Проектування засобів обчислювальної техніки в САПР PCAD 2008 (схема формувача імпульсів)

Міністерство Освіти України

Чернівецький Національний Університет

Фізичний Факультет

Кафедра ЕОМ

7.09.1501 Комп’ютерні системи та мережі

Проектування засобів обчислювальної техніки в САПР PCAD 2008

(схема формувача імпульсів)

Курсова робота

Керівник

Викладач кафедри ЕОМ

Л.М. Павліна,

Виконала

Студентка 407 групи

О.М. Кочержук

2008

Анотація

В даному курсовому проекті розглянуто проектування друкованих плат в пакеті програм САПР P-CAD 2008. В якості прикладу використано схему управління освітленням з будь-якого пульту ДУ.

ЗМІСТ

Вступ

1. Основні поняття і загальні принципи проектування в PCAD

1.1 Огляд PCAD Schemantic

1.2 Огляд PCAD PCB 15

1.3 Принцип створення власних компонентів

2. Опис побудови принципової схеми та трасування плати в середовищі PCAD-2008

3. Опис принципової схеми формувача імпульсів

Висновок

Література

Вступ

При розгляді САПР необхідно врахувати поставлену задачу і в зв’язку з її вимогами обирати систему автоматизованого проектування, яка є найбільш підходящою. В роботі описується побудова принципової схеми формувача імпульсів та трасування плати в середовищі PCAD 2008

1. Основні поняття і загальні принципи проектування в PCAD

Процес проектування в P-CAD складається з двох основних етапів – набору принципової схеми потрібного електротехнічного пристрою і розведення друкованої плати. Це здійснюється в окремих незалежних програмах пакету.

PCAD Schematic – програмна оболонка з набором можливостей для швидкого і ефективного створення принципових схем. Вона включає набір зручних потужних інструментів для розміщення, редагування і перегляду схем. Базові можливості програми:

·  Розміщення, редагування, зміна розмірів і положення компонентів, підтримка Drag-And-Drop.

·  Можливість проектування схеми на кількох листах. Встановлення атрибутів листів, компонентів і зв’язків.

·  Перевірка електричної коректності схеми.

·  Динамічне пересилання між програмами пакету.

·  Підтримка ієрархічних проектів.

·  Спільні бібліотеки з програмою розведення плат.

·  Розширені можливості друку.

P-CAD PCB – професійна програма проектування друкованих плат. Вона містить набір можливостей для швидкого і ефективного розведення плат. До основних можливостей P-CAD PCB відносять:

·          Розведення плат з кількістю слоїв до 99, окреме планування доріжок живлення і землі.

·          Атрибути плати, компонентів і доріжок повністю можуть контролюватись користувачем.

·          Автоматичне слідкування за допустимою відстанню між доріжками, відстеження помилок.

·          Повне редагування елементів компонент, включаючи слої.

·          Динамічна пересилка між програмами пакету.

·          Спільні бібліотеки з програмою набору схем.

·          Розширені можливості друку

1.1 Огляд P-CAD Schematic

До базових функцій, які потрібно знати для нормальної роботи в P-CAD Schematic відносять:

Інтерфейс користувача P-CAD Schematic побудований згідно стандартів програм Windows з доданням специфічних для P-CAD елементів управління.

Головне меню (Menu bar) дозволяє легко виконувати команди та функції P-CAD Schematic. Для активізації меню досить вибрати його мишкою або натиснути відповідну гарячу клавішу разом з клавішею ALT. Якщо при зміні розмірів вікна програми меню починає виходити за границі, здійснюється його перенесення у наступний рядок. На відміну від цього інші елементи вікна P-CAD Schematic відображені не будуть.

