任务五--红外遥控信号转发器设计

任务五红外遥控信号转发器设计学习目标：1.会绘制端口、图形端口、方块图。2.会顶层电路图和子图之间的结构关系以及切换操作。3.会使用自下而上和自上而下的方法绘制层次原理图。项目一原理图的绘制•在设计电路原理图的过程中，有时会遇到电路比较复杂的情况，用一张电路原理图来绘制显得比较困难，此时可以采用层次电路来简化电路图。层次电路就是将一个较为复杂的电路原理图分成若干个模块，而且每个模块还可以再分成几个基本模块。各个基本模块可以由工作组成员分工完成，这样就能够大大地提高设计的效率。下一页返回我们将以红外遥控信号转发器设计为例介绍层次电路设计方法。红外遥控信号转发器电路如图1−5−1所示，使用层次电路的设计方法简化电路，将电路从图中虚线处分为两个模块：“红外遥控信号转发器图1.SchDoc”和“红外遥控信号转发器图2.SchDoc”。图1−5−1红外遥控信号转发器电路•执行步骤•步骤1：新建项目文件•知识链接：层次电路设计工程具有多级分层的结构，结构的最顶端是一个“顶层原理图”，用于建立各个逻辑模块之间的连接关系，底层则是原理图模块（子原理图），而每一个模块还可以再细分为若干个基本的小模块。上一页下一页返回•1.顶层原理图•顶层原理图的主要组成元素不是具体的元件，而是代表子原理图的“图表符”以及表示连接关系的“图纸入口”，如图1−5−2所示。上一页下一页返回图1−5−2顶层原理图的主要组成•图表符：子原理图或HDL文件在顶层原理图中的表示。相应的“图表符标识”以及“子原理图文件名”是其属性参数，可以在编辑时加以设置。•图纸入口：放置在图表符内部，用于表示连接关系的电路端口。与在子原理图中有相同名称的输入/输出端口相对应，以建立起不同层次间的信号通道。上一页下一页返回图1−5−2顶层原理图的主要组成•2.子原理图•子原理图是用于描述某一模块系统具体功能的电路原理图，主要由元器件、导线等组成，同时增加了一些“输入/输出端口”，作为与上层进行电气连接的通道，绘制方法与一般电路原理图完全相同。•红外遥控信号转发器电路设计新建项目文件的操作过程如下。•（1）新建一个设计项目并保存为“红外遥控信号转发器.PrjPcb”。•（2）新建两个原理图文件，分别保存为“红外遥控信号转发器图.SchDoc”和“红外遥控信号转发器图1.SchDoc”。上一页下一页返回•步骤2：绘制红外遥控信号转发器图1•知识链接：根据层次电路的基本结构，其具体实现可以采用2种方式：一种是自下而上的层次设计，另一种是自上而下的层次设计。所谓自下而上的层次设计，即先绘制出各个子原理图，然后再通过顶层原理图建立起彼此之间的连接。在层次电路设计中，两点之间的电气连接使用输入/输出端口实现，放置端口的操作通常有以下2种方法。•方法1：执行【放置】/【端口】命令。•方法2：单击【布线】工具栏中的放置端口图标。放置端口时，光标变为十字形，并带有一个输入/输出端口符号。移动光标到适当位置，当出现红色米字符号时，单击鼠标左键确定端口一端的位置，然后拖动鼠标调整端口的大小，再次单击鼠标左键确定端口另一端的位置。单击鼠标右键或者按Esc键即可退出放置状态。双击所放置的端口（或在放置状态下按Tab键），打开【端口属性】对话框，如图1−5−3所示，可进行端口文本的位置及颜色、边界的宽度及颜色、端口的位置和类型等设置。另外，属性栏中的【名】为端口的名称，【I/O类型】为端口的类型，包括Unspecified（不确定或未指明）、Output（输出）、Input（输入）、Bidirectional（双向）4种。上一页下一页返回图1−5−3【端口属性】对话框•“红外遥控信号转发器图1”采用自下而上的层次设计，操作过程如下。•（1）打开“红外遥控信号转发器图1.SchDoc”，首先在编辑环境中放置电阻、电容、发光二极管、三极管等元器件并修改其参数。