多图纸电路图的设计.ppt

第6章 多图纸电路图的设计 本章学习目标 本章主要以实例 介绍多图纸电路图的绘制方法 以达到以下学习目标 理解平坦式电路图的概念与掌握其绘制方法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 6 1平坦式电路图 放置端点接器状态 端点接器属性对话框 颜色设定对话框 箭头样式 平坦式电路图设计示范 信号连接示意图 电源电路 POWER SchDoc CPU部分 CPU SchDoc 存储电路 MEMORY SchDoc 6 2层次原理图的基本概念 6 2 1层次原理图设计必要性对于复杂庞大的电路系统 如大屏幕高清晰数字电视机等 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 6 2 2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 将复杂电路进行模块化的划分 各电路模块可以在原理图中表示为电路方块图 各方块图之间的信号通过方块图的进出点和电路输入输出点来实现的一种模块化的电路设计方法 因此 正确地定义和管理电路方块图 方块图进出点和电路输入输出点是层次电路图设计的关键 电路方块图是整个电路设计的一部分 它包含了一部分电路 在这部分电路中定义了与其他电路部分的输入输出点 其对应的电路方块图中也定义了与电路输入输出点同名的方块图信号进出点 所有同名的电路输入输出点和方块图进出点在整个电路设计中都是电气连接的 如图所示是层次电路设计的演示图 在该图中包含了两个电路方块图 每个电路方块图都对应相应的电路 注意电路演示图中电路输入输出点和方块图进出点之间的关系 层次式电路图示意图 6 2 3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 电路方块图属性对话框 参数页 放置一个电路方块图 电路方块图进出点属性对话框 新增电路方块图进出点 输入输出端口属性对话框 信号连接示意图 电源电路 POWER SchDoc CPU部分 Ch SchDoc 存储电路 MEMORY SchDoc 启动由上而下命令 產生POWER SchDoc內層電路 产生MEMORY SchDoc内层电路 自动换边 启动编译命令 完成编译 讯息面板 启动由下而上命令 指定所产生的电路方块图的电路图 产生MEMORY SchDoc内层电路 POWER SchDoc電路方块图之属性对话框 指定所产生的电路方块图的电路图 产生电路方块图 调整电路方块图 指向所要追踪的端点连接器 漫遊到端点連接器的另一端 指向所要进入內层的电路方块图 进入內层电路 跳至电路方块图 平坦式电路图设计练习图一 平坦式电路图设计练习图二 平坦式电路图设计练习图三 层次式电路图设计练习图一 层次式电路图设计练习图二 层次式电路图设计练习图三 1 方块电路 在主电路图中为了表示各子原理图之间的连接关系 需要有代表各子原理图的符号图形 这就是方块电路 如图所示 一个方块电路代表一张子原理图 如图中的方块电路代表子原理图 display SchDoc 方块电路端口 方块电路名称 方块电路代表的原理图文件 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 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 如下页图所示为单片机多路数据采集系统主原理图中各方块电路的组成和连接关系图 单片机多路数据采集系统主原理图中各方块电路的组成和连接关系图 各方块电路的组成和连接关系 图中方块电路端口较多 端口组P1 0 7 送往显示模块子原理图display SchDoc作为数码管的段显示控制 端口组P3 0 5 送往显示模块子原理图display SchDoc作为数码管的位显示控制 端口组A 0 15 为地址总线 端口组D 0 7 为数据总线 端口INT1为中断信号输入端口 RD WR为存储器和AD转换器的读 写控制线 分别送往AD转换模块子原理图AD SchLib和存储器模块子原理图Memory