Панель інструментів (Toolbars)– це група кнопок, які дозволяють виконувати найбільш часто вживані команди і функції P-CAD Schematic. Відображення панелей інструментів можна увімкнути в меню View. Як тільки панель інструментів буде відображена на екрані можна використовувати мишу для перенесення її в нове місце. Подвійне натиснення лівої кнопки миші поверне панель інструментів на початкову позицію. Якщо притримати вказівник миші над будь-якою кнопкою панелі інструментів, на екран буде виведено підказку, яка пояснює призначення даної кнопки.

Командна панель інструментів – набір кнопок які виконують функції командного та інших меню. Відповідне призначення кнопок при переліку зліва направо: вибір, новий файл, відкрити файл, зберегти файл, роздрукувати файл, вирізати, копіювати, вставка, відмінити останню операцію, ручна проводка, перейменування мережі, лінійка, збільшення, записати порядок технічних змін.

Панель інструментів встановлення – реалізує команди встановлення елементів на робочий простір P-CAD Schematic. При переліку зліва направо кнопки панелі мають відповідні значення: покласти компонент, покласти провідник, покласти шину, покласти порт, покласти контакт, покласти лінію, покласти дугу, покласти багатокутник (полігон), покласти точку, покласти текст, встановити атрибут, покласти поле і покласти символ функціонального призначення.

Окрім двох попередніх панелей є можливість створити вибіркову командну панель. Вибрати компоненти, які ввійдуть в неї можна функцією Customize меню Utils.

Лінія підказки знаходиться в нижній частині робочої області P-CAD Schematic. На ній відображається інформація про комбінації клавіш і стан об'єктів в процесі редагування.

Нижче знаходиться лінія статусу. На ній розміщені наступні елементи.

1.      Координати X та Y. Ці два значення містять інформацію про позицію вказівника миші або вставленого об'єкта. Під час встановлення об'єкта перейти в ці поля можна, натиснувши клавішу J.

2.      Кнопки переключення сітки дозволяють перемикати установки відображуваної сітки з абсолютних на відносні та навпаки. При абсолютному відображенні за точку відліку для координатної сітки використовується лівий нижній кут робочого простору. При відносному відображенні точку відліку можна встановити в будь-якому місці робочого простору. Це можна здійснити в меню Options Grids. Перемикання можна здійснювати клавішею А.

3.      Поле завдання кроку координатної сітки. Крок задається в мілідюймах, дюймах або міліметрах. Одиниці виміру по замовчуванню встановлюються в меню Options Configure в полі Units.

4.      Кнопка запису тимчасового макросу. Можна активувати клавішею М. Після натискання кнопки в пам'яті буде записана послідовність дій редагування поки не буде повторно натиснено кнопку М. Запускається макрос клавішею Е. При цьому записані елементи будуть відображені в позиції миші.

5.      Поле переліку листів. Якщо в проекті використовується кілька листів з схемами, їх можна перемикати в цьому полі. Перемикання може здійснюватись клавішами L та Shift+L.

6.      Поле товщини лінії – задає товщину лінії по замовчуванню.

7.      Поле статусу. Тут будуть відображатись певні дані, серед яких номера вибраних об'єктів, відносні зміщення об'єктів в координатній сітці, ім'я вибраної мережі, результат вимірів лінійкою і наступна деталь яку буде встановлено в режимі встановлення деталей.

Робоча область – це логічна область розробки. Вся поверхня робочої області розмічена сіткою. Розмір робочої області можна змінити в меню Options Configure, тому зовсім не обов'язково форма вікна P-CAD Schematic співпадатиме з границями області.

P-CAD дозволяє оперувати з кількома відкритими вікнами проектів і відповідно кількома робочими областями рівноправно, тобто можна одночасно редагувати кілька проектів.

Команди перегляду меню View

Команди перегляду використовуються для управління зовнішнім виглядом проекту на екрані. Можна здійснити збільшення зображення для більш детального перегляду схеми. Можна здійснити зменшення зображення для отримання повного вигляду проекту. Сканування дозволяє пересувати екран з зображенням схеми. Команди переходу дозволяють перейти на потрібну деталь або положення.

