原理图设计

经过前面的学习，我们已经掌握了立创 EDA 绘制器件的操作了。之所以要从新建器件开始学习的主要原因是，绘制符号与封装，可以让我们先学习和使用原理图绘制及 PCB 绘制的部分命令。

设计原理图时，不仅要考虑原理的正确性，更要注意其易读性和规范性，以避免产生歧义。原理图是工程师之间交流、企业技术归档、同事之间协同合作的一种最直接的技术手段，因此，准确、清晰、规范的原理图对于电路设计和维护至关重要。

我们先来简单讲讲这个电路的原理。我们这个项目一呢，是基于定时器芯片 NE555 和十进制计数器芯片 CD4017 搭建的流水灯电路。

该电路通过 Micro USB 接口供电，其中 C2 为滤波电容，在摆放时需要尽可能的靠近电源输入的位置。

电源通过电阻 R11、R12 及电位计 R13 后，对电容 C1 充电，当 C1 充到一定程度后，NE555 定时器的 2、6 输入引脚电压升高到电源电压的 2/3，6 脚会判断其电压是否大于 2/3 VCC，3 引脚电压变成低电平，7 脚呈现低阻态，对地导通。电容 C1 通过电位器 R13 和电阻 R12 到定时器 7 脚内部对地放电。当放电至 2、6 脚电压低于电源电压的 1/3 时，2 脚会判断其电压是否小于1/3 Vcc。，3 脚又从低电平变成高电平，7 脚呈现高阻态。持续循坏电容充放电过程。

通过调节电位器 R13 的阻值，可改变 NE555 定时器 3 脚输出的脉冲频率和占空比，用来当作十进制计数器 CD4017 的工作时钟脉冲。CD4017 计数器工作时，输出端 0~9 依次输出高电平，不断循环， 与之对应的 LED0~LED9 依次点亮，实现流水灯效果。当电位器阻值减小时，流水灯流动速度变快；当电位器阻值增大时，流水灯流动速度变慢。

由上图可以看出原理图通常由以下 3 个部分组成：

1. 原理图符号：在二维平面内表示电子元器件引脚分布关系的符号，表征了电子元器件的引脚分布关系或原理性示意图，但不具有物理结构和尺寸特征。这些符号表示实际电路中的元器件，尽管它们的形状可能与实际元件不完全相似，但通常能够反映元件的特点，且引脚的数目与实际元件保持一致。
2. 端口网络：通过节点、连线、总线、分页、端口等方式连接各个原理图符号，表示实际电路中的导线或元件之间的连接关系。这些连线在原理图中可能表现为简单的线条，但在实际的印刷电路板中，它们可能以各种形状的铜箔条、铜箔块等形式存在。
3. 注释：电路图中所有的文字都可以归入注释，用来说明元件的型号、名称等信息。注释在电路图中十分重要，有助于理解和解读电路的工作原理。

导线与节点

放置好元器件符号之后，就需要根据原理图连接对应的端口，建立连接网络就需要使用到 导线 命令。之前，我们在绘制元器件符号以及 PCB 封装丝印的时候都使用过 折线 命令。

折线 与 导线 不同，折线 是没有电气属性的，而 导线 是带有电气属性的，两者虽然相同，但是实际的用法不同，折线是不能代替导线放置。他们两个的区别就好比现实生活中电线与毛线的关系

在连线的过程中，导线交叉现象是无法避免的，交叉的类型可以分为：电气连接交叉 与 非电气连接交叉，比如下图：

1. 电气连接交叉：当两条或多条导线在交叉处需要电气连接时，会在交叉点处用一个实心圆点表示 节点，表明此处的导线是连通的，电流可以在这些导线之间流动。这种交叉通常表示电路中的分支点或连接点，是电路正常工作的关键部分；
2. 非电气连接交叉：导线只是在图形上交叉，但实际上在电气上并不相连，这种情况在原理图中较为常见。为了避免混淆，一般不会在交叉处绘制实心圆点。在绘制和阅读原理图时，需要明确区分这两种交叉情况，以免误解电路的连接关系；

节点为我们提供了一种方式来说明穿过这个交叉点的电线是连接的，在交叉处无节点说明两条单独的线路正在经过，而不是形成任何类型的连接。

网络标签

我们在很多电路图中都能看到，为了让图纸更加简洁，并不是每一根导线都要确确实实地画出来。可以在导线悬空的一端添加一个名称标签，接着在另一根导线的悬空一端添加上一个同名的名称标签，那么就可以让两根悬空的导线在电气逻辑上连接起来。

让原理图上的两根悬空导线隔空相连，这种名称标签就称为 网络标签（Net Lable）。

网络标签不是必须的，对应关系比较整齐的器件之间，就可以直接使用导线连接，如下图：

但是，如果对应关系比较复杂，且不使用网络标签，过多的导线交叉会使原理图看起来杂乱无章，增加了阅读和理解电路原理的难度，尤其是对于复杂的电路，可能会导致难以分辨导线的连接关系和信号走向，给电路的分析、调试和维修带来不便

使用网络标签后，可以大大减少原理图的复杂度，即使它们在图形上没有直接连接，也能清楚地表明它们在电气上是相连的，从而避免了因交叉而可能引起的混淆。

下图是常见的几种网络标签：

电源网络可以标记为 VCC 或 5V，GND 用几段横线表示，其余端口的网络名称可以自由定义。

注意

上图中 NET2 这种网络标签的端点处没有任何连接，只是放置了一个网络名字的放置方式，也被称为是断头线，不建议使用。

如果你不清楚该端口是输入还是输出，那就不需要纠结符号的种类，选择一种标签使用即可，网络标签的符号没有任何实际意义。

放置网络标签的时候，可以按下 TAB 键，打开网络端口选项，修改名称的前缀后缀及数值。

分配位号

嘉立创EDA专业版支持原理图快捷分配位号，不需要一个个进行修改，大大的节省开发的时间。

1. 操作：可选择分配位号的方式，可以选择分配位号与清除位号。
2. 范围：分配位号的范围选择。
3. 层次图：分配位号中包括复用图块（层次图）中的原理图器件位号选择。
4. 顺序：选择分配位号的顺序。
5. 位号规则：不可修改，默认器件前添加当前图页编号的前缀。
6. 自定义起始编号：可选择从哪个数字起开始分配位号。

阅读技巧

原理图通过划分模块来方便设计与阅读。在一个完整的系统中，往往会有电源输入，电压调节输出，主控部分等。

从电源查看，再从电源到主控部分，在外设是查看一个原理图的大概步骤。往往可以较快的查找到问题原因。

通常，在电路中工作最多的是集成电路，如 MCU,传感器等。这些最重要的部分通常位于原理图的中心。

通过分析电路原理图，了解元件的功能和工作原理，更有利于理解程序。