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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。
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。
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。
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。