View Zoom In/Out. При виборі цього елемента меню курсор миші змінить форму стрілки на лінзу. Натиснення лівої кнопки миші при наведенні на певну частину схеми призводить до збільшення або зменшення частини робочої області. Фактор збільшення можна задати в меню Options Configure. Подібні дії, але без фокусування виконує натиснення клавіш “+” і “-“.

View Zoom Window – дозволяє виділити збільшуваний фрагмент мишею. Викликається також клавішею Z. Виділений фрагмент збільшується до розмірів вікна проекту.

View Jump to a Part. Команда здійснює перехід на вказаний компонент. Компонент вибирається в списку Parts. Компонент буде відображений в центрі робочої області.

View Jump Text. Команда використовується для пошуку текстових рядків в проекті і переміщення області відображення в позицію шуканого тексту.

Jump to a Node. При використанні діалогу Edit Nets можна використати команду Jump to a Node для переміщення області відображення на потрібний вузол. Вузол вибирається в списку вузлів.

Використання листів

P-CAD Schematic дозволяє встановлювати лист по замовчуванню а також додавати, знищувати, модифікувати і перевизначати листи в проекті.

При створенні листа необхідно вказати його унікальне ім'я. P-CAD Schematic присвоює номери листів послідовно, використовуючи наступний доступний номер. Щоб створити лист, слід:

В Options Sheets діалозі ввести нове ім'я листа.

Натиснути кнопку Add.

Дії над об'єктами

Як і в усіх Windows-програмах, в P-CAD є можливість повноцінно працювати з структурами меню і панелей інструментів. Інтерфейс програми забеспечує достатню потужність, гнучкість і логічно інтуітивний інтерфейс.

Команди Options Sheet можуть використовуватись для поточного листа. Об'єкти кладуться і вибираються кожен окремо на поточний лист. Також можливе використання блочного вибору об'єктів на поточному листі.

Одним з найбільш потужних аспектів інтерфейсу P-CAD є можливість модифікувати властивості одного або кількох об'єктів шляхом їх вибору і здійснення дії за вибором користувача. Об'єкти можуть вибиратись окремо, поблочно або іншими засобами. Після того, як об'єкти вибрані, можна вибрати всі асоційовані за мережею об'єкти, знищити їх, перемістити як групу або підсвітити. Якщо об'єкти одного типу – це дозволяє запросити і відредагувати їхні властивості. Більшість асоційованих з об'єктом команд може бути відображена натисненням правої кнопки миші на вибраному об'єкті.

Встановлення об'єктів

P-CAD Schematic дає змогу створювати нові об'єкти або встановлювати вже створені, такі як компоненти, в проект.

Об'єкти які можуть бути встановленні на лист перелічені меню Place і дублюються на панелі інструментів встановлення. Призначення кнопок цієї панелі було описане вище. Коли натискається одна з цих кнопок, дія, якій вона відповідає, залишається активною, доки не буде натиснена кнопка, що виконує іншу дію. Наприклад після натиснення кнопки Place Line і натискання лівої кнопки миші на робочій області будуть встановлюватись сегменти лінії доки не буде натиснуто клавішу Esc або праву кнопку миші. Встановлення об'єкта завжди здійснюється відносно координатної сітки.

Переважна більшість об'єктів може бути обернена або відображена (дзеркально). Для обертання виділеного об'єкта слід натиснути клавішу R, яка здійснює поворот об'єкта на 90 градусів проти годинникової стрілки. Для відображення виділеного об'єкта використовується клавіша F.

При встановленні в проект ліній можна натискати клавішу О для циклічного перебору ортогональних режимів. Дозволені ортогональні режими визначаються параметрами в діалозі Options Configure. Для встановлення ліній режими обмежені лінійними сегментами (відсутні дуги).

Використання команди Snap to Grid меню View дозволяє увімкнути швидкий режим курсору. Це означає, що курсор миші може переміщуватись тільки від точки до точки координатної сітки. Крім цього таким чином пересувати курсор завжди можна клавішами зі стрілками (клавішами курсору) на клавіатурі.

