍对于一个较大型的设计项目，如何进行多 图纸设计。
层次化的电路原理图设计方法，主要是指将一个较大的 设计分为若干个功能模块，由不同的工程设计人员来完 成层次原理图设计也称为模块化原理图设计.
层次原理图设计中，信号的传递主要由电路方块图、电 路方块图端口和输入/输出端口来完成
层次原理图网络表的生成方法 及注意事项
生成方法与其它原理图方法相同 注意事项：
范围(scope)：整个项目 网络标号适用范围：全局有效
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第二十一页，课件共23页。
降低图纸复 杂度
便于阅读
提高设计效 率
电路功能分 块清晰
作用
自上而下 先总图后分图
自下而上 先分图后总图
编辑
方块电路
（图纸符号）
6
第六页，课件共23页。
有关层次原理图的一些概念
方块电路：它代表了本图下一层的子图，每个方块 电路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 方块电路。是层次原理图所特有的。
方块电路端口：它是方块电路所代表的下层子图与 其他电路连接的端口。通常情况下，方块电路端口 与和它同名的下层子图的I/O端口相连。
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第十三页，课件共23页。
自下而上设计层次原理图
先设计出下层模块的原理图，再由这些原理 图产生方块电路，进而产生上层原理图这样 层层向上组原理图设 计方法。
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第十四页，课件共23页。
步骤1 自下而上设计层次原理图---
1.绘制好层次原理图子图 2.在该设计数据库中建立一个新的原理图文件，
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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
8
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 ）
17
18
• 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。
10
11
图 层次电路图
12
• 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)。
13
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。
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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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Altium Designer 14原理图与PCB设计第4章 层次化原理图绘制[精]
![Altium Designer 14原理图与PCB设计第4章 层次化原理图绘制[精]](https://img.taocdn.com/s1/m/7b5c4c30a6c30c2259019e74.png)
图4-11 电源电路.SchDoc对应的方块图
第4章 层次化原理图绘制
(5) 重复上述的步骤，放置所有的模块电路原理图对应 的方块电路。放置好4个电路方块图，并用鼠标拖拽的方式 调整方块图的形状以及端口放置的位置，调整后如图4-12 所示。
(6) 设置方块电路图和电路端口的属性。 (7) 利用电气连接工具来连接各方块电路图，完成主电 路原理图的绘制，如图4-7所示。 3. 保存工程文件和原理图文件 保存工程文件和原理图文件，完成自下而上的层次化原 理图设计。
第4章 层次化原理图绘制 (2) 双击需要设置属性的电路方块图(或者在绘制状态下 按Tab键)，系统将弹出相应的电路方块图属性编辑对话框， 如图4-1所示。 在该对话框中可以设置方块图的位置、颜色、
大小、边框宽度、名称和文件名等属性。
第4章 层次化原理图绘制 图4-1 方块图属性对话框
第4章 层次化原理图绘制
第4章 层次化原理图绘制
2) 从模块原理图查看方块图 操作步骤： (1) 打开模块原理图文件。 (2) 执行菜单命令Tools >> Up/Down Hierarchy，或者单 击主工具栏上的 图标，光标变成十字形。 (3) 在模块原理图的端口上单击鼠标左键，则系统立即 切换到主原理图，该模块原理图所对应的方块图位于编辑窗 口中央。
第4章 层次化原理图绘制
第4章 层次化原理图绘制 图4-2 方块图对应的文件名对话框
第4章 层次化原理图绘制
根据上面的方法，将一个方块图的Designator文本框设 置为U_LCD1602显示电路、Filename文本框设置为LCD1602 显示电路.SchDoc。另外三个方块图的Designator文本框分别 设置为U_单片机最小系统电路、U_串口通信电路和U_电源 电路；Filename文本框分别设置为单片机最小系统电路 .SchDoc、串口通信电路.SchDoc和电源电路.SchDoc。设置 好相应的属性，如图4-4所示。
第4章 层次化原理图绘制
