第5章 实例2：绘制多路数据采集器原理图

第5章

实例2: 绘制多路数据采集系统原理图

本章学习目标本章主要以绘制单片机多路数据采集系统原理图为例， 介绍层次性电路图的绘制方法，以达到以下学习目标： 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。

5.1 层次原理图的基本概念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。

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。

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”。方块电路名称

方块电路代表的原 理图文件

方块电路端口

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FK1 display.SchDoc

P3[0..5] p3[0..5] FK2 CPU.SchDoc P3[0..5]

p1[0..7]

P1[0..7]

FK4 Memory.SchDoc P1[0..7] INT1 A[0..15] D[0..7] A[0..15] A[0..15]

ALE

WR

RD

D

[0..7]

INT1

ALE

FK3 AD.SchDoc D[0..7] WR INT1 ALE RD

WR

RD

D[0..7]

FK5 Power.SchDoc

A[0..15]

WR

RD

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

5. 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

§5.2 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。

5.2.1 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。

5.2.2 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。

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