Вибір об'єктів

Засоби вибору об'єктів дозволяють вибирати об'єкти розміщені на листі проекту. Вибір може бути здійснений:

1.      виконанням команди Select меню Edit;

2.      активацією кнопки вибору на командній панелі інструментів;

3.      натисканням клавіші S.

Після вибору об'єкт підсвічується окремим кольором вибраного об'єкту (по замовчуванню жовтим), який можна встановити в діалозі Options Display. При виборі об'єкта, його назва або номер висвічується на лінії статусу.

Як тільки було здійснено перемикання в режим вибору, можна вибирати довільний об'єкт натисканням на ньому лівої кнопки миші. Вибір всіх інших об'єктів при цьому буде скасований.

Якщо в проекті зустрічаються об'єкти, які перекриваються, вибір потрібного здійснюється натисканням клавіші пробілу або послідовним натисненням лівої кнопки миші на цьому ж місці.

Вибрати декілька об'єктів можна натиснувши клавішу Ctrl і вибираючи їх мишею, як було вказано вище. Кількість вибраних об'єктів відображується на лінії статусу. Після відпускання клавіші Ctrl для скасування вибору всіх об'єктів достатньо вибрати мишею порожнє місце на проекті.

Переважна більшість об'єктів складається з кількох частин (контактів, надписів тощо). В P-CAD Schematic є можливість вибору складових частин об'єкту для відображення інформації і в окремих випадках її редагування. Вибір частини здійснюється мишею при натиснутій клавіші Shift. Поміняти місцями призначення клавіш Ctrl і Shift можна в діалозі Options Preferences на вкладці Mouse.

В P-CAD Schematic існує можливість блочного вибору. Це дуже потужна можливість, оскільки можна включати і виключати окремі специфічні типи об'єктів для вибору вибираючи фільтр Options Block Selections. Для здійснення блочного вибору об'єктів слід перейти в режим вибору, натиснути ліву кнопку миші в одному з кутів створюваного прямокутного блоку, перевести вказівник миші в протилежний кут і відпустити кнопку. Всі об'єкти які попали у блок і відповідають настройкам фільтру будуть виділені.

Вибрати всі об'єкти на листі можна оцією Edit Select All. Скасувати вибір об'єктів – опцією Edit Desulect All.

В P-CAD Schematic можна здійснити вибір всіх входжень в мережу. Це можна здійснити у два способи.

Використати діалог Edit Nets. Вибрати мережу з списку і натиснути кнопку Select.

Вибрати мережу, натиснути праву кнопку миші і вибрати Select Net з меню.

В жодному з випадків вибір не підлягає критеріям, вказаним у Options Block Selection.

Останній тип вибору об'єктів – неперервний вибір. Ця можливість дає змогу вибрати всі об'єкти, які знаходяться на неперервній ділянці мережі. Для здійснення неперервного вибору слід спочатку вибрати провід або порт, потім, натиснувши праву кнопку миші, вибрати з меню пункт Select Contiguous. Неперервний вибір працює лише для одної мережі одночасно.

Редагування об'єктів

Після здійснення операції вибору над одним або кількома об'єктами можуть бути здійснені операції редагування.

При будь-яких операціях пов'язаних з вибором, таких як переміщення, копіювання, обертання, відображення і вставка автоматично здійснюється вибір контрольної точки (Reference Point), відносно якої здійснюються ці операції. Для завдання положення контрольної точки іншого, ніж встановлене по замовчуванню, слід вибрати об'єкт, натиснути праву кнопку миші, вибрати опцію Selection Point і встановити нове розміщення контрольної точки у відповідності до вибраного об'єкту. По замовчуванню контрольна точка – найближча точка координатної сітки до центру вибраного об'єкта чи об'єктів. Операції роботи з буфером обміну (cut/copy/paste) підтримують нововизначені контрольні точки.

