自顶向下设计层次原理图的原理及优化方法

采用自顶向下的方法设计层次原理图，先要根据“单片机应用电路”的功能，将整个电路划分成3个子系统功能模块，即单片机系统电路、扩展存储电路、显示及键盘电路。具体操作步骤如下。

1.建立项目

在Altium Designer 16的主界面执行菜单命令【File】/【New】/【Project】，在弹出的窗口中选择【Project Types】为“PCB Projects”，并在【Name】文本框输入“单片机应用电路”，然后新建项目文件进行保存。

2.建立母原理图文件

执行菜单命令【File】/【New】/【Schematic】，在该项目下建立一个母原理图文件，并命名为“单片机应用电路.SchDoc”，如图4-3所示。

图4-3　【Projects】工作面板

3.绘制母原理图

双击【Projects】工作面板上的原理图文件“单片机应用电路.SchDoc”，进入原理图编辑器。

（1）绘制图纸符号并修改图纸符号属性。一般来讲，每个图纸符号对应一个子系统模块电路。单击配线工具栏中的放置图纸符号按钮，如图4-4所示，或者执行菜单命令【Place】/【Sheet Symbol】，即可开始绘制图纸符号。此时，光标上粘贴一个图纸符号轮廓，在图纸符号处于悬浮状态时按下<Tab>键，出现【Sheet Symbol】对话框，如图4-5所示。在该对话框中勾选【Draw Solid】复选按钮，在【Designator】文本框中输入“U_单片机系统电路”，在【Filename】文本框中输入“单片机应用电路”，其他各项保持默认值。设置完毕后，单击【OK】按钮即可完成图纸符号属性的设置。

图4-4　配线工具栏中放置图纸符号按钮

图4-5　【Sheet Symbol】对话框

（2）确定图纸符号的大小和位置。移动光标至合适位置，单击确定图纸符号的左上角顶点，然后拖动光标到合适大小，再次单击确定图纸符号的右下角顶点，这样就定义了图纸符号的大小和位置，绘制出了一个名为“U_单片机系统电路”的图纸符号，如图4-6所示。

图4-6　U_单片机系统电路图纸符号

（3）放置好一个图纸符号后，光标仍处于图纸符号编辑状态，此时重复上面的操作完成另外两个图纸符号的创建及放置，如图4-7所示。

图4-7　其他两个图纸符号

（a）U_扩展存储器电路；（b）U_显示及键盘电路

（4）放置图纸入口及修改图纸入口属性。每个子系统模块电路都有I/O端口，并通过I/O端口与其他子系统电路相连。母原理图中的图纸入口与子系统电路的I/O端口一一对应。单击配线工具栏中的放置图纸入口按钮，如图4-8所示，或者执行菜单命令【Place】/【Add Sheet Entry】，即可开始放置图纸入口。移动光标到需要放置图纸入口的图纸符号“U_单片机系统电路”中，单击后光标上粘贴一个图纸入口的轮廓。此时，按下<Tab>键，在弹出的【Sheet Entry】对话框的【Name】文本框中输入“A[0..12]”，在【I/O Type】下拉列表框中选择“Output”，其他各项保持默认值。设置完毕后，单击【OK】按钮即可完成图纸入口的属性设置工作，如图4-9所示。

图4-8　配线工具栏中放置图纸入口按钮

图4-9　【Sheet Entry】对话框

（5）单击图纸符号“U_单片机系统电路”的右侧合适位置，完成一个图纸入口的放置，如图4-10所示。

图4-10　放置一个图纸入口

（6）放置好一个图纸入口后，光标仍处于放置图纸入口的命令状态，此时重复上面的操作（注意端口的名称和类型不同），依次完成图纸符号“U_单片机系统电路”中所有图纸入口的放置，如图4-11所示。(www.xing528.com)

图4-11　图纸入口全部放置完成

（7）完成另外两个图纸符号的全部图纸入口设置，如图4-12所示。

图4-12　3个图纸符号的图纸入口

（a）U_显示及键盘电路；（b）U_单片机系统电路；（c）U_扩展存储器电路

（8）连接图纸符号。根据电路的电气特性采用导线和总线及网络标签将3个图纸符号连接起来，完成的母原理图如图4-13所示。

图4-13　母原理图

4.由图纸符号创建图纸符号对应的子原理图

由图纸符号创建图纸符号对应的子原理图的具体步骤如下：

（1）执行菜单命令【Design】/【Create Sheet From Sheet Symbol】，此时光标将变成“十”字形，移动光标到对应的图纸符号“U_单片机系统电路”上。

（2）单击即可自动生成一个文件名为“单片机系统电路.SchDoc”的子原理图，并布置好I/O端口，如图4-14所示。

图4-14　自动创建的子原理图

（3）重复同样的操作，生成子原理图“扩展存储器电路.SchDoc”和“显示及键盘电路.SchDoc”。

5.绘制子原理图

加载相应的元件库，根据图4-15～图4-17，分别绘制3个子原理图，即单片机系统电路原理图、扩展存储器电路原理图和显示及键盘电路原理图。

图4-15　单片机系统电路原理图

图4-16　扩展存储器电路原理图

图4-17　显示及键盘电路原理图

6.编译层次原理图

执行菜单命令【Project】/【Compile PCB Project单片机应用电路.PrjPcb】对层次原理图进行编译，在【Projects】工作面板中可以发现母原理图图标超前3个子原理图图标，形成树状结构，说明母原理图包含了3个子原理图的层次关系，如图4-18所示。

图4-18　编译后形成树状结构

7.保存

对项目和文件进行保存，完成整个项目自顶向下的层次原理图设计。