•（2）执行【放置】/【端口】命令，在相应位置放置输出端口，打开【端口属性】对话框，在【名】文本框中输入端口名称“P0”，【I/O类型】设置为“Output”，其他采用默认设置，依此再放置端口P1和P2。上一页下一页返回（3）放置电源，并用导线将各元器件、端口和电源及地线进行电气连接，绘制完成后的“红外遥控信号转发器图1”如图1−5−4所示。上一页下一页返回图1−5−4红外遥控信号转发器图1步骤3：生成图表符知识连接：执行【设计】/【HDL文件或图纸生成图表符】命令，则系统弹出如图1−5−5所示的【ChooseDocumenttoPlace】对话框。该对话框中列出了同一工程中的所有原理图文件（不包括当前的原理图），选择需生成图表符的子原理图即可。单击按钮，关闭对话框。在编辑窗口中生成了一个图表符符号，且其随光标的移动而移动。选择适当位置，单击鼠标左键，即可将该图表符放置在顶层原理图中。图1−5−5【ChooseDocumenttoPlace】对话框生成的图表符中，其标识及所代表的子原理图文件名都自动设置，图纸入口也自动生成，其名称以及I/O类型与子原理图中所设置的输入/输出端口完全对应。由系统生成的图表符不一定完全符合用户的设计需求，可进行编辑和修改。双击所生成的图表符，打开【方块符号】对话框，如图1−5−6所示，在该对话框中可设置边界颜色、标识、位置等属性。上一页下一页返回图1−5−6【方块符号】对话框•另外，单击图表符，则在其边框会出现一些绿色的小方块，拖动这些小方块，可以改变图表符的形状和大小。单击图纸入口，将其拖动到合适的位置处，使图表符美观、易于连线。图纸入口与相应子原理图中的端口应匹配，不匹配时，可执行【设计】/【同步图纸入口和端口】命令来进行同步匹配。•红外遥控信号转发器图1生成图表符的操作过程如下。•（1）打开红外遥控信号转发器图.SchDoc，将其作为顶层原理图。•（2）执行【设计】/【HDL文件或图纸生成图表符】命令，打开【ChooseDocumenttoPlace】对话框，选择红外遥控信号转发器图1，单击按钮，关闭对话框。•（3）在红外遥控信号转发器图编辑环境中，单击鼠标左键，放置生成的图表符。•（4）调整图表符的形状和大小，调整图纸入口位置，生成的图表符如图1−5−7所示。图1−5−7生成的图表符•步骤3：放置图表符及图纸入口•知识连接：所谓自上而下的层次设计，即先绘制顶层的原理图，然后再由顶层原理图中的图表符来生成与之相对应的子原理图文件。放置图表符的方法通常有以下2种。•方法1：执行【放置】/【图表符】命令。•方法2：单击【布线】工具栏中的【放置图表符】图标。•放置图表符时，光标变为十字形，并带有一个方块形状的图表符，单击鼠标左键确定方块的一个顶点，移动鼠标到适当位置，再次单击鼠标左键确定方块的另一个顶点，即完成了图表符的放置。双击所放置的图表符（或在放置状态下按Tab键），打开【方块符号】对话框，在该对话框中可以设置标识、所代表的下层文件等参数。上一页下一页返回•图纸入口是上层图与下层子文件之间进行电气连接的重要通道，只允许放置在图表符的边框内侧，每个图纸入口都要与下层子文件夹中的输入/输出端口相对应，包括名称、类型等。•放置图纸入口的方法通常有以下2种。•方法1：执行【放置】/【图表符】命令。•方法2：单击【布线】工具栏中的【放置图表符】图标。•放置图表符时，光标变为十字形，并带有图纸入口的虚影。移动光标到图表符的内部，图纸入口清晰出现，其沿着图表符的内部边框，随光标的移动而移动。在适当的位置单击鼠标左键即完成放置。•双击所放置的图纸入口（或在放置状态下按Tab键），打开【方块入口】对话框，如图1−5−8所示。在该对话框中可以设置图纸入口的相关属性。图1−5−8【方块入口】对话框•放置图表符及图纸入口的操作过程如下。•（1）打开“红外遥控信号转发器图.SchDoc”。•（2）执行【放置】/【图表符】命令，在适当位置绘制图表符，双击所放置的图表符，打开【方块符号】对话框，在【标识】文本框中输入“U_红外遥控信号转发器图2”，在【文件名】文本框中输入“红外遥控信号转发器图2.SchDoc”，其他采用默认设置。