《protel 2004設計及應用基礎教程與上機指導》第5章層次式電路設計

1、Protel 2004設計及應用基礎教程與上機指導,劉文濤 編著,第5章 層次式電路設計,教學提示：對于較大、較復雜的電路圖來說，最好以模塊的方式進行設計，這就須要以層次式電路圖的方式來管理。繪制層次式的電路圖可以從很大程度上將電路的功能模塊分解得比較清晰，便于工作人員隨時檢查電氣連接以及修改電路。本章將介紹層次式電路圖的設計方法。,教學目標：通過本章的學習，能夠幫助用戶熟練和鞏固Protel 2004層次式電路圖的基本知識和操作，

2、并能將一個較大的電路圖設計成為一個模塊式的、具有層次的電路圖。,5.1 層次式電路圖的概念,層次式電路圖按照電路的功能劃分，以電路方框圖代表一個功能。所以在電路圖中，將可以看到許多電路方框圖，很容易看懂這個電路圖的全局結構；如果想進一步了解細節(jié)，看某個電路方框圖的電路，也可以進入該電路方框圖，看一下局部。當然，如果電路方框圖內的電路還是很復雜，則還可以繼續(xù)以方框圖代替一部分功能，這樣一層一層地分析下去，這就是層次式電路圖。,5.1 層次

3、式電路圖的概念,舉一個兩層的結構，在根層電路圖里有11個電路方框圖的實例。,,5.1 層次式電路圖的概念,在根層電路圖中，有11個電路方框圖，分別代表各個局部電路圖。可以把上面的圖局部放大一下，通過項目管理器看一下其中232串口電路方框圖,,5.1 層次式電路圖的概念,在232電路方框圖電路圖與根層電路圖之間聯絡的通道。232電路方框圖中的TXD、RXD，對于根層電路圖分別連接到8051的TXD、RXD管腳。將根層電路的232電路局部放

4、大，它們是完全對應的 .,,5.2 層次式電路圖的操作,這節(jié)介紹層次電路圖組件的操作。,,5.2.1 電路方框圖5.2.2 電路方框圖I/O口5.2.3 I/O端口,5.2.1 電路方框圖,1. 電路方框圖的結構 電路方框圖(Sheet Symbol)是層次式電路圖的主要組件，可以代表某個功能，電路方框圖的結構,電路方框圖上有三個電路方框圖I/O口，顯然要先放置電路方框圖，再放置電路方框圖I/O口；上面的U_NBT_

5、RS_232是電路方框圖的名稱，NBT_RS_232.SCHDOC是該層電路圖的文件名。,5.2.1 電路方框圖,2. 放置一個電路方框圖 (1)在原理圖編輯環(huán)境下，選擇Place | Sheet Symbol命令，即進入放置電路方框圖狀態(tài)，鼠標指針上出現一個大十字，同時多出一個虛線矩形。,5.2.1 電路方框圖,(2) 按Tab鍵，打開其屬性編輯對話框，對其進行屬性設置。,(3) 在設置完之后，關閉對話框，將鼠標指

6、針移動到要放置方框圖的位置。單擊完成第一點的定義；隨即將鼠標指針移到對角，大小合適后，單擊完成定義。,(4)放置好的一個電路方框圖,5.2.2 電路方框圖I/O口,電路方框圖的I/O口相當于元件的管腳?，F在在剛才建立的電路方框圖上，放置幾個電路方框圖I/O口。,(1)選擇Place | Add Sheet Entry命令，即進入放置電路方框圖I/O口狀態(tài)。這時，要先用鼠標指針點取所要放置電路方框圖I/O口的電路方框圖。然后，鼠標指針上

7、出現一個I/O口隨鼠標移動，但只能在方框圖的左邊框或右邊框上移動。,5.2.2 電路方框圖I/O口,(2) 按Tab鍵，打開其屬性編輯對話框 。 Name：本下拉列表框指定該電路方框圖I/O口的名稱。 I/O Type和Style：這兩欄和前面講過的I/O端口的屬性設置是一樣的。 Side：設置要把I/O口放置在電路方框圖的左邊還是右邊。 Position：本欄設置要把I/O口放置在電路方框圖的位置。,5.2.3 I/O端口,把