(5) 重复上述的步骤，放置所有的模块电路原理图对应 的方块电路。放置好4个电路方块图，并用鼠标拖拽的方式 调整方块图的形状以及端口放置的位置，调整后如图4-12 所示。
(6) 设置方块电路图和电路端口的属性。 (7) 利用电气连接工具来连接各方块电路图，完成主电 路原理图的绘制，如图4-7所示。 3. 保存工程文件和原理图文件 保存工程文件和原理图文件，完成自下而上的层次化原 理图设计。
第4章 层次化原理图绘制 (2) 双击需要设置属性的电路方块图(或者在绘制状态下 按Tab键)，系统将弹出相应的电路方块图属性编辑对话框， 如图4-1所示。 在该对话框中可以设置方块图的位置、颜色、
大小、边框宽度、名称和文件名等属性。
第4章 层次化原理图绘制 图4-1 方块图属性对话框
第4章 层次化原理图绘制
第4章 层次化原理图绘制
2) 从模块原理图查看方块图 操作步骤： (1) 打开模块原理图文件。 (2) 执行菜单命令Tools >> Up/Down Hierarchy，或者单 击主工具栏上的 图标，光标变成十字形。 (3) 在模块原理图的端口上单击鼠标左键，则系统立即 切换到主原理图，该模块原理图所对应的方块图位于编辑窗 口中央。
第4章 层次化原理图绘制
第4章 层次化原理图绘制 图4-2 方块图对应的文件名对话框
第4章 层次化原理图绘制
根据上面的方法，将一个方块图的Designator文本框设 置为U_LCD1602显示电路、Filename文本框设置为LCD1602 显示电路.SchDoc。另外三个方块图的Designator文本框分别 设置为U_单片机最小系统电路、U_串口通信电路和U_电源 电路；Filename文本框分别设置为单片机最小系统电路 .SchDoc、串口通信电路.SchDoc和电源电路.SchDoc。设置 好相应的属性，如图4-4所示。
实验9-自下而上层次原理图设计(II)
实验日期_______ 班级_______ 指导老师________ 姓名_______ 学号_______ 得分________实验九自下而上层次电路设计（II）一．实验目的1. 熟练掌握Altium Designer 21的基本操作；2. 掌握层次电路的绘制；3. 掌握端口的详细设置与编辑。
二．实验内容1. 绘制USB数据采集系统电路原理图。
三、实验步骤：（1）新建文件夹”实验九”；（2）选择file—new—PCB Project菜单命令，然后单击右键选择Save Project As菜单命令将新建的工程文件保存为：project 9- USB数据采集系统原理图.PrjPCB .（3）选择file—new—Schematic菜单命令，然后单击右键选择Save As菜单命令，将新建的原理图文件保存为”CPU.SchDoc”；设置图纸大小选择为A3。
用同样的方法，建立原理图文件：Sensor9-1.SchDoc、Sensor9-2.SchDoc、Sensor9-3.SchDoc .（4）绘制各个子原理图。
①根据每一模块的具体功能要求，绘制电路原理图。
例如：CPU模块主要完成主机与采集到的传感器信号之间的USB接口通信。
这里使用P80C51单片机来完成。
而三路传感器模块Sensor9-1、Sensor9-2、Sensor9-3则主要完成对三路传感器信号的放大和调整。
分别绘出4张原理图。
②放置各子原理图中的输入/输出端口。
例如：在原理图CPU.SchDoc中，三路传感器信号分别通过单片机P3口的3个引脚P3.0、P3.1、P3.2输入单片机中，是原理图CPU.SchDoc 与其他3个原理图之间的信号传递通道。
所以在这3个引脚处放置3个输入端口，名称分别为Port1、Port2、Port3。
除此之外，还要放置一个共用的接地端口GND。
放置输入/输出电路端口的电路原理图CPU.SchDoc如图9-1所示。
层次化原理图的设计
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。
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。
3.4 层次原理图之间的切换
第五章 层次原理图
自底向上的层次原理图的设计思路是：先绘制各子电路 图，再产生对应的方块电路图。 1 建立子电路图文件 ①利用前面的方法建立一个文件夹，并改名为Z80 ②在Z80文件夹下面，建立一个新的原理图文件 ③将系统文件名改为Memory.sch
④利用前面介绍的方法绘制子电路图，其中I/O端口利用以前 介绍的方法进行放原理图
第5章 层次原理图
第5章 层次原理图
第5章 层次原理图
第5章 层次原理图
• • • •
第5章 层次原理图
5.2 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。 下一级子 电路
主电路
子电路
第5章 层次原理图
1.主电路图 主电路图文件的扩展名是.prj。
第5章 层次原理图
第5章 层次原理图
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。 ③ 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。
第5章 层次原理图
二、 自底向上的层次原理图设计
第5章 层次原理图