上一页下一页返回•（3）执行【放置】/【添加图纸入口】命令，在图表符内部的适当位置放置图纸入口，双击所放置的图纸入口，打开【方块入口】对话框，在【名】文本框中输入“P0”，【I/O类型】选择“Input”，其他采用默认设置。依此绘制其他两个图纸入口P1和P2，放置完成的图表符及图纸入口如图1−5−9所示。上一页下一页返回图1−5−9放置图表符及图纸入口•步骤4：产生图纸并绘制子原理图•知识链接：执行【设计】/【产生图纸】命令，光标变为十字形，移动光标到图表符内部，单击鼠标左键，系统自动生成一个新的原理图文件，名称与相应图表符所代表的子原理图文件名一致，同时，在该原理图中放置了与图纸入口相对应的输入/输出端口。•产生“红外遥控信号转发器图2”的图纸并绘制子原理图的操作过程如下。•（1）打开红外遥控信号转发器图.SchDoc。•（2）执行【设计】/【产生图纸】命令，移动光标到“红外遥控信号转发器图2”图表符，单击鼠标左键，则系统自动生成了红外遥控信号转发器图2子原理图。上一页下一页返回•（3）在弹出的红外遥控信号转发器图2.SchDoc编辑环境中放置电容、电阻、发光二极管、三极管等元器件，并修改其参数。•（4）放置电源及地端口，调整图纸入口的位置。•（5）利用导线将各元器件、电源及地端口、图纸入口等进行电气连接，绘制完成的电路图如图1−5−10所示。上一页下一页返回图1−5−10红外遥控信号转发器图2•步骤5：绘制红外遥控信号转发器图•红外遥控信号转发器图的绘制过程如下。•（1）打开红外遥控信号转发器图编辑环境。•（2）执行【放置】/【线】命令，将对应的图纸入口进行连接，完成顶层原理图的绘制，如图1−5−11所示。上一页下一页返回图1−5−11红外遥控信号转发器图•步骤6：切换层次原理图•知识链接：为了便于用户在层次电路之间进行切换，AltiumDesigner系统提供了专用的切换命令，可实现多张原理图的同步查看和编辑。•1.方块图切换到子原理图•方块图切换到子原理图的方法通常有以下2种。•方法1：执行【工具】/【上/下层次】命令。•方法2：单击【原理图标准】工具栏中的按钮。•进行切换时，光标变为十字形，移动光标到图表符的某个图纸入口上并单击鼠标左键，对应的子原理图被打开，显示在编辑窗口中，具有相同名称的输入/输出端口处于高亮显示状态。上一页下一页返回2.子原理图切换到方块图子原理图切换到方块图的方法通常有以下2种。方法1：执行【工具】/【上/下层次】命令。方法2：单击【原理图标准】工具栏中的按钮。进行切换时，光标变为十字形，移动光标到子电路图中的某个端口上并单击鼠标左键，对应的方块图被打开，显示在编辑窗口中，具有相同名称的图纸入口处于高亮显示状态。子原理图到方块图的切换效果如图1−5−12所示。图1−5−12子原理图到方块图的切换•步骤7：生成层次设计报表•知识链接：层次电路设计中由于有多个电路图，因此，生成的报表将主要反映各原理图之间的关系，层次设计报表主要包括元器件交叉参考报表、层次报表以及端口交叉参考。•1.元器件交叉参考报表•元器件交叉参考报表主要用于将整个工程中的所有元件按照所属的原理图进行分组设计。元器件交叉参考报表实际是元器件报表的一种，是以元件所属的原理图文件为标准进行分类统计的元件清单。因此，系统默认保存时采用同一个文件名，用户可以通过设置不同的文件名加以保存。上一页下一页返回•执行【报告】/【ComponentCrossReference】命令，系统弹出【ComponentCrossReferenceReportForProject】对话框，如图1−5−13所示。图1−5−13【ComponentCrossReferenceReportForProject】对话框•系统将以【聚合的纵队】列表框属性信息为标准，对元件进行归类显示。设置好相应的选项后，单击按钮，在弹出的菜单中选择【报告】命令，单击后即可打