SchLib ALE端口为AD转换器提供时钟信号 4 方块电路与子原理图的对应关系和连接 6 2层次性原理图的设计方法 根据原理图的层次结构 层次性原理图的设计方法分为二种 一种为从上向下设计的方法 即先绘制主原理图中的方块电路 然后由方块电路产生各自的子原理图 然后分别绘制各子原理图的具体电路 另一种方法的绘制顺序刚好相反 为由下往上设计的方法 即先设计好各子原理图 然后由各子原理图产生主原理图中的方块电路 单片机多路数据采集系统层次性原理图设计方法 本章将采用从上向下设计的方法绘制单片机多路数据采集系统的层次性原理图 该系统由主原理图Parent SchLib和五个子原理图组成 分别为显示模块子原理图display SchDoc CPU模块子原理图CPU SchLib AD转换模块子原理图AD SchLib 存储器模块子原理图Memory SchLib 以及电源模块子原理图Power SchLib 原理图之间的层次结构如下页图所示 单片机多路数据采集系统层次性原理图结构 6 2 1从上而下设计层次原理图 从上向下设计的方法 即先绘制主原理图中的方块电路 然后由方块电路产生各自的子原理图 然后分别绘制各子原理图的具体电路 下面介绍具体的绘制过程 1 创建工程文件和主原理图文件 根据前面章节介绍的方法 建立工程文件 多路单片机数据采集器 PRJPCB 并新建原理图文件 保存为Parent SchLib 作为主原理图 如图所示 采用从上向下设计层次性原理图 各子原理图虽然可以由方块电路产生 但主原理图必须由用户新建 2 绘制方块电路符号 新建主原理图后 就可以在主原理图中放置代表各子原理图模块的方块电路 下面以绘制显示模块方块电路为例讲解具体方法 1 设置方块电路属性 选择原理图工具中的绘制方块电路按钮 光标变为十字型 并带出一个方块电路的虚影轮廓 如图所示 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 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 Filename 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 Filename 输入 display SchDoc 表示显示模块 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的绘制 3 绘制其它方块电路 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 1 确定方块电路端口要放置在哪个方块电路 选择原理图工具中的绘制方块电路端口按钮 出现十字型光标 将光标移到要放置端口的方块电路FK1中的放置位置 单击鼠标左键 在光标下出现方块电路端口的虚影轮廓 如图所示 2 设置方块电路端口属性 方块电路端口属性对话框中主要的属性有 Name 方块电路端口的名称 一般由字母和数字组成 注意 1 如果端口接的是总线 则端口名称后接中括号和数字表示端口组 如端口组P1 0 7 表示端口P10 P17 2 对于单片机的总线和引脚连接 端口名称中不允许出现 等 如引脚P3 1只能命名为 P31 方块电路端口属性对话框中主要的属性有 I OType 端口信号输入 输出类型 即指定端口中信号的流向 有如下几个选项 Unspecified 不确定 Input 输入 Output 输出 Bidirectional 双向 Style 方块电路端口的箭头方向 一般用于指明端口中信号的流向 是端口信号输入 输出类型的外在表现形式 有如下几种类型 None Horizontal 水平方向没有箭头 Left 箭头向左 Right 箭头向右 Left Right 左右双向 None Vertical 垂直方向没有箭头 Top 箭头向上 Bottom 箭头向下 Top Bottom 上下双向 根据实际需要 本例FK1中要添加的端口连线为总线 且连接的为单片机的P1端口 所以 Name 属性栏设置为端口组 P1 0 7 表示该端口组包含P10 P17八个端口 