8、電路方框圖上的I/O口叫做電路方框圖I/O口，與內層電路上的I/O口相對應，這里內層電路上的I/O口必須要和電路方框圖中的I/O口相對應。為了保證這一點，Schematic提供了直接從根電路的電路方框圖中產生內層電路I/O口的命令。,(1)選擇Design|Creat Symbol From Sheet，屏幕出現如圖所示的對話框。,選擇好文件以及符號后，單擊OK按鈕，出現詢問對話框。,5.2.3 I/O端口,(2)這個對話框問在要產生

9、的電路圖中，其I/O端口的信號方向于相對的電路方框圖中I/O口的信號方向是否相反。如果按Yes，則表示要相反的方向，例如相對于輸入型的I/O口，就產生一個同名稱的輸出型的I/O口；相對于輸出型的I/O口，則產生一個同名稱的輸入型的I/O口；而對無方向和雙向的I/O口沒有影響。如果按No按鈕，表示要采用相同的方向。,(3)這樣在根電路圖的內層電路中產生了一個新的電路圖，該電路圖的名稱是剛才選擇的電路方框圖屬性中的電路圖文件名，該電路圖上

10、有幾個I/O口，如圖所示。,5.3 層次式電路圖的操作,在實際的電路圖設計中，可以從系統(tǒng)開始，先建立各個子系統(tǒng)，再建立各個功能模塊，最后再建立基本的功能模塊。也可以從最基本的功能模塊入手一層一層的往上搭，最后建立系統(tǒng)原理圖。 這里把前者稱為自上而下的方法，后者成為自下而上的方法。,,,5.3.1 由上而下的方法,(1) 首先繪制根層電路圖的主要電路。,5.3.1 由上而下的方法,(2)主要的電路畫好后，選擇Place | Sh

11、eet Symbol命令，開始放置電路方框圖。按Tab鍵，對其屬性進行設置，在Filename文本框中輸入Memory.schdoc、在Name欄輸入Memory。,5.3.1 由上而下的方法,(3)關閉對話框，選擇好放置的位置，然后單擊，拉開方框圖。,(4)然后放置電路方框圖I/O口。選擇Place | Add Sheet Entry命令，鼠標指針上出現一個I/O口，隨鼠標指針在方框圖的左邊框或右邊框上移動。按Tab鍵，設置其屬性，在

12、Name欄輸入A[0…]、I/O Type欄中指定為Input、Style欄指定為Left。,5.3.1 由上而下的方法,(5) 關閉設置對話框，然后按左鍵，即可放置一個電路方框圖I/O口。這時，仍在電路方框圖I/O口狀態(tài)，可以按(4)～(5)的步驟，放置其他的I/O口。 （6）放置完畢后，按Esc鍵結束放置。,5.3.1 由上而下的方法,(7)按圖中的連接方式，將各I/O口與根層電路連接，然后保存。 (8)選擇Des

13、ign | Creat Symbol From Sheet命令，然后把鼠標指針指向上面的電路方框圖，單擊，屏幕出現詢問對話框。這個對話框問在產生的電路圖中，其I/O端口的信號方向于相對的電路方框圖中I/O口的信號方向是否相反。在此采用相同的方向，單擊NO按鈕。,(9)查看項目管理器，在這個新的電路圖中，還自動放置了下拉I/O端口。,5.3.2 繪制下層電路,(1)首先繪制232電路圖。如圖所示。然后還要放置I/O口，如表所示列出來要放