2 根据子电路图产生方块电路图 ①在Z80文件夹下，新建一个原理图文件，并将文件名改为 Z80.prj。 ②打开Z80.prj文件。 ③执行菜单命令Design|Create Symbol From Sheet，系统弹出 Choose Document to Place对话框 ④选择准备转换为方块电路的原理 图文件名。如Memory.sch，Ok。 在放置好Memory.sch所对应的方 块电路中已包含Memory.sch中所有 的I/O端口，无需再进行放置。
④利用前面介绍的方法绘制子电路图，其中I/O端口利用以前 介绍的方法进行放原理图
第5章 层次原理图
第5章 层次原理图
第5章 层次原理图
第5章 层次原理图
• • • •
第5章 层次原理图
5.2 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。 下一级子 电路
主电路
子电路
第5章 层次原理图
1.主电路图 主电路图文件的扩展名是.prj。
第5章 层次原理图
第5章 层次原理图
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。 ③ 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。
第5章 层次原理图
二、 自底向上的层次原理图设计
第5章 层次原理图
2 根据子电路图产生方块电路图 ①在Z80文件夹下，新建一个原理图文件，并将文件名改为 Z80.prj。 ②打开Z80.prj文件。 ③执行菜单命令Design|Create Symbol From Sheet，系统弹出 Choose Document to Place对话框 ④选择准备转换为方块电路的原理 图文件名。如Memory.sch，Ok。 在放置好Memory.sch所对应的方 块电路中已包含Memory.sch中所有 的I/O端口，无需再进行放置。
第5章 层次化原理图设计
第5章 层次化原理图设计
• 内容提要：对应电路原理图的模块化设计，Protel 99 SE中提供了层 次化原理图的设计方法，这种方法可以将一个庞大的系统电路作为一 个整体项目来设计，而根据系统功能所划分出的若干个电路模块，则 分别作为设计文件添加到该项目中。这样就把一个复杂的大型电路原 理图设计变成了多个简单的小型电路原理图设计，层次清晰，设计简 便。 • 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。 学习要点： • 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 • 原理图中的查找与替换操作 • 打印报表输出
18．单击 按钮后，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， 如图5-12所示。用户可以看到，在该原理图中，已经自动放置好了与 4个电路端口方向一致的输入输出端口。 19．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“Cpu”子原理图的绘制。 20．使用同样的方法，重复步骤16～18，由顶层原理图中的另外3个方 块电路图“U-Sensor1”、“U-Sensor2”、“U-Sensor3”建立与其相对应 的3个子原理图“Sensor1.Sch”、“Sensor2.Sch”、 “Sensor3.Sch”，并且分别绘制出来。 这样就采用自上而下的层次电路图设计方法完成了整个USB数据集 系统的电路原理图绘制。
3．Protel 99 SE在工作区打开工程文件，并在工程文件中创建一个空的 “Document”文件夹。双击该文件夹，打开文件夹。
4．执行“Files”→“New”菜单命令，在打开的文件选择对话框中选择创 建“Schematic Document”文件，如图所示。单击确定后，在工作区 “Document”文件夹中创建一个原理图文件，默认文件名称为 “Sheet1.Sch”。双击该文件，即可进入原理图的编辑环境，如图所示。
• 内容提要：对应电路原理图的模块化设计，Protel 99 SE中提供了层 次化原理图的设计方法，这种方法可以将一个庞大的系统电路作为一 个整体项目来设计，而根据系统功能所划分出的若干个电路模块，则 分别作为设计文件添加到该项目中。这样就把一个复杂的大型电路原 理图设计变成了多个简单的小型电路原理图设计，层次清晰，设计简 便。 • 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。 学习要点： • 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 • 原理图中的查找与替换操作 • 打印报表输出
18．单击 按钮后，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， 如图5-12所示。用户可以看到，在该原理图中，已经自动放置好了与 4个电路端口方向一致的输入输出端口。 19．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“Cpu”子原理图的绘制。 20．使用同样的方法，重复步骤16～18，由顶层原理图中的另外3个方 块电路图“U-Sensor1”、“U-Sensor2”、“U-Sensor3”建立与其相对应 的3个子原理图“Sensor1.Sch”、“Sensor2.Sch”、 “Sensor3.Sch”，并且分别绘制出来。 这样就采用自上而下的层次电路图设计方法完成了整个USB数据集 系统的电路原理图绘制。