而该端口将信号送入方块电路中控制数码管的各段 所以 I OType 中设置为 Input 输入类型 而 Style 栏设置为 Left 4 连接方块电路端口 添加网络标号 放置了方块电路端口 只是为方块电路之间的连接提供了通道 但还必须根据电路原理用导线或总线将各端口连接起来 绘制导线和总线的方法前面章节已有介绍 请参考前面章节 同时还要为各连接导线添加网络标号 一般网络标号的名称和方块电路端口名称取得一致 连接好导线并添加了网络标号的方块电路端口如下页图所示 至此主原理图绘制完成 绘制连接导线 或总线 并添加网络标号 5 产生并绘制显示模块子原理图 完成主原理图的绘制后 就可以由各方块电路产生各自相应的子原理图 下面以产生显示模块子原理图display SchDoc为例 介绍由方块电路产生子原理图的方法 1 由方块电路产生子原理图菜单 2 是否反转端口的输入 输出方向 弹出如图所示的是否反转端口的输入 输出方向对话框 点击 NO 按钮不反转端口的输入 输出方向 3 产生新的子原理图display SchDoc 如图所示 同时还自动产生了与方块电路端口属性一致的原理图端口 原理图端口 绘制显示模块子原理图display SchDoc 绘制过程中注意以下几点 1 将端口组P1 0 7 和P3 0 5 用总线引出 并连接到其它元件引脚 并分别为总线添加网络标号P1 0 7 和P3 0 5 为各总线分支也添加相应的网络标号 2 数码管DLEE1 DLED4采用第三章自制的原理图元件 因此必须先将该原理图库 自制原理图库 Schlib 添加到库文件面板 4 产生并绘制CPU模块子原理图 绘制过程中注意以下几点 1 元件U2为CPU 型号为89C51 它属于8051系列的单片机 原理图符号和8031一致 可以在库中查找到8031的原理图符号并放置在图纸中 2 元件Y1为晶体振荡器 位于MiscellaneousDevices IntLib集成元件库 原理图元件名称为 XTAL 3 元件S1为按键开关 也位于MiscellaneousDevices IntLib集成元件库 原理图元件名称为 SW PB 4 连线中注意图中端口较多 端口组P1 0 7 送往显示模块作为数码管的段显示控制 端口组P3 0 5 送往显示模块子原理图display SchDoc作为数码管的位显示控制 端口组A 0 15 为地址总线 端口组D 0 7 为数据总线 端口INT1为中断信号输入端口 RD WR为存储器和AD转换器的读 写控制线 分别送往AD转换模块子原理图AD SchLib和存储器模块子原理图Memory SchLib ALE端口为AD转换器提供时钟信号 5 产生并绘制AD转换模块子原理图 绘制过程中注意以下几点 U5为反相器4069 U4为二输入与门74LS08 它们都是数字集成电路 可以利用查找元件的方法找到 但数字电路的原理图元件和放置方法比较特殊 AD转换器ADC0809可以用查找的方法找到 可能不同公司提供的原理图元件管脚的排列方式不同 不一定强求完全和原图完全相同 6 产生和绘制存储器模块子原理图 绘制过程中注意 绘制过程中注意RAM存储器U7 26256 在原理图库中查找不到 但可以找到ROM存储器M27256 25F1 M27256与26256唯一的不同在于第1管脚的名称 ROM存储器M27256第1管脚为编程管脚 VPP 而RAM存储器26256第1管脚为写管脚 所以可以采取前面所讲的在原理图直接修改管脚的方法修改 7 产生绘制电源模块子原理图 6 2 2从下而上设计层次原理图 本节将介绍采用从下而上的方法绘制单片机电机控制系统原理图 该系统由主原理图 电机控制主电路 SchLib 和三个子原理图组成 分别为CPU模块子原理图 电机控制CPU SchLib 直流电机控制模块子原理图 直流电机控制 SchLib 步进电机控制模块子原理图 步进电机控制 SchLib 单片机电机控制系统层次原理图结构图 从下而上绘制层次原理图的步骤 采用从下而上的方法绘制层次原理图的步骤 先分别绘制各子原理图 然后由各子原理图产生主原理图中的方块电路 最后完成方块电路之间的连线 下面以绘制单片机电机控制系统层次原理图为例 