层次原理图

层次原理图一、操作方法与步骤1、层次电路设计简介层次电路图设计就是将较大的电路图划分为很多的功能模块，再对每一个功能模块进行处理或进一步细分的电路设计方法。

将电路图模块化，可以大大地提高设计效率和设计速度，特别是当前计算机技术的突飞猛进，局域网在企业中的应用，使得信息交流日益密切而迅速，再庞大的项目也可以从几个层次上细分开来，做到多层次并行设计。

如下图所示是层次电路设计的演示图。

在该图中包含了两个电路方块图，每个电路方块图都对应相应的电路，注意电路演示图中电路输入输出点和方块图进出点之间的关系。

层次原理图设计电路方块图1中包含两个名为0和1的输入点和名为2和3的输出点，实际它们代表了该方块图对应的原理图与其他电路模块的信号传输点。

电路方块图2及其对应的原理图情况相同，只不过与电路方块图中的信号输入输出点方向正好相反。

从层次原理图的演示图上可以知道，电路方块图实际代表了一部分电路模块及其与其他电路模块的信号输入输出点，它使得设计更加简洁明了，更好地说明了各部分电路模块之间的关系，从而有利于复杂电路的设计和各设计人员之间的分工合作。

层次电路图设计的关键在于正确地传递层次间的信号，在层次电路图设计中，信号的传递主要靠放置方块电路、方块电路进出点和电路输入输出点来实现。

二、层次原理图的设计方法层次电路图的设计方法实际上是一种模块化的设计方法。

子系统下面又可分为多个基本的功能模块。

而两种设计方法的本质区别是整个系统的规划和子系统的设计的先后问题。

如下图所示是两种方法的设计流程图。

自上而下设计流程图自下而上设计流程图三、 放置方块电路(重点)1、方块电路（Sheet Symbol ）是层次式电路设计不可缺少的组件。

简单地说，方块电路就是设计者通过组合其他元器件自己定义的一个复杂器件，这个复杂器件在图纸上用简单的方块图来表示，至于这个复杂器件由哪些其他元件组成，内部的接线又如何，可以由另外一张电路图来详细描述。

层次原理图课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解并掌握层次原理图的基本概念，包括层次结构、模块化和信号流。

2. 学生能够识别层次原理图中的不同组件，如输入层、处理层和输出层，并描述它们的功能和相互关系。

3. 学生能够运用层次原理图解释现实生活中的系统结构，例如计算机网络的分层架构。

技能目标：1. 学生能够运用所学知识，独立绘制简单的层次原理图，并正确标注各层次之间的关系。

2. 学生通过小组合作，设计并呈现一个具有层次结构的系统，展示其分析问题和解决问题的能力。

3. 学生能够运用批判性思维，分析层次原理图的优势和局限性，提出改进意见。

情感态度价值观目标：1. 学生通过层次原理图的学习，培养对结构化思维和系统化分析的兴趣，激发进一步探索科学原理的欲望。

2. 学生在团队合作中，学会尊重他人意见，培养良好的沟通能力和团队协作精神。

3. 学生能够认识到层次原理图在科技发展中的重要性，增强对科学研究的信心和责任感。

二、教学内容本节教学内容主要围绕层次原理图的基础知识展开，结合教材第三章“系统与层次原理图”的内容，具体安排如下：1. 层次原理图基本概念：介绍层次原理图的定义、特点及作用，使学生了解层次原理图在分析系统结构中的重要性。

2. 层次原理图的组成：详细讲解层次原理图中的各个组成部分，包括输入层、处理层和输出层，以及它们之间的相互关系。

3. 层次原理图的应用实例：通过分析计算机网络的分层架构等实际案例，让学生了解层次原理图在现实生活中的应用。

4. 层次原理图的绘制方法：教授如何运用所学知识，按照一定的步骤和规范绘制层次原理图。

5. 小组合作设计实践：组织学生分组，设计并呈现一个具有层次结构的系统，培养学生的实际操作能力和团队协作精神。

6. 层次原理图的优缺点分析：引导学生运用批判性思维，分析层次原理图的优势和局限性，并提出改进意见。

教学内容按照以上大纲进行安排和进度控制，保证学生在掌握基本概念的基础上，能够逐步深入地学习和运用层次原理图。

层次原理图是AD中模块化设计思想的集中体现。

它分为母图和子图两个部分，母图表示顶层模块之间的链接关系，子图表示功能模块内部的连接关系。

注意，子图仍然可以由层次原理图构成。

这构成了层次原理图的嵌套，用以清晰阐述硬件间的链接关系。

大家打开PRO1工程，编译后，大家看编译信息。

编译通过后，生成网络表。

电路分为键盘输入、MCU控制以及LED显示三部分，链接关系非常简单。

编译操作：Project/Compile 选择第二个，对工程进行整体编译，第一个选项仅对当前原理图文档进行编译。

生成网表：Design/Netlist For Project/PCAD大家对应网表，查看链接关系。

采用层次原理图方法打开工程PRO2，里面已经添加LED、KEY和MCU三个文件，将上述电路图分别拷贝到对应的文件夹下，并对个个图纸添加链接端口，命名后，结果保存在PRO2中。

Alignment：指端口名字的位置，分别为左对齐，中间对齐，右对齐三种方式。

Properties/name：指端口的名称I/O Type：端口的类型，非未定义，输入，输出以及双向四种。

大家分别点击三张原理图中的端口属性，都看下IO I/O Type的设置。

新建原理图并命名为Hierarchy，在该原理图中生成子原理图的标号，该原理图即为层次原理的母图。

操作：工程面板中选中Hierarchy原理图文件，Design/Create Sheet Symbol From Sheet or HDL。

分别对三个原理图生成子图标号。

此时，进行编译，message弹出错误的编译信息。

原因，我们在母图中生成了子图标号，但没有链接，系统检测到不同文件中存在同名的标示符，即报错。

连接后，错误消失，上述为自下而上的设计方法，大家可以采用途中的元件课下操作下自上而下的设计方法，具体操作见第七章即可。

Altium Designer引入Signal Harnesses 来建立元件之间的连接关系并降低电路图的复杂性。