14、置的一些I/O口的資料。,5.3.2 繪制下層電路,(2) 接著就可以按照根層電路圖，完成其余的布線工作了。 (3) 畫完電路圖之后，要做ERC檢查。對于沒有連接的輸入管腳，將會出現錯誤信息；不過，不一定每個輸入型管腳都被用到，所以沒有連接的輸入型管腳不一定就是錯的。但是程序并不知道這種情況，所以要 放置一個【不做ERC檢查】的符號，讓程序知道這個地方不是錯誤。 放置這個符號，要使用Place菜單下的Direct

15、ives下面的No ERC命令，啟動這個命令，進入放置狀態(tài)，放一個符號在這個管腳就可以了。,5.4 重復性層次式電路圖,通常在層次式電路圖中，電路方框圖和內層電路圖的關系是一對一的，也就是一張電路方框圖對應一張電路圖，但也有多個電路方框圖對應一張電路圖。這就是重復性層次式電路圖。,,,5.4 重復性層次式電路圖,這張電路圖里，只要畫三張電路圖，就相當于五張電路圖。因為另外兩張是重復的。我們舉個例子，只要畫出下面三張電路圖，則整個電路圖就

16、形成了。如下圖。,,,5.5 各層電路圖間的切換,這里介紹從個層圖之間的切換方法。主要有兩種：從母圖切換到子圖，從子圖切換到母圖 。,,,從母圖切換到子圖的操作，必須保證當前的編輯文件就是母原理圖；從子圖切換到母圖 ，也必須在子原理圖文件內執(zhí)行操作。 以下兩個小節(jié)講述怎樣切換。,5.5.1 從母圖切換到子圖,(1)選擇Tools | Up/Down Hierarchy命令，或者單擊標準工具欄內的 按鈕，此時，鼠標

17、指針將變成十字形狀。移動鼠標指針到母圖內的某個子圖模塊中央位置，如圖所示。,(2)單擊即可切換到子圖的顯示狀態(tài)。而且，此時的顯示狀態(tài)是以最大模式顯示的，如圖所示。,5.5.2 從子圖切換到母圖,(1)選擇Tools | Up | Down Hierarchy命令，或者單擊標準工具欄內的按鈕，此時，鼠標指針將變成十字形狀。 (2) 將鼠標指針指向某個輸入/輸出端口，單擊，如圖所示。,(3)隨后，屏幕上就會以最大顯示模式顯示出

18、輸入/輸出端口所對應的子圖入口，如圖所示。,5.6 文本編輯器,在電路圖設計的后續(xù)工作里，文本編輯器扮演著很重要的角色。一個完整的電路軟件，當然要附帶文本編輯器，而所附帶的文本編輯器也必然對這個電路軟件提供特殊的服務，所以在Protel中，當在電路圖制作過程中產生了某些結果時，將自動開啟文本編輯器，并展示這些結果。,,,5.6.1 進入文本編輯器 5.6.2 主工具條 5.6.3 設計管理器的頁,5.6.1 進入文本編輯器

19、,Protel 2004是把所有屬于一個項目的文件，不管是何種類型，都集中到一個數據庫文件中。所以，可以在一個數據庫文件中，新建一個文本文件。先開啟一個數據庫文件，然后再選擇File | New命令，出現如圖所示的要求選擇文件類型的子菜單。,5.6.1 進入文本編輯器,指定文件類型為Text Document，隨即在文件夾中產生一個文本文件類型的圖標，文件名是Doc1，然后可以更改文件名，或者雙擊這個文件進入文本編輯器，如圖所示。,5.

