接上期

第三節(jié) 電原理圖設(shè)計(jì)（續(xù)）

（6）電原理圖繪制

根據(jù)需要，在完成一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的功能塊部分的元件放置，并對(duì)元件相互位置做了較合理調(diào)整以后，即可開始繪制電路。對(duì)于繪制單張電原理圖，一般包括以下內(nèi)容： 導(dǎo)線／總線繪制；添加電源／地的連接；設(shè)置網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)。

●放置操作與工具欄。

前面講述了放置元件時(shí)的常用方法，放置元件只是眾多放置功能之一。繪制原理圖就是按照需要，在圖紙上放置元件、導(dǎo)線、各種符號(hào)等。換句話說(shuō)，繪制電原理圖的基本操作就是“放置”，所以放置元件的操作方法也就是繪制電原理圖的基本操作方法。

原理圖設(shè)計(jì)工作界面中的配線工具欄常用于快速操作，它提供了原理圖繪制時(shí)最常放置的對(duì)象，包括了導(dǎo)線、總線、總線入口（總線分支符號(hào)）、網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)、接地符號(hào)、電源符號(hào)、元件、圖紙符號(hào)（分層設(shè)計(jì)的子圖）、子圖的端口、原理圖的端口以及忽略ERC（電氣規(guī)則檢查）指示符。

與放置元件類似，在放置對(duì)象處于“待放置”

狀態(tài)時(shí)，可以按下鍵盤上的Tab 鍵，即彈出編輯對(duì)話框，用于對(duì)放置對(duì)象進(jìn)行各種屬性編輯。

●繪制導(dǎo)線。

電原理圖中的導(dǎo)線（wire）是一種被抽象的圖形（線條），它的物理意義是電氣連接（導(dǎo)電），注意不要與僅用于圖示或標(biāo)注的普通二維線（line）混淆。在圖中，元件的引腳之間用導(dǎo)線連接起來(lái)則表示他們之間建立起了電氣連接。繪制導(dǎo)線的完整操作實(shí)際上包括導(dǎo)線的繪制、導(dǎo)線屬性的設(shè)置和對(duì)導(dǎo)線的操作。

圖1 繪制導(dǎo)線狀態(tài)鼠標(biāo)指針

圖2 繪制導(dǎo)線，起點(diǎn)

在配線工具欄單擊“放置導(dǎo)線”按鈕，鼠標(biāo)箭頭指針不變，但增加十字形狀定位光標(biāo)（根據(jù)在“優(yōu)選項(xiàng)”中的設(shè)定，可能是小十字，也可能是大十字）并附加了一個(gè)呈45°的小叉，表示電氣連接定位點(diǎn)，如圖1 所示。在圖2 中，要把R1 的右引腳連接到R2 的上引腳，移動(dòng)鼠標(biāo)至R1 右引腳外端，將其作為導(dǎo)線的起點(diǎn)。如果把電氣網(wǎng)格設(shè)為30mil 或更大，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)十字形光標(biāo)接近R1 右引腳時(shí)，會(huì)自動(dòng)“捕獲”，定位于其外端點(diǎn)，即其電氣熱點(diǎn)。這時(shí)光標(biāo)上的45°小叉變大，成紫紅色，指示已定位。單擊鼠標(biāo)左鍵，確定起點(diǎn)，再把鼠標(biāo)移到R2 上引腳。

可以看到，由于兩個(gè)元件的引腳不在同一水平線上，導(dǎo)線自動(dòng)成直角轉(zhuǎn)彎到達(dá)R2 上引腳。電氣捕獲后，光標(biāo)的45°小叉變大，成紫紅色，如圖3。單擊左鍵確認(rèn)，一條導(dǎo)線即繪制成功。

圖3 繪制導(dǎo)線，終點(diǎn)

圖4 導(dǎo)線轉(zhuǎn)折

有時(shí)，在繪制導(dǎo)線時(shí)，需要繞過(guò)其他元件。那么導(dǎo)線可能會(huì)轉(zhuǎn)幾個(gè)彎。如圖4，把R1 的右引腳連接到R3 的左引腳，繞過(guò)R2。確定起點(diǎn)以后，每到需要轉(zhuǎn)彎處，單擊一次左鍵，則把該點(diǎn)作為新起點(diǎn)，繼續(xù)繪制導(dǎo)線。到達(dá)終點(diǎn)的處理，與圖2 相同。

