接上期

第三節(jié) 電原理圖設(shè)計（續(xù)）

（6）電原理圖繪制

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

●放置操作與工具欄。

前面講述了放置元件時的常用方法，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、導線、各種符號等。換句話說，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最常放置的對象，包括了導線、總線、總線入口（總線分支符號）、網(wǎng)絡(luò)標號、接地符號、電源符號、元件、圖紙符號（分層設(shè)計的子圖）、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，在放置對象處于“待放置”

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

●繪制導線。

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

圖1 繪制導線狀態(tài)鼠標指針

圖2 繪制導線，起點

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

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

圖3 繪制導線，終點

圖4 導線轉(zhuǎn)折

有時，在繪制導線時，需要繞過其他元件。那么導線可能會轉(zhuǎn)幾個彎。如圖4，把R1 的右引腳連接到R3 的左引腳，繞過R2。確定起點以后，每到需要轉(zhuǎn)彎處，單擊一次左鍵，則把該點作為新起點，繼續(xù)繪制導線。到達終點的處理，與圖2 相同。

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

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

●導線屬性。

繪制導線過程中，按下Tab 鍵，即彈出如圖5的導線屬性設(shè)置對話框，可選擇線寬和顏色。對于已經(jīng)繪制的導線，可對其左鍵雙擊，也同樣可以彈出這個對話框。

●導線修改操作。

在設(shè)計電原理圖的過程中，常常會發(fā)生對元件的增刪，圖紙布局的調(diào)整等，就需要對已經(jīng)繪制結(jié)束的導線進行修改操作。如果是保持連接關(guān)系不變的“拖動”操作，首先需要對導線“選中”。左鍵單擊導線，被選中導線“點亮”，見圖6。需要注意的是，這樣選中的是一次繪出的一條導線，并不包括連接在它上面的其他導線（或?qū)Ь€段）。

圖5 導線屬性編輯

圖6 導線選中

圖7 導線轉(zhuǎn)折點拖拉

圖8 導線線段平移拖動

導線被選中后，可以用鼠標指向?qū)Ь€的端點或某個轉(zhuǎn)折點，按住左鍵，即可如圖7 拖動轉(zhuǎn)折點。

鼠標指向某一段導線的中間部分某處，即可如圖8平移拖動這段導線，同時保持導線的完整。

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

圖9 移動導線

●電源符號。

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

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

“實用工具欄”中有一個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，見圖11。

圖10 電源符號屬性編輯

圖11 實用工具欄，放置電源端口選單

電氣連接的最直觀表示是用導線連接元件管腳。此外，在元件的管腳、導線、電源／接地符號等具有電氣特性屬性的對象上放置網(wǎng)絡(luò)標號，說明該對象所在的電氣網(wǎng)絡(luò)，具有相同網(wǎng)絡(luò)標號的對象被認為處于同一個由網(wǎng)絡(luò)標號命名的網(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，網(wǎng)絡(luò)標號的使用是相當重要的，在單張原理圖中，通過設(shè)置網(wǎng)絡(luò)標號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)標號可以建立跨原理圖圖紙的電氣連接。

在一段導線上標注了網(wǎng)絡(luò)標號后，凡與該段導線相連接的元件引腳以及相連接的導線段也即定義了同一網(wǎng)絡(luò)。此外，網(wǎng)絡(luò)標號是有電氣定位點的，在水平放置時，定位點處于左下角。定位點落在對象上，該對象才被定義，否則設(shè)計軟件并不認為該對象被標注。

網(wǎng)絡(luò)標號放置步驟如下：

1）單擊配線工具欄上“放置網(wǎng)絡(luò)標號”按鈕，新產(chǎn)生一個浮動的網(wǎng)絡(luò)標號的標志，隨鼠標指針十字狀定位光標移動，如圖12 所示。

　圖12 放置網(wǎng)絡(luò)標號

2）按一下Tab 鍵，即彈出如圖13 的網(wǎng)絡(luò)標號編輯對話框，可編輯網(wǎng)絡(luò)名稱，以及標號屬性等。

例如，網(wǎng)絡(luò)名稱定義為VCC，然后確定。

圖13 網(wǎng)絡(luò)標號編輯對話框

3）移動鼠標指針到所要標注的導線，一旦網(wǎng)絡(luò)標號的電氣定位點落到對象上，鼠標將顯示紫紅色的叉標記，指示已定位。和放置元件相同，可以按動空格鍵，標號將按逆時針每次90°旋轉(zhuǎn)，適合在豎直導線上放置標號。

4）單擊鼠標左鍵，網(wǎng)絡(luò)標號將定位于導線上方，如圖14。

圖14 網(wǎng)絡(luò)標號的定位

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

圖15 放置完成的網(wǎng)絡(luò)標號

如果放置網(wǎng)絡(luò)標號的過程是連續(xù)操作，在第4期P53 圖1 所示的優(yōu)先設(shè)定項“原理圖通用設(shè)定”中，把放置時自動增量的主增量設(shè)為“1”（見圖16），而前一個標號名稱以數(shù)字結(jié)束，則每放置一個標號，其尾部的數(shù)字就自動加上1。圖17 所示是連續(xù)放置單片機數(shù)據(jù)總線標號時的操作情況?？梢娮詣釉隽渴共僮髯兊檬挚旖莘奖?。