介绍从下而上绘制层次原理图的具体步骤 1 绘制CPU模块子原理图 新建一个工程文件 并保存为 层次电路电机控制 PRJPCB 在其下面新建并绘制CPU模块子原理图 电机控制CPU SchLib 电机控制CPU SchLib 放置原理图电路端口 使用原理图工具中的原理图电路端口工具绘制 注意和方块电路端口工具相区别 它的属性对话框如图所示 其参数含义和设置方法却和方块电路端口基本相同 2 绘制直流电机控制模块子原理图 3 绘制步进电机控制模块子原理图 4 新建主原理图 并产生各子原理图的方块符号 执行 Design CreateSymbolFormSheet 从子原理图产生原理图符号菜单命令 弹出如图所示的选择子原理图对话框 选择要产生原理图符号的子原理图 如图中选择 电机控制CPU SchLib 点击 OK 按钮 产生的电机控制CPU模块原理图符号 弹出右图所示的是否反转端口的输入 输出方向对话框 点击 NO 按钮不反转端口的输入 输出方向 从而产生了电机控制CPU模块的原理图符号 并放置到主原理图的合适位置 如图所示 产生直流电机控制模块步进电机控制模块的原理图符号 5 完成方块电路符号之间的连接 6 2 3利用导航栏实现层次性原理图之间的转换 层次性原理图之间的转换是指从主原理图切换到某方块电路对应的子原理图上 或者从某一子原理图回到其主原理图对应的方块电路图中 此时可以利用ProtelDXP提供的导航栏实现 打开导航栏 如果导航栏没有打开 可以执行菜单命令 View 视图 WorkspacePanels 工作区面板 Navigator 导航栏 打开如图所示的导航栏 6 2 4编译层次性原理图 在图中点击 Compile 编译按钮 对层次性原理图进行编译 这也是编译原理图的另一种方法 6 2 5实现层次性原理图之间的转换 层次性原理图经过编译后 将在导航栏中显示出层次性电路的层次结构 主原理图位于最上层 其下部是并列的四个子原理图 可以分别点击各原理图名称实现原理图之间的切换 1 从主原理图的方块电路转换到子原理图 点击 Hierarchy 按钮 光标变为十字型 在主原理图中单击子原理图相应的方块电路 即可打开方块电路对应的子原理图 2 从子原理图转换到主原理图 点击 Hierarchy 按钮 光标变为十字型 单击子原理图中的某一个原理图电路端口 编辑器将自动切换到主原理图中 且光标停留在子原理图电路端口对应的方块电路端口上 上机实训绘制数码抢答器层次性原理图 1 上机任务利用从上而下绘制层次性原理图的方法绘制数码抢答器原理图 其整体电路图如图所示 要求按照图中虚线框所示分模块绘制成层次原理图 2 任务分析 要将整体电路分模块绘制为层次原理图 必须仔细分析电路组成 确定划分模块范围 图中已经标出 和模块之间的连接端口 数码抢答器方块电路图分析 整体原理图主要由编码 锁存 显示 响铃四个模块组成 其编码部分主要将抢答开关K1 K8编码为D3 D1 以及形成锁存脉冲LOCK 而锁存电路主要将D3 D1锁存下来后送往显示和响铃模块 因此编码和锁存模块之间主要有四个连接端口 编码信号D3 D1以及锁存信号LOCK 而锁存和显示模块之间由于采用总线连接 所以只有一个复合连接端口A 1 3 锁存和响铃模块之间通过响铃触发信号XL连接 所以数码抢答器各模块的划分以及各方块电路之间的连接关系如上图所示 3 操作步骤和提示 1 新建工程文件 并保存为 抢答器层次电路 PRJPCB 2 新建原理图文件 并保存为 抢答器主原理图 SchDoc 3 绘制方块电路并连线 产生并绘制编码模块电路图 编码 SCHDOC 5 产生并绘制锁存模块原理图 锁存 SCHDOC 6 产生并绘制显示模块原理图 显示 SCHDOC 7 产生并绘制响铃模块原理图 响铃 SCHDOC 本章小结 本章主要以绘制单片机多路数据采集系统原理图为例 重点介绍了层次性电路图的基本概念和二种绘制方法 第一种为从上而下绘制法 即先绘制好主原理图的方块电路 然后再由方块电路产生并绘制各子原理图 另一种为从下而上绘制法 即先绘制好各子原理图 再由各子原理图产生主原理图中的方块电路 另外介绍了层次性原理图之间的转换方法