Над всіма об'єктами P-CAD Schematic можуть бути здійснені дії, пов'язані з буфером обміну Window (Clipboard). Зокрема це

1.      Вирізання об'єктів (Ctrl+X) - об'єкт вирізається з проекту в буфер обміну. Слід зауважити, що якщо проводиться вирізання провідників, це може призвести до розділення мережі.

2.      Копіювання об'єктів (Ctrl+C) – виділений об'єкт копіюється з проекту в буфер обміну. Якщо немає необхідності одразу ж вставляти скопійований фрагмент, його можна записати в блочний файл, використавши Edit Copy to File. Слід також відзначити можливість копіювання через Drag-and-Drop. Для копіювання об'єкта таким чином слід натиснути клавішу Ctrl і перетягнути виділений об'єкт в нове місце.

3.      Вставка об'єктів (Ctrl+V) – вставляє об'єкт з буфера обміну у проект. Для вставлення об'єкту, збереженого у файл використовується команда Edit Paste From File.

4.      Команда копіювання матрицею (Edit Copy Matrix) дозволяє створити матрицю з виділених об'єктів. В настройках слід вказати кількість рядків і стовбців матриці і відстань між сусідніми рядками і стовбцями. Напрямок копіювання визначається знаком числа, що задає відстань. Наприклад, якщо потрібно, щоб рядки розмістились звурху вниз, вертикальну відстань потрібно вказати від'ємною.

Редагування мереж

Мережа – це електричне з'єднання між двома або більше компонентами схеми (два або більше контакти з'єднані провідниками).

P-CAD Schematic дає можливість модифікувати мережі. Для цього використовується команда Edit Nets.

Шина – це графічне представлення сукупності провідників, яке використовується для відображення декількох провідників в P-CAD Schematic.

Далі описаний діалог редагування мереж.

Type – перемикач дозволяє вибрати відображення мереж чи шин.

Net Filter – перемикач дає можливість фільтрувати відображення тільки глобальних мереж.

Net/Bus Names – перелік імен доступних мереж або шин

Edit Attrs – редагування атрибутів мереж або шин. При натисненні кнопки з'являється діалог редагування атрибутів.

Rename – дозволяє перейменувати мережу або шину. Виконання цієї дії можливо тільки для підсвічених об'єктів.

Highlight/Unhighlight – підсвічує вибрану бережу або шину.

Delete – видалення підсвіченої мережі або шини.

Select – вибір всіх підсвічених мереж і шин.

Завантаження і збереження файлів

Крім стандартних файлів двійкового формату, P-CAD Schematic може читати наступні файли:

-        P-CAD ASCII;

-        DXF форматовані файли;

-        PDIF форматовані файли.

P-CAD Schematic також може прочитати файли Tango Schematic Series II і PCAD CFG з використанням команди File Open.

P-CAD Schematic може здійснювати завантаження файлів через інтерфейс Drag-and-Drop. Для цього достатньо перетягнути піктограму файлу з Windows Explorer у вікно або на піктограму P-CAD Schematic і файл буде завантажено.

Проектування схем в P-CAD Schematic

Встановлення параметрів проекту

Після запуску P-CAD Schematic перш за все потрібно вказати розмір робочої області за допомогою команди Options Configure. В діалозі слід вибрати розмір листа проекту. Для цього існують вже готові шаблони А0 – А5. Також можна задати власний розмір робочого простору.

Далі можна настроїти опції зображення командою Options Display. Тут встановлюються кольори зображення тип вказівника миші, вид з'єднання провідника з шиною та інші параметри.

Для успішного набору схем в P-CAD Schematic потрібно підключити бібліотеки з компонентами. Всі компоненти P-CAD упаковані в бібліотеки. В бібліотеках, які поставляються з пакетом P-CAD знаходиться близько 20080 компонентів. Також є можливість створювати свої повноцінні компоненти.