如果導(dǎo)線的終點(diǎn)落在電氣熱點(diǎn)上，則該導(dǎo)線連接完成，本次操作自動(dòng)終止。鼠標(biāo)指針變回圖1 形狀，可以重新開始一次新的連接。如果要讓導(dǎo)線尾端懸空，并不直接連到某個(gè)元件引腳，則將鼠標(biāo)指針移動(dòng)到需要處，單擊左鍵確定終點(diǎn)，再單擊右鍵即可結(jié)束本次導(dǎo)線繪制，自動(dòng)重新開始。要結(jié)束導(dǎo)線繪制操作，再次單擊右鍵即可。在繪制導(dǎo)線過(guò)程中，建議把電氣網(wǎng)格的數(shù)值設(shè)置得比捕獲網(wǎng)格小，否則因?yàn)椤白詣?dòng)捕獲”的緣故，鼠標(biāo)指針在柵格之間的移動(dòng)會(huì)很困難。

在放置導(dǎo)線時(shí)，按Shift+Space 快捷鍵，可以循環(huán)切換導(dǎo)線放置模式：90°，45°，任意角度，自動(dòng)連線。這些模式是定義放置導(dǎo)線時(shí)轉(zhuǎn)角的不同樣式。自動(dòng)連線是一種特殊模式，它可以自動(dòng)繞過(guò)障礙物完成兩點(diǎn)間的自動(dòng)走線。在該模式下，按下Tab 鍵會(huì)彈出對(duì)話框，供設(shè)置自動(dòng)走線選項(xiàng)。

●導(dǎo)線屬性。

繪制導(dǎo)線過(guò)程中，按下Tab 鍵，即彈出如圖5的導(dǎo)線屬性設(shè)置對(duì)話框，可選擇線寬和顏色。對(duì)于已經(jīng)繪制的導(dǎo)線，可對(duì)其左鍵雙擊，也同樣可以彈出這個(gè)對(duì)話框。

●導(dǎo)線修改操作。

在設(shè)計(jì)電原理圖的過(guò)程中，常常會(huì)發(fā)生對(duì)元件的增刪，圖紙布局的調(diào)整等，就需要對(duì)已經(jīng)繪制結(jié)束的導(dǎo)線進(jìn)行修改操作。如果是保持連接關(guān)系不變的“拖動(dòng)”操作，首先需要對(duì)導(dǎo)線“選中”。左鍵單擊導(dǎo)線，被選中導(dǎo)線“點(diǎn)亮”，見(jiàn)圖6。需要注意的是，這樣選中的是一次繪出的一條導(dǎo)線，并不包括連接在它上面的其他導(dǎo)線（或?qū)Ь€段）。

圖5 導(dǎo)線屬性編輯

圖6 導(dǎo)線選中

圖7 導(dǎo)線轉(zhuǎn)折點(diǎn)拖拉

圖8 導(dǎo)線線段平移拖動(dòng)

導(dǎo)線被選中后，可以用鼠標(biāo)指向?qū)Ь€的端點(diǎn)或某個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)，按住左鍵，即可如圖7 拖動(dòng)轉(zhuǎn)折點(diǎn)。

鼠標(biāo)指向某一段導(dǎo)線的中間部分某處，即可如圖8平移拖動(dòng)這段導(dǎo)線，同時(shí)保持導(dǎo)線的完整。

如果要移動(dòng)某條導(dǎo)線，則不應(yīng)“選中”，而是直接用鼠標(biāo)指向?qū)Ь€，按住左鍵，根據(jù)需要移動(dòng)即可，如圖9。

圖9 移動(dòng)導(dǎo)線

●電源符號(hào)。

電源符號(hào)包括了電源和地。放置電源符號(hào)，可以在配線工具欄中直接選擇電源按鍵或接地按鍵，單擊便有電源符號(hào)處于“待放置”狀態(tài)，類似放置元件或?qū)Ь€。此時(shí)按一下Tab 鍵，即彈出屬性編輯對(duì)話框，如圖10 所示。風(fēng)格樣式可下拉選擇7 種圖樣，并可指定網(wǎng)絡(luò)（即它所連接的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)），顏色和放置角度。

實(shí)際的電子設(shè)計(jì)，因產(chǎn)品類型不同，可能會(huì)用到多種不同的“接地”，例如電源地、數(shù)字地、模擬地，以及機(jī)殼地（接大地）等；電源也可能會(huì)有幾種不同等級(jí)的供電電源，例如+5V、+3.3V，或者用不同名稱予以區(qū)別，如VCC、VDD 等，在設(shè)計(jì)中應(yīng)分別定義符號(hào)樣式和網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)。

