项目八层次原理图的设计.docx

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项目八层次原理图的设计

项目八层次原理图的设计

本项目参考节数：

4节

课题

项目八层次原理图的设计

参考资料

教材

教学配套

课件

教学方法

教师示范，讲解与练习

授课节数

2节

教学目标

1.理解原理图设计中层次化电路的设计方法

2.熟练掌握方块电路的绘制、方块电路端口的放置及属性设置

3.熟练使用自上而下和自下而上的方法设计层次原理图

4.能够在原理图的母图与子图间迅速切换

相关知识

1.认识层次原理图

2.自上而下绘制层次原理图

3.自下而上绘制层次原理图

4.母原理图与子原理图之间的相互切换

学习重点

1.理解原理图设计中层次化电路的设计方法

2.熟练使用自上而下和自下而上的方法设计层次原理图

3.能够在原理图的母图与子图间迅速切换

实施建议

1.从学生实际出发，以学生为主体，充分调动学生学习的主动性、积极性。

2.在机房教学中要边教边学，将理论和实践有机地融合在一起，以提高教学效果。

课后评价（或后面的课后总结）

本次课主要介绍了层次原理图的绘制和子母图之间的切换等。

通过学习这些内容，了解层次原理图的特点及要求，对今后学习起到指导性的作用。

【组织教学】

检查学生出勤，作好学生考勤记录。

强调课堂纪律，活跃课堂气氛。

【课题导入】

在实际情况中，可能会需要设计一个很大项目，无法在一张图纸上画出。

这时我们就需要将原理图设计层次化。

【讲授新课】

一、认识层次原理图

1、层次原理图的简介

层次原理图设计方法是一种模块化设计方法，用户可以将要设计的庞大电路原理图划分为若干个功能模块，每个功能模块又可以再细分为多个基本功能模块，将它们绘制在多张图纸上（子图），并定义好各模块之间的连接关系（母图），各张子图和母图之间通过“输入/输出端口”或“网络标号”建立起电气连接。

在设计过程中，可以从系统开始，逐级向下设计，也可以从最基本的模块开始，逐级向上设计。

2、层次原理图的设计方法

层次原理图的设计是一种“化整为零、聚零为整”的设计方法，分为自上而下和自下而上两种形式。

（1）自上而下的层次原理图设计方法

首先要根据电路结构，将整个电路划分为不同功能子模块，然后绘制母图，通过母图来表示出各个子模块之间的电气连接关系，再由母图生成子图，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

自下而上的层次图设计方法与自上而下的设计方法刚好相反。

在设计人员还不清楚每个模块有哪些端口的情况下，应采用这种设计方法。

设计人员首先定义电路系统的子功能模块，并根据这些电路模块绘制出相应的子原理图；然后利用这些绘制好的子原理图来产生电路方块图；接下来再通过若干导线将这些方块图连接起来构成母原理图。

二、自上而下绘制层次原理图

自上而下绘制层次原理图的方法是先绘制母图，通过母图表示出各个子模块之间的电气连接关系，再由母图生成子图的输入输出端口，完成各个子图的绘制。

本任务要求用自上而下绘制层次原理图的方法完成“声音延时电路”的原理图。

1、绘制层次原理图母图

（1）新建项目工程文件并保存。

（2）在项目工程文件中，执行菜单栏上的【文件】→【创建】→【原理图】命令，新建原理图文件并保存。

（3）执行菜单栏上的【放置】→【图纸符号】命令，或单击“Wiring”工具栏中的放置图纸符号按钮，启动放置方块电路命令。

执行上述命令后，鼠标将变成十字形，并有一个方块电路的虚影随鼠标移动，单击左键，确定方块电路的第一个顶点。

（4）拖动鼠标，将出现一个方块电路虚框，确定方块电路大小后，单击鼠标左键确定方块电路的另一个顶点，这样就完成了一个方块电路的放置，完成方块电路的放置后可以单击右键退出操作。

（5）移动鼠标至方块电路内，双击左键，系统将弹出“图纸符号”对话框。

也可以在放置方块电路图时，按“Tab”键，即可弹出方块电路图“图纸符号”对话框。

在该对话框中一般只需要填写方块电路图名和子原理图文件名，其他选项采用默认设置。

图8-8“图纸符号”对话框

“声音延时电路”层次图的设计，要先放置POWER模块和PC模块，如图8-9所示。

图8-9放置好的POWER和PC模块

（6）单击配线工具栏中的放置图纸入口按钮，启动放置方块电路端口命令。

这时鼠标光标将变为十字形状，移动鼠标到方块电路内，单击鼠标左键，这时十字光标旁边将出现方块电路端口，且光标沿方块电路边沿移动。

（7）按“Tab”键，系统将弹出“图纸入口”对话框，也就是“方块电路输入/输出端口”对话框。

在这里可根据需要进行自行设置方块电路I/O端口参数。

图8-11“图纸入口”对话框

（8）单击左键，放置端口VCC、GND，端口形状都向右，如图8-12所示。

图8-12放置端口形状

（9）将具有电气连接关系的方块电路端口用导线或总线连接，并添加网络标号，也就是端口名称，母图就绘制完成了。

2、绘制层次原理图子图

（1）在母图中执行菜单栏上的【设计】→【根据符号创建图纸】命令，启动由方块电路产生原理图子图命令，此时光标变成十字形。

（2）将十字光标移动到方块电路内，如将光标移到POWER模块内。

（3）单击鼠标左键，系统将弹出转换端口方向对话框。

若选择“Yes”按钮，子图中I/O端口方向与母图中对应端口方向相反，即“输入”变为“输出”，“输出”变为“输入”，若选择“No”按钮，I/O端口方向不变（通常应保持原类型）。