圖16 放置自動增量設(shè)置

圖17 自動增量放置網(wǎng)絡(luò)標號

放置網(wǎng)絡(luò)標號操作中要注意兩個細節(jié)：

a） 對同一網(wǎng)絡(luò)散布在各處的對象（導線、引腳等），所標注的網(wǎng)絡(luò)標號必須嚴格一致，同一字母的大小寫被認為是不同名稱。有人愛用下橫杠“_”，比如“LCD_EN”、“LCD_CTL”等，特別需要注意的是，如果有一個誤輸入為“LCD-CTL”，則被認為與“LCD_CTL”不是同一網(wǎng)絡(luò)，而這種錯誤往往很不容易發(fā)覺。

b） 網(wǎng)絡(luò)標號的字號建議選擇為“9”即高度為90mil。因為一般原理圖庫元件設(shè)置引腳距離為100mil，這樣使得網(wǎng)絡(luò)標號便于識別。

●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、微控制器）的價格已非常低廉。處理器的接口設(shè)計，必然應(yīng)用到數(shù)據(jù)總線、地址總線。為了圖紙表達簡明，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潔，易于理解，實際上的電氣連接關(guān)系是依賴于網(wǎng)絡(luò)標號?？偩€并不直接與元件引腳相連接，其起點和終點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€的繪制操作過程與繪制導線類似，先在配線工具欄點擊“放置總線”鍵，然后確定起點，轉(zhuǎn)彎處，至終點，左鍵確定，右鍵結(jié)束退出。在繪制過程中，也可按一下Tab 鍵，進入屬性設(shè)置對話框，編輯總線的顏色和線寬。要注意的是總線的起止點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°，在繪制導線或總線時，按動“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（呈45°短線）跟隨鼠標。和放置其他對象一樣，此時也可按空格鍵使其作90°逆時針旋轉(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)標號，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)標號，這里是D[07]，意即D0 ～ D7，請務(wù)必注意格式。

圖18 放置總線準備，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)標號

●元件標號。

元件標號即元件的標識符，是對元件進行唯一識別的依據(jù)。元件標號一般包括兩個部分：元件類別縮寫與編號。類別縮寫是對元件性質(zhì)的分類，例如集成元件為U，電阻為R，電容器為C，插座的國標命名為CZ（Protel 軟件的默認為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，例如R1、C5、U4。對于多封裝元件，即一個封裝中有幾個部分，而為了繪制原理圖方便，有時會分別放在不同的地方，那么元件標號就還有后綴，例如U1A、U1B 分別表示元件U1 的兩個子元件，它們實際上是處于一個封裝之中。在放置元件時可以在屬性設(shè)置中定義元件標號，也可以保留“待定”狀態(tài)，僅有類別縮寫，編號均為“？”。原理圖繪制完成后，可以手工一個一個地予以定義。雙擊元件，即彈出屬性設(shè)置對話框，手工改寫標識符即可。元件較多時，可以自動標號，操作過程如下：

在原理圖設(shè)計界面，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)置對話框，如圖21 所示。對話框分為左右兩大部分，左邊是原理圖注釋配置，右邊是建議變化對照表，未作更新變化以前，保留元件原來的注釋值。

圖21 元件注釋對話框

一張原理圖中往往有較多的元件，元件標號（標識符）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：從下往上再從左往右，從上往下再從左往右，從左往右再從下往上，從左往右再從上往下。按中國人的習慣，一般選擇第四項。匹配選項較多，包括了所有元件參數(shù)，默認的是元件注釋（型號或參數(shù)值）與庫參考兩個較關(guān)鍵的參數(shù)。

標識符起始索引設(shè)為1。確認配置后，按下更新變化表，從彈出的圖22 所示注釋提示信息可見僅有5 個編號為“？”，即待定的元件被自動注釋。點擊OK 確認，注釋對話框的建議變化表即列出此次操作執(zhí)行后元件標識符的變化對照，如圖23 所示。

圖22 注釋變化信息提示

圖23 注釋變化對照

自動標號的范圍設(shè)定有三個可選項：全部（編號為“？”的元件，已有完整標號的元件保留原設(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)置標號，但希望完全重新設(shè)置，那么可以點擊Reset All，將其全部復(fù)位，再做全部重新設(shè)置。

對圖23 所示建議變化認可以后，如圖點擊接受變化（建立ECO）鍵，執(zhí)行變化。此時彈出ECO（工程變化訂單）見圖24。工程變化訂單分左右兩個部分，左邊是修改內(nèi)容欄，右邊是執(zhí)行狀態(tài)欄。認可變化，如圖24 點擊使變化生效，狀態(tài)欄的第一列“檢查”顯示對每一項變化的檢查結(jié)果，無錯誤則為綠色圓圈打鉤，有錯則是紅色圓圈打叉，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

無誤，點擊執(zhí)行變化，狀態(tài)欄的第二列“完成”，即逐項執(zhí)行變化，并核對是否有誤，如圖25 所示。

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

圖25 元件注釋執(zhí)行變化

以后我們會多次遇到工程變化訂單，除了設(shè)計過程中的變更、標注，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)）