“實(shí)用工具欄”中有一個(gè)電源端口放置操作鍵，提供下拉選擇若干現(xiàn)成的電源和接地符號(hào)，見(jiàn)圖11。

圖10 電源符號(hào)屬性編輯

圖11 實(shí)用工具欄，放置電源端口選單

電氣連接的最直觀表示是用導(dǎo)線連接元件管腳。此外，在元件的管腳、導(dǎo)線、電源／接地符號(hào)等具有電氣特性屬性的對(duì)象上放置網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)，說(shuō)明該對(duì)象所在的電氣網(wǎng)絡(luò)，具有相同網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)的對(duì)象被認(rèn)為處于同一個(gè)由網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)命名的網(wǎng)絡(luò)中，相互間具有電氣連接。繪制規(guī)模較大的電原理圖時(shí)，網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)的使用是相當(dāng)重要的，在單張?jiān)韴D中，通過(guò)設(shè)置網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)表征電氣連接可以減少繁復(fù)的連線；在層次化原理圖中，利用網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)可以建立跨原理圖圖紙的電氣連接。

在一段導(dǎo)線上標(biāo)注了網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)后，凡與該段導(dǎo)線相連接的元件引腳以及相連接的導(dǎo)線段也即定義了同一網(wǎng)絡(luò)。此外，網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)是有電氣定位點(diǎn)的，在水平放置時(shí)，定位點(diǎn)處于左下角。定位點(diǎn)落在對(duì)象上，該對(duì)象才被定義，否則設(shè)計(jì)軟件并不認(rèn)為該對(duì)象被標(biāo)注。

網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)放置步驟如下：

1）單擊配線工具欄上“放置網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)”按鈕，新產(chǎn)生一個(gè)浮動(dòng)的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)的標(biāo)志，隨鼠標(biāo)指針十字狀定位光標(biāo)移動(dòng)，如圖12 所示。

　圖12 放置網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)

2）按一下Tab 鍵，即彈出如圖13 的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)編輯對(duì)話框，可編輯網(wǎng)絡(luò)名稱，以及標(biāo)號(hào)屬性等。

例如，網(wǎng)絡(luò)名稱定義為VCC，然后確定。

圖13 網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)編輯對(duì)話框

3）移動(dòng)鼠標(biāo)指針到所要標(biāo)注的導(dǎo)線，一旦網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)的電氣定位點(diǎn)落到對(duì)象上，鼠標(biāo)將顯示紫紅色的叉標(biāo)記，指示已定位。和放置元件相同，可以按動(dòng)空格鍵，標(biāo)號(hào)將按逆時(shí)針每次90°旋轉(zhuǎn)，適合在豎直導(dǎo)線上放置標(biāo)號(hào)。

4）單擊鼠標(biāo)左鍵，網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)將定位于導(dǎo)線上方，如圖14。

圖14 網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)的定位

圖15 所示是放置完成網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)的局部電原理圖。圖中，標(biāo)志VAA 的兩條線是有電氣連接的，兩個(gè)標(biāo)注為AGND 的接地符號(hào)也是處于同一網(wǎng)絡(luò)，但和標(biāo)注為GND 的接地就不是同一網(wǎng)絡(luò)。

圖15 放置完成的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)

如果放置網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)的過(guò)程是連續(xù)操作，在第4期P53 圖1 所示的優(yōu)先設(shè)定項(xiàng)“原理圖通用設(shè)定”中，把放置時(shí)自動(dòng)增量的主增量設(shè)為“1”（見(jiàn)圖16），而前一個(gè)標(biāo)號(hào)名稱以數(shù)字結(jié)束，則每放置一個(gè)標(biāo)號(hào)，其尾部的數(shù)字就自動(dòng)加上1。圖17 所示是連續(xù)放置單片機(jī)數(shù)據(jù)總線標(biāo)號(hào)時(shí)的操作情況?？梢?jiàn)自動(dòng)增量使操作變得十分快捷方便。

圖16 放置自動(dòng)增量設(shè)置

圖17 自動(dòng)增量放置網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)

