4.6.1 层次原理图的设计概念
当电路图较大或较复杂时，一张图纸可能很难保持设计条理的清晰，也不好分工，此时用层次原理图就很能很好地解决问题。
层次原理图的基本理念是将一个大电路分成若干功能块，再将每个功能块中的电路分成更小的功能块，如有必要还可以细分，这样一层一层划分下去，形成一个树状结构的原理图集合。最上面的总图称为顶层原理图，下面的分图称为子图或底层原理图。图4.24所示结构是Protel99SE软件自带的一个层次电路，该电路文件在“Design Explorer 99\Examples”目录下，文件名为Z80 Microprocessor.Ddb。
图4.24 Z80 Microprocessor.Ddb及其下的层次电路目录
在层次电路设计中，把整个电路系统视为一个设计项目，顶层原理图（总图）以 .prj 而不是 .sch作为项目文件的扩展名，但它实际上还是一个.sch文件。在顶层原理图中，各子功能模块电路用“方块电路”表示，如图4.25，且每一模块电路有惟一的模块名和文件名与之对应，其中模块文件名指出了相应模块电路原理图（子图）的存放位置。在原理图编辑窗口内打开某一项目文件 .prj时，也就打开了设计项目内各模块电路的原理图.sch文件。
层次原理图的设计方法有“自顶向下”（Top down）和“自底向上”(Bottom up)两种，一般采用前者，即首先划分功能模块，绘制出顶层的原理方块图，然后再分别绘制各个功能模块的子原理图。
层次原理图设计的关键是能否正确建立各个功能模块之间的电气连接关系。
图4.25Z80 Processor.prj方块电路（总图）
4.6.2 层次电路编辑方法
下面以“数字钟”为例，采用“自顶向下”的方法说明层次原理图的设计步骤及编辑方法。
1．新建项目及模块文件
在示例设计数据库下建立文件夹“数字钟”并新建原理图“数字钟．Sch”，将其更名为“数字钟．Prj”后新建各模块对应的原理图文件，如图4.26所示。
图4.26 “数字钟”项目及模块文件 图4.27 方块电路及其属性对话框
2．绘制方块电路（顶层原理图）
打开项目文件“数字钟.Prj”，在编辑区绘制方块图。
单击连线工具栏中的
图标或执行Place\Sheet Symbol命令后光标变为十字形，移动光标，方块电路随光标而移动，如图4.27所示，按下Tab键调出其属性对话框进行属性编辑。将光标移到相应位置后单击鼠标左键确定方块电路的左上角位置，再拖动鼠标到合适位置后单击鼠标左键确定右下角位置完成一个方块电路绘制，如图4. 28所示。
此时，系统仍处于“放置方块电路”状态，可重复以上步骤放置其他方块电路，最后单击鼠标右键或按Esc键退出。
绘制好的各方块电路应取好名称，否则在建立子图时会因子图默认名称相同而无法建图。方块电路的名称填在Name处，File Name是指该方块所代表的子原理图的名称，一般给二者取相同的名称，以便阅读。
3．放置方块电路端口
方块电路端口用于各方块电路即子图之间的通讯。单击连线工具栏中的
图标或执行Place\Add Sheet Entry命令，光标变为十字形，移动光标至方块电路边缘位置后单击左键生成端口，按照如图4.29所示进行属性编辑，拖动端口放置在方块电路的合适位置，完成放置端口的操作。
Name：端口名。
Unspecified：定义输入输出端口。 图4.28 绘制完成的方块电路
Side：端口位于方块上、下、左还是右。
Style：端口形状（箭头无、左、右、左右）。
Position：端口位于方块一边的第几个栅格。
Border Color：端口边框颜色。
Fill Color：端口填充颜色。
Text Collr：端口名字体颜色。
Selection：选中。
图4.29 方块电路端口属性对话框
图4.30 “数字钟”方块电路及其端口设置完成后的电路图
图4.30所示为完成了端口设置的“数字钟”方块电路模块。
4．连接各方块电路
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将所完成后的方块电路连接起来，如图4.31所示。
图4.31 完成电气连接的“数字钟”顶层电路原理图
5．模块文件（子原理图）的设计
顶层电路完成后设计各方块电路对应的子原理图。
6．顶层与底层电路之间的切换
（1） 新建文件时的切换。
当采用“自顶向下”方法设计层次电路时，是先建立顶层原理图（总图），然后再建立底层原理图（子图）。此时应从总图新建子图，需在总图内执行命令Design\Creat Sheet From Symbol。执行上述命令后，用鼠标左键单击相应方块，会出现一个如图4.32所示的对话框，询问用户在生成子图后，该方块上输入、输出端口是否需要反过来放置。一般选择“No”，子图就成功生成了。此时，绘图区两侧已经放置了与别的分图通讯的端口，但一般位置不利于连线，用户可任意移动但不能更改。
图4.32 层次图切换时询问端口方向对话框 图4.33 层次图切换时询问总图名称对话框