3．Protel 99 SE在工作区打开工程文件，并在工程文件中创建一个空的 “Document”文件夹。双击该文件夹，打开文件夹。
4．执行“Files”→“New”菜单命令，在打开的文件选择对话框中选择创 建“Schematic Document”文件，如图所示。单击确定后，在工作区 “Document”文件夹中创建一个原理图文件，默认文件名称为 “Sheet1.Sch”。双击该文件，即可进入原理图的编辑环境，如图所示。
第18讲 自下而上层次原理图设计
12.1.2 自下而上的层次电路图设计
教学目的及要求： 1. 了解层次原理图、模块，设计包含子图符号的父图 （方块图）、子图的含义 2. 了解“自上而下”和“自下而上”这两种层次电路 设计方法 3. 熟练掌握自下而上的层次原理图设计 教学重点、难点：自下而上的层次原理图设计
12.1.2 自下而上的层次电路图设计
图12-26子图4(Sub4.SchDoc)
图12-27子图5(Sub5.SchDoc)
5．完成子图3、子图4、子图5的方块图，如图12-28所示。
图12-28 上层方块库
6．再看图12-2，还有子图6的没有完成，子图6即可用自上 而下的方法完成，也可以用自下而上的方法完成。 （1）如果用自下而上的方法，放置完电路输入输出的端口 的电路如图12-29所示。 （2）单击Projects工作面板中Main_top.SchDoc文件的名称， 在工作区打开该文件，在主菜单中选择Design→Creat Sheet Symbol From Sheet or HDL命令，打开Choose Document to Place对话框。选择Sub6.SchDoc文件，然 后按OK按钮，即鼠标处“悬浮”着一个子图6的方块图。 在Main_top.SchDoc中的合适位置，按鼠标左键，放置好 方块图。放置好6个方块图的Main_top.SchDoc电路如图 12-30所示。
图10-32 显示方块图入口与端口之间匹配
9．选择File→Save All 命令，保存工程中的所有文件。 至此，采用自上而下、自下而上的层次设计方法设计电机驱 动电路过程结束。图12-2所示的电路原理图，可以用图 12-31所示的层次原理图代替，6个方块图分别代表6个子 图，它们的数据要转移到一块电路板里，设计PCB板的过 程与单张原理图差不多，唯一的区别是，编译原理图的时 候，必须在顶层。下面简单介绍设计电机驱动电路的PCB 板过程。
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
第6章 层次式原理图设计
(1)顶层原理图 顶层原理图的主要组成元素不是具体的元件，而是代表子原理图或HDL
文件的【页面符】以及表示连接关系的【添加图纸入口】，如图所示。
• 页面符：是子原理图或HDL文件在顶层原理图中的表示。相应的【页面符标识 】以及【子原理图文件名】是其属性参数，可以在编辑时加以设置。
• 图纸入口：是放置在页面符内部，用来表示连接关系的电路端口，与在子原理 图中有相同名称的输入/输出端口相对应，以建立起不同层次间的信号通道。
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（10）双击所放置的图纸入口（或在放置状态下， 按Tab键），在打开的Properties面板可以设置图纸 入口的相关属性
（11）设置完毕，关闭对话框。
（12）连续操作，放置所有的图纸入口，并进行 属性设置。调整图表符及图纸入口的位置，最后 使用导线将对应的图纸入口连接起来，完成顶层 原理图的绘制，如图所示。
按钮后，对话框关闭。在编辑窗口中生
成了一个图表符符号，随着光标的移动而移动。选择适当位置，单击鼠标左键，即可将该
图表符放置在顶层原理图中
由子原理图生成的图表符
④按照同样的操作，由另外的2个子原理图生成对应的图表符
10
⑤双击所生成的图表符，打开Properties面板，在面板 中可以设置颜色、标识等Sheet Symbol属性
层次式原理图设计的基本思想是将整体系统按照功能分解成若干个逻辑互联的 模块，每一模块能够完成一定的独立功能，具有相对独立性，可以是原理图，也可 以是HDL文件，可以由不同的设计者分别完成。这样，就把一个复杂的大规模设计 分解为多个相对简单的小型设计，整体结构清晰，功能明确，同时也便于多人共同 参与开发，提高了设计的效率。
具体来说，就是首先完成底层模块的设计，比如先绘制各个子原理图等，而后 再通过顶层原理图建立起彼此之间的连接。
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图11-26子图4(Sub4.SchDoc)
图11-27子图5(Sub5.SchDoc)
5．完成子图3、子图4、子图5的方块图，如图11-28所示。
图11-28 上层方块库
6．再看图11-2，还有子图6的没有完成，子图6即可用自上 而下的方法完成，也可以用自下而上的方法完成。
（1）如果用自下而上的方法，放置完电路输入输出的端口 的电路如图11-29所示。
图11-21 Port Properties对话框