放置網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)操作中要注意兩個(gè)細(xì)節(jié)：

a） 對(duì)同一網(wǎng)絡(luò)散布在各處的對(duì)象（導(dǎo)線、引腳等），所標(biāo)注的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)必須嚴(yán)格一致，同一字母的大小寫被認(rèn)為是不同名稱。有人愛(ài)用下橫杠“_”，比如“LCD_EN”、“LCD_CTL”等，特別需要注意的是，如果有一個(gè)誤輸入為“LCD-CTL”，則被認(rèn)為與“LCD_CTL”不是同一網(wǎng)絡(luò)，而這種錯(cuò)誤往往很不容易發(fā)覺(jué)。

b） 網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)的字號(hào)建議選擇為“9”即高度為90mil。因?yàn)橐话阍韴D庫(kù)元件設(shè)置引腳距離為100mil，這樣使得網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)便于識(shí)別。

●總線。

現(xiàn)代電子設(shè)備中使用處理器構(gòu)成“智能設(shè)備”

已經(jīng)十分普遍，這一方面是由于技術(shù)的普及，另一方面在于處理器（單片機(jī)、微控制器）的價(jià)格已非常低廉。處理器的接口設(shè)計(jì)，必然應(yīng)用到數(shù)據(jù)總線、地址總線。為了圖紙表達(dá)簡(jiǎn)明，一組數(shù)條（8 條甚至16 條）的數(shù)據(jù)線或地址線往往用一條“總線”表示，在器件端，每條引腳使用總線接入分支連接到總線。

使用總線的目的是為了圖紙簡(jiǎn)潔，易于理解，實(shí)際上的電氣連接關(guān)系是依賴于網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)?？偩€并不直接與元件引腳相連接，其起點(diǎn)和終點(diǎn)的位置確定有一定的任意性，一般是以美觀為原則。下面以單片微控制器與存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)總線連接為例，敘述總線的繪制。

如圖18，放置總線之前，先將元件有關(guān)引腳引出。然后如圖19 繪制總線?？偩€的繪制操作過(guò)程與繪制導(dǎo)線類似，先在配線工具欄點(diǎn)擊“放置總線”鍵，然后確定起點(diǎn)，轉(zhuǎn)彎處，至終點(diǎn)，左鍵確定，右鍵結(jié)束退出。在繪制過(guò)程中，也可按一下Tab 鍵，進(jìn)入屬性設(shè)置對(duì)話框，編輯總線的顏色和線寬。要注意的是總線的起止點(diǎn)均不與元件引腳直接相連，而是處于“懸空”狀態(tài)。此外，為了美觀，總線的轉(zhuǎn)彎處往往處理成45°，在繪制導(dǎo)線或總線時(shí)，按動(dòng)“Shift+Space”組合鍵，可以切換畫線模式，在工作窗口下方的“狀態(tài)欄”可以看到提示。

下一步是放置總線入口。點(diǎn)擊配線工具欄“放置總線入口”按鍵，即如圖19 出現(xiàn)總線入口符號(hào)（呈45°短線）跟隨鼠標(biāo)。和放置其他對(duì)象一樣，此時(shí)也可按空格鍵使其作90°逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，“X”鍵左右鏡像空翻，“Y”鍵上下鏡像空翻。確定位置，左鍵完成，如此繼續(xù)可將需要的總線入口全部放好。

最后放置網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)，如圖20 所示。如果相同的總線還要出現(xiàn)在其他地方，則總線也應(yīng)該放置網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)，這里是D[07]，意即D0 ～ D7，請(qǐng)務(wù)必注意格式。

圖18 放置總線準(zhǔn)備，引出元件引腳

圖19 繪置總線，放置總線入口

圖20 放置總線網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)