20、6.2 主工具條,主工具條中的功能，大部分前面?zhèn)兌加眠^了，不過這里的剪切、粘貼等是對文本來說的。另外還有一個按鈕，這個按鈕的功能是交叉參考。例如現在正在編輯某電路圖的網絡表或者元件表，同時也開啟這個電路圖。如果選取某個元件的元件序號，再按這個按鈕，則在電路圖的窗口里，將立即切換到該元件上；同樣，如果在電路圖的窗口里，按這個按鈕，再選擇某元件，則在網絡表或元件表的窗口里，將跳到該元件上，其元件序號自動反白。,5.6.3 設計管理器的頁,設

21、計管理器的Browse Text頁是文本瀏覽器，如圖所示。,當要尋找某個文字時，則在第Search Text文本框中輸入要查找的文字，再單擊Search按鈕，即可開始搜索該字符串；第二個欄記錄我們曾經查找文字的記錄；第三個欄則是找到相符文字的位置。如圖所示。,5.7 編譯工程及查錯功能,畫好了一張電路圖，在要制作PCB板之前，通常都要檢查一下，看電路圖有沒有畫錯。當然，如果只是靠人工檢查，那很麻煩，最重要的是很難檢查出電氣錯誤，因此，就

22、要靠程序幫我們檢查了，Protel提供的電氣檢查叫做ERC(Electrical Rule Check)。 在Protel 2004中，可以通過編譯來發(fā)現那些顯而易見的錯誤。不過編譯功能也有它工作的盲區(qū)，對于那些深層次的錯誤，比如元件連接不當或者隱含管腳的連接就無能為力了。,,5.7.1 編譯前設置工程參數,編譯工程之前，有必要先對工程選項進行必要的設置，以確定編譯時Protel 2004需要做的工作。 選

23、擇Project | Project Options命令，打開如圖所示的對話框。,這個對話框主要要求設置檢查的項目和范圍、設定電路檢查連接的規(guī)則等 。,5.7.2 編譯工程及檢查系統(tǒng)錯誤,使用編譯工程以及檢查電氣連接的功能來保證電路設計 的正確性。如果在設計的時候，R4的其中一個管腳沒有連接。那么，使用工程檢查就可以發(fā)現這個錯誤。,5.8 生成報表和編譯工程,在電子產品的設計過程中，設計者常常需要掌握整個工程中的元件類別和總數，以利于校

24、對和存檔。對于一個大型的工程，元件的種類雜、數目多，人工統(tǒng)計元器件的信息很困難。Protel 2004提供了功能強大的報表功能，電子設計人員可以方便的利用它生成各種不同類型的報表，可以輕松地完成這一工作。,,,5.8.1 生成元件清單表,元件清單表主要用于統(tǒng)計出一個電路原理圖或一個工程中的所有元器件。包括名稱、序號、封裝形式等信息以便用戶購買和檢查核對。,(1) 打開原理圖，打開該工程中的任意一張原理圖。 (2) 執(zhí)行元件清單列表

25、命令。 選擇Reports | Bill of Materials(報告|元件清單)命令，此時系統(tǒng)彈出如圖所示的元件清單對話框。,5.8.1 生成元件清單表,元件清單表主要用于統(tǒng)計出一個電路原理圖或一個工程中的所有元器件。包括名稱、序號、封裝形式等信息以便用戶購買和檢查核對。,(1)打開原理圖，打開該工程中的任意一張原理圖。 (2) 執(zhí)行元件清單列表命令。 選擇Reports | Bill of Material

26、s(報告|元件清單)命令，此時系統(tǒng)彈出如圖所示的元件清單對話框。,5.8.1 生成元件清單表,(3) 生成報表 可以導出Excel報表 ，還可生成元件清單表,5.8.2 生成層次結構表,層次結構表用于察看層次電路圖中圖紙之間的層次關系。 (1) 打開原理圖，打開該工程中的任意一張原理圖。 (2) 編譯工程，執(zhí)行菜單命令Project | Compile PCB Project。 (3) 選擇Re

27、port | Report Project Hierarchy(報表 | 工程層次表)命令，生成層次結構表。,5.8.3 生成交叉參考表,(1)打開原理圖，打開該工程中的任意一張原理圖。,(2) 編譯工程。 選擇Reports | Component Cross Reference(報表 | 元件交叉參考表)命令，隨后Protel 2004會掃描所有圖紙，生成元件引用參考報表，如圖所示。,5.8.4 生成端口交叉參考表,端口交