如果采用的是“自底向上”的层次电路设计方法，则是先建立底层原理图（子图），然后再建立顶层原理图（总图）。此时应从子图新建总图，需在子图内执行命令Design\Creat Symbol From Sheet。执行该命令后，会出现一个如图4.33所示的对话框，询问用户将要生成的总图的名称（总图文件应该在之前先建好，否则系统就会因出错而关闭）。本对话框选择好后，也会出现询问输入、输出端口是否需要反过来放置的对话框，根据实际情况选择，最后，总图就建立完成了。此时，光标上会带着一个方块电路等待用户放置。
（2）所有文件都建好之后的切换。
方法一：通过设计管理器的文件管理器进行切换。在层次电路中含有多张电路图，当需要从一张原理图切换到另一张原理图时，在设计管理器的文件管理器（Browse Sch）窗口内，将鼠标移动目标原理图文件名上，如图4.34所示，单击鼠标左键，即可迅速切换到相应原理图文件的编辑窗口。
图4.34 单击不同文件名称实现层次电路各原理图之间的切换
方法二：通过菜单命令实现切换。操作过程如下：
从顶层项目文件(.prj)到窗口切换到其中某一模块电路（子图）窗口时，单击主工具栏中的
图标或执行Tools\Up/Down Hierarchy命令，如图4.35所示，光标变为十字形后单击相应方块电路，可直接切换到所要的子原理图。
从下层切换到上层，单击主工具栏中的图标或执行Tools\Up/Down Hierarchy命令后再单击子原理图中与总图通讯的端口即可。此时如果单击与另一个子图通讯的端口，则会切换到相应的另一子图。
图4.35 通过菜单命令实现层次电路各原理图之间的切换
如果不需要再切换到其他电路窗口，可单击鼠标右键，退出“层次电路切换”命令状态。
本章小结
1．一般绘图工具介绍
一般绘图工具是用来修饰、说明原理图的工具。使用绘图工具添加的图形或文字能让原理图更具有可读性和说服力，但没有电气特性。绘图工具可绘制直线、多边形、椭圆弧（圆弧）线、曲线、矩形（圆角矩形）、椭圆（圆）、饼图，也可放置注释文字、文本框、图片及粘贴文本阵列等。
2．对象的选择、拷贝、剪切、粘贴、移动和删除
编辑工具可对对象的大小、数量、或位置等内容进行调整。对象的编辑工具都放在Edit菜单下，也可取一些字母组合进行快捷操作。
3．对象的排列和对齐
菜单Edit下的命令Align及其子菜单用于对多个对象进行排列和对齐操作。要对齐与排列的对象必须先被选取。
4．字符串查找与替换
菜单Edit下的命令Find Text...和Replace Text...用于查找和替换字符串。
5．全局变量
使用全局变量（Global）可以一次更改多个对象特性。全局变量出现在对象属性对话框的右下角。
6．层次原理图的设计
（1）层次原理图的设计概念
层次原理图将大电路分成小的功能块，一层一层划分下去，形成一个树状结构的原理图集合。这种方法可保持总图设计条理的清晰，也利于多人绘制同一张图时进行分工。
（2）层次电路编辑方法
层次原理图的设计方法有“自顶向下”和“自底向上”两种，一般采用前者，即首先划分功能模块，绘制出顶层的原理方块图，然后再分别绘制各个功能模块的子原理图。
①新建项目及模块文件。该项目的所有文件都是.Sch原理图，但其总图应该改为.Prj文件。
②绘制方块电路（顶层原理图）。
③放置方块电路端口。
④连接各方块电路。
⑤模块文件（子原理图）的设计。
⑥顶层与底层电路之间的切换。
练习
4-1 使用绘图工具绘制不同图形，体会各绘图工具的使用方法和诀窍。
4-2 向原理图中放置注释文字“这是***绘制的电路图”、文本框（打一首诗）以及图片若干。
4-3 向原理图中放置电阻、电容、二极管、三极管、和单刀单掷开关各一个，进行下列操作：
（1）选择电阻，复制并粘贴该电阻，然后取消选择。
（2）用不同方法删除二极管，然后用恢复按钮将二极管恢复。
（3）移动三极管到任意别的位置。
（4）剪切电容，然后使用阵列粘贴命令粘贴五个该电容，要求它们的标号间隔为3，并且等距离排成纵队。
（5）用鼠标同时选择多个元件，然后删除这些被选择的元件。
（6）将该电路图存盘。
4-4 同练习4-3一样放置元件，再分别将上述对象进行左对齐、水平对中、水平均布、底部对齐、垂直对中和垂直均布。保存文件。
4-5 同练习4-3一样放置元件，然后分别利用字符串查找与替换功能和全局变量功能将所有元件标号的下标添加一个数字“0”。
4-6 层次原理图的设计。
（1）建立层次原理图的顶层原理图。建立Mydesign.ddb，并在其Document下建立“串联调整型稳压电源.sch”，然后改为“串联调整型稳压电源.prj”文件。在其中绘制图4.36所示的图形。
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图4.36 “串联调整型稳压电源.prj”文件及其电原理图
（2）分别建立图4.37所示的整流滤波电路子图和图4.38所示的稳压电路子图。保存电路。
图4.37 整流滤波电路子图
图4.38 稳压电路子图
（3）采用不同方法在已经建好的层次电路的总图和子图之间进行切换，检验其层次和端口设置的正确性。