●元件標(biāo)號(hào)。

元件標(biāo)號(hào)即元件的標(biāo)識(shí)符，是對(duì)元件進(jìn)行唯一識(shí)別的依據(jù)。元件標(biāo)號(hào)一般包括兩個(gè)部分：元件類別縮寫與編號(hào)。類別縮寫是對(duì)元件性質(zhì)的分類，例如集成元件為U，電阻為R，電容器為C，插座的國(guó)標(biāo)命名為CZ（Protel 軟件的默認(rèn)為J，即Junction 連接器），等等。類別縮寫后面緊跟的是該元件在電原理圖中的編號(hào)，例如R1、C5、U4。對(duì)于多封裝元件，即一個(gè)封裝中有幾個(gè)部分，而為了繪制原理圖方便，有時(shí)會(huì)分別放在不同的地方，那么元件標(biāo)號(hào)就還有后綴，例如U1A、U1B 分別表示元件U1 的兩個(gè)子元件，它們實(shí)際上是處于一個(gè)封裝之中。在放置元件時(shí)可以在屬性設(shè)置中定義元件標(biāo)號(hào)，也可以保留“待定”狀態(tài)，僅有類別縮寫，編號(hào)均為“？”。原理圖繪制完成后，可以手工一個(gè)一個(gè)地予以定義。雙擊元件，即彈出屬性設(shè)置對(duì)話框，手工改寫標(biāo)識(shí)符即可。元件較多時(shí)，可以自動(dòng)標(biāo)號(hào)，操作過(guò)程如下：

在原理圖設(shè)計(jì)界面，單擊主菜單“工具”按鍵，在下拉選單中單擊“注釋”，即彈出注釋設(shè)置對(duì)話框，如圖21 所示。對(duì)話框分為左右兩大部分，左邊是原理圖注釋配置，右邊是建議變化對(duì)照表，未作更新變化以前，保留元件原來(lái)的注釋值。

圖21 元件注釋對(duì)話框

一張?jiān)韴D中往往有較多的元件，元件標(biāo)號(hào)（標(biāo)識(shí)符）應(yīng)該按一定規(guī)律編排，以便于查找。提供了4 種排序方式：從下往上再?gòu)淖笸遥瑥纳贤略購(gòu)淖笸?，從左往右再?gòu)南峦?，從左往右再?gòu)纳贤?。按中?guó)人的習(xí)慣，一般選擇第四項(xiàng)。匹配選項(xiàng)較多，包括了所有元件參數(shù)，默認(rèn)的是元件注釋（型號(hào)或參數(shù)值）與庫(kù)參考兩個(gè)較關(guān)鍵的參數(shù)。

標(biāo)識(shí)符起始索引設(shè)為1。確認(rèn)配置后，按下更新變化表，從彈出的圖22 所示注釋提示信息可見(jiàn)僅有5 個(gè)編號(hào)為“？”，即待定的元件被自動(dòng)注釋。點(diǎn)擊OK 確認(rèn)，注釋對(duì)話框的建議變化表即列出此次操作執(zhí)行后元件標(biāo)識(shí)符的變化對(duì)照，如圖23 所示。

圖22 注釋變化信息提示

圖23 注釋變化對(duì)照

自動(dòng)標(biāo)號(hào)的范圍設(shè)定有三個(gè)可選項(xiàng)：全部（編號(hào)為“？”的元件，已有完整標(biāo)號(hào)的元件保留原設(shè)定、忽略被選中元件、僅注釋被選中元件。若有部分元件已設(shè)置標(biāo)號(hào)，但希望完全重新設(shè)置，那么可以點(diǎn)擊Reset All，將其全部復(fù)位，再做全部重新設(shè)置。

對(duì)圖23 所示建議變化認(rèn)可以后，如圖點(diǎn)擊接受變化（建立ECO）鍵，執(zhí)行變化。此時(shí)彈出ECO（工程變化訂單）見(jiàn)圖24。工程變化訂單分左右兩個(gè)部分，左邊是修改內(nèi)容欄，右邊是執(zhí)行狀態(tài)欄。認(rèn)可變化，如圖24 點(diǎn)擊使變化生效，狀態(tài)欄的第一列“檢查”顯示對(duì)每一項(xiàng)變化的檢查結(jié)果，無(wú)錯(cuò)誤則為綠色圓圈打鉤，有錯(cuò)則是紅色圓圈打叉，須查出原因予以改正，方可繼續(xù)。

圖24 元件注釋工程變化訂單

無(wú)誤，點(diǎn)擊執(zhí)行變化，狀態(tài)欄的第二列“完成”，即逐項(xiàng)執(zhí)行變化，并核對(duì)是否有誤，如圖25 所示。

全部執(zhí)行正確后，如需保留工程更改記錄，點(diǎn)擊變化報(bào)告[R]，即自動(dòng)生成報(bào)告文檔，結(jié)束后關(guān)閉。

圖25 元件注釋執(zhí)行變化

以后我們會(huì)多次遇到工程變化訂單，除了設(shè)計(jì)過(guò)程中的變更、標(biāo)注，還有原理圖修改以后印制電路板圖的同步更新等等。

（待續(xù)）