这时单击“No”按钮，系统将自动生成文件名为“POWER.SchDoc”原理图文件，同时产生对应的I/O端口。

图8-16系统自动生成“POWER.SchDoc”原理图文件

（4）在图8-16的基础上放置元件和导线，并修改元件属性，最终完成“POWER.SchDoc”子图绘制，完成后的“POWER.SchDoc”模块子图如图8-17所示。

图8-17完成后POWER模块子图

再用同样的方法完成“PC.SchDoc”模块子图。

图8-18完成后PC模块子图

三、自下而上绘制层次原理图

1、自下而上绘制层次原理图是先绘制各子原理图，利用这些绘制好的子原理图来产生电路方块图，再通过若干导线将这些方块图连接起来构成母原理图。

本任务要求用自下而上的方法绘置“声音延时电路”的层次原理图。

2、任务实施

（1）新建一个PCB工程文件，并在其内添加母图文件和子原理图文件并保存，子图文件名为各个模块名称，例如，添加“POWER.SchDoc”和“PC.SchDoc”。

（2）在新建的子图文件内绘制子图，绘制时需添加与各子图连接的I/O端口（自上而下绘制层次原理图时，端口是自动生成的）。

（3）在母图中执行菜单栏上的【设计】→【根据图纸创建图纸符号】命令，系统将弹出“选择子图”对话框。

（4）选中该对话框中所需要的子图，如选择“POWER模块”，单击“确认”按钮，系统将弹出“转换端口方向”对话框。

单击“No”按钮（即不改变I/O端口方向），系统将在母图中生成方块电路阴影，移动光标，将方块电路符号移至合适的位置，单击左键，将方块电路放到原理图中。

（5）再用同样的方法添加PC模块子图，添加完后的母图，如图8-22所示。

图8-22添加好两个模块后的母图

（6）将方块电路之间具有电气连接关系的端口用导线连接起来，并添加网络标号，母图就完成了。

连接完成后的层次原理图母图如图8-23所示。

四、母原理图与子原理图之间的相互切换

在绘制层次原理图时，经常需要在母原理图和子原理图之间进行频繁地切换，对于简单的层次原理图来说，我们可以在项目工作窗口面板中直接查找，而对于复杂的层次原理图，直接查找的方法显得十分繁琐，这个任务我们来学习一种简单的切换方法，在这里，我们还以上面的“声音延时电路”为例。

1、由母原理图切换到子原理图

（1）编辑“声音延时电路”子原理图。

打开“声音延时电路”的原理图编辑器，单击工作面板左下角的“Navigator”（导航器工作窗口面板）。

如果工作面板左下角没有“Navigator”选项，可以通过原理图编辑器右下角的面板控制中心来打开，选中“Navigator”，导航器的窗口就出现在工作面板左下角。

执行菜单栏上的【项目管理】→【设计工作区】→【编译全部项目】命令，编译结束后，窗口面板中显示出了层次原理图的结构关系。

（2）从母原理图窗口切换到子原理图工作窗口。

单击导航器工作面板中的“交互式导航”按钮，此时光标变成十字，移动十字光标到母原理图中一个方块电路“U_POWER模块”内。

图8-27母图工作窗口

单击鼠标左键，编辑器窗口就切换到了此方块电路的子原理图窗口，如图8-28所示。

所以，只要将十字光标移动到我们需要打开的子原理图方块电路上，即可切换到子原理图工作窗口。

图8-28切换到POWER模块子原理图窗口

2、由子原理图切换到母原理图。

（1）编辑“音响延时电路”母原理图。

打开“音响延时电路”的原理图编辑器，执行菜单栏上的【项目管理】→【设计工作区】→【编译全部项目】命令，编译结束后，单击导航器工作面板中的“交互式导航”按钮，或者单击标准工具栏中的按钮，光标变成十字形，移动光标至“PC模块.SchDoc”子原理图的I/O端口“VCC”上，单击左键，工作层面将直接切换到母原理图中与之相对应的I/O端口“VCC”上，切换过来的窗口如图8-29所示，只有I/O端口“VCC”显示亮色。

图8-29由子图切换到母图后的工作窗口状态

（2）从工作窗口退回到正常工作状态。

在图8-29中，光标还是十字状态，单击右键退出光标十字状态。

窗口中仍然只有I/O端口“VCC”显示亮色，此时再单击左键，工作窗口就回到正常工作状态了。

【技能训练】

一、目标任务

1.掌握层次原理图的画法

2.掌握原理图的母图与子图间迅速切换

二、示范操作

1.层次原理图的示范操作

2.母图与子图间切换的示范操作

三、分组练习

按要求每人自己操作练习层次原理图的绘制。

四、巡回指导

1.观察每个人的操作规范。

2.适当讲解快捷操作。

【布置作业】

1.请将图8-30、图8-31模拟烘手机的显示与控制电路绘制成层次原理图。

图8-30CPU及显示电路

图8-31控制电路

操作要求：

1此电路可分为四个模块：

CPU模块、复位与晶振模块、显示模块及控制模块。

2在自己建立的原理图元件库文件中绘制89S52及数码管DS1。

3要求U2的P0.0~P0.7与U3的A0~A7，U3的B0~B7与DS1的a~dp，U4的4个输出端和R4~R7的连接点与DS1的1H~4H，以上三个部分之间的连线在总图中改为总线形式。

4在总图下方注明自己的工位号。

【课题总结】

本次课主要介绍了层次原理图的绘制和子母图之间的切换等。

通过学习这些内容，了解层次原理图的特点及要求，对今后学习起到指导性的作用。

实训内容让学生自己练习软件的安装、打开、项目的建立方法和保存方法。

通过观察，指出学生的不足之处。