（5）按步骤（4）放置端口:+5V、SGND、S5，这3个端口的 I/O Type都选择“Unspecified”。放置完端口的电路图如 图11-22所示。
图11-22 放置端口的电路图
2．从下层原理图产生上层方块图
（1）如果没有上层电路图文档，就要产生一张电路图文档。方法：单击主 菜单“File”→“New”→“Schematic”命令新电路图文档。在本例中，已有主 电路图文档“Main_top.SchDoc”，所以用步骤(2)，打开它即可。
（1）启动Altium Designer，打开上一
节中创建的上层原理图文件
“Main_top.SchDoc”。
（2）单击主菜单
“File”→“New”→“Schematic”命令新
建一个默认名称为“Sheet1.SchDoc”
的空白原理图文档。将它另存为
图11-19 新建Sub3.SchDoc
“Sub3.SchDoc”（ 如图11-19所示）。
（3）在“Sub3.SchDoc”原理图文档中绘制如图11-20所示的 电路。
图11-20 子图3（Sub3.SchDoc）
（4）在“Sub3.SchDoc”电路图中放置与其它电路图连接的输入/ 输出端口，鼠标单击工具栏中按钮“ ”（或在主菜单栏选 “Place”→“Port”），鼠标上“悬浮”着一个端口，按TAB键弹 出“Port Properties”对话框，如图11-21所示，在“Name”编 辑框输入端口的名字：“IN_5”,“I/O Type”编辑框选择 “Unspecified”，按OK按钮，在需要的位置放置端口即可。
11.1.2 自下而上的层次电路图设计
Altium Designer还支持传统的自下而上的层次电路 图设计方法，本节将采用图11-2所示的子图3、子图4、子 图5，练习自下而上的设计方法，为电机驱动电路添加电 源。
1．完成各个子电路图（如：sub3.schdoc、sub4.schdoc、 sub5.schdoc），并在各子电路图中放置连接电路的输入/ 输出端口，
块图放置好（如图11-25所示）。
图11-24鼠标处“悬浮”的方Байду номын сангаас图符号 号
图11-25 放置好的方块图符
3．重复以上步骤完成子图 4(Sub4.SchDoc)及子图4的 方块图，完成子图 5(Sub5.SchDoc)及子图5的 方块图。
4．完成后的子图 4(Sub4.SchDoc)，子图 5(Sub5.SchDoc)的电路图 如图11-26，11-27所示。
图11-29子图6（Sub6.SchDoc）
图11-30放置完6个方块图的Main_top.SchDoc上层原理图
7．在主电路图(Main_top.SchDoc)内连线，在连线过程中，可以用鼠标 移动方块图内的端口（端口可以在方块图的上下左右四个边上移动）， 也可改变方块图的大小，完成后的主电路图(Main_top.SchDoc)如图 11-31所示。
（2）单击“Projects”工作面板中“Main_top.SchDoc”文件 的名称，在工作区打开该文件，在主菜单中选择 “Design”→“Creat Sheet Symbol From Sheet or HDL”命 令，打开“Choose Document to Place”对话框。选择 “Sub6.SchDoc”文件，然后按OK按钮，即鼠标处“悬浮” 着一个子图6的方块图。在“Main_top.SchDoc”中的合适 位置，按鼠标左键，放置好方块图。放置好6个方块图的 “Main_top.SchDoc”电路如图11-30所示。
（2）单击“Projects”工作面板中“Main_top.SchDoc”文件的名称，在工作 区打开该文件。注意：一定要打开该文件，并在打开该文件的窗口下，执 行步骤（3）。
（3）在主菜单中选择“Design”→“Creat Sheet Symbol From Sheet or HDL” 命令，打开如图11-23所示的“Choose Document to Place”对话框。
注意在设计层次原理图的每张子电路图时，必须把每 个元件的封装选择好，这样便于设计PCB板。
图10-32 显示方块图入口与端口之间匹配
9．选择“File”→“Save All”命令，保存项目中的所有文件。
至此，采用自上而下、自下而上的层次设计方法设计电机驱 动电路过程结束。图11-2所示的电路原理图，可以用图 11-31所示的层次原理图代替，6个方块图分别代表6个子 图，它们的数据要转移到一块电路板里，设计PCB板的过 程与单张原理图差不多，唯一的区别是，编译原理图的时 候，必须在顶层。
图11-31 绘制完成的上层方块图
8．检查是否同步，也就是方块图入口与端口之间是否匹配，选择菜单
“Design”→“Synchronize Sheet Entries and Ports”命令，如果方 块图入口与端口之间匹配，则显示对话框“Synchronize Ports to Sheet Entries In 层次原理图设计.PrjPCB”，告知“All Sheet symbols are matched”，如图10-32所示。
图11-23 “Choose Document to Place”对话框
（4）在 “Choose Document to Place”对话框中选择 “sub3.SchDoc”文件，单击“OK”按钮，回到 “Main_top.SchDoc”窗口中，鼠标处“悬浮”着一个方块 图，如图11-24所示，在适当的位置，按鼠标左键，把方