Створення схеми

Схеми в P-CAD Schematic можуть бути створені на кількох листах. Додати лист в проект можна командою Options Sheets. Поточний лист вибирається на панелі статусу.

Покласти компонент на лист можна командою Place Part або відповідною кнопкою панелі установки. Після натиснення лівої кнопки миші на робочій області з'явиться діалог вибору компонентів. За допомогою кнопки Browse можна отримати графічний вид компонента. В списку бібліотек слід вибрати ту, яка містить потрібний компонент. Після натиснення кнопки ОК компонент можна покласти на лист.

Як тільки елемент був встановлений на лист, над ним можна проводити дії вибору і редагування. Для центрування екрану на вибраному компоненті слід натиснути клавішу С. Атрибут RefDes компонента можна змінювати “на ходу”. Це здійснюється клавішами D та Shift+D. Якщо компонент є складним, то номер його елемента можна змінити клавішами P та Shift+P.

Подальшим кроком є встановлення зв'язків. Для цього використовується команда Place Wire. Після цього натисненнями лівої кнопки миші прокладається провідник, наприклад між контактами двох компонентів. Прокладання завершується натисненням правої кнопки миші або клавіші ESC.

Встановлення шин здійснюється подібним чином, за винятком того, що для завершення прокладання не потрібно нічого натискати.

Прокладені між компонентами провідники утворюють мережі. Такі мережі є локальними. Але часто існує необхідність з'єднати такі локальні мережі в одну велику. Це можна здійснити за допомогою з'єднання їх провідниками. Проте нерідко це призводить до великого ускладнення схеми проекту. Для того щоб просто і зручно з'єднувати окремі локальні мережі в єдину цілу існують порти. Мережі в які поміщені порти називаються глобальними. Також глобальними є мережі, які під'єднані до джерел живлення (символів, що означають джерело живлення). Щоб покласти порт, потрібно використати команду Place Port. Після цього слід вибрати тип порту і назву мережі, до якої його буде під'єднано. Якщо назва мережі і назва порту не співпадають, мережа буде перейменована назвою порту. Якщо ж тепер одноіменний порт покласти у іншу локальну мережу, то обидві підмережі стануть єдиною цілою глобальною мережею, хоч і провідникового з'єднання між ними немає.

Перевірка коректності схеми

P-CAD Schematic дозволяє перевірити певну кількість відповідностей схеми електричним правилам (ERCs). Для здійснення перевірки слід використовувати команду Utils ERC. Команда виводить діалог, в якому слід встановити електричні правила, які будуть перевірюватись. Після виконання перевірки на екрані буде відображений рапорт (по замовчуванню) зі знайденими помилками і попередженнями. При цьому вказані координати помилки і одиниці виміру.

Друк проекту

P-CAD Schematic дає можливість друкувати проект на принтері. Для настройки параметрів друку використовується команда File Print Setup. Для виводу діалогу друку слід використовувати команду File Print. В діалозі буде відображений список листів, які підлягатимуть друку. Для доповнення цього списку і встановлення параметрів друку слід натиснути кнопку Page Setup. Діалог дозволяє встановити властивості для листів, зокрема формат, орієнтацію, зміщення і друк штампа і рамки. Друк виконується кнопкою Generate Printouts.

Створення списку зв'язків

Останнім кроком в створенні проекту в P-CAD Schematic є генерація списку зв'язків (Netlist Generation). Цей список представляє собою перелік мереж і компонентів, які вони з'єднують. Netlist може бути створений у кількох форматах, а саме Tango, P-CAD ASCII, FutureNet Netlist, FutureNet Pinlist, P-CAD, EDIF 2.0.0, PSpice.

Для подальшої обробки списку зв'язків у P-CAD PCB, його слід генерувати у форматі P-CAD ASCII. Доступ до діалогу створення списку здійснюється командою Utils Generate Netlist. У діалозі слід вказати тип списку, ім'я файлу Netlist і можливість підключення інформації про бібліотеки. Генерується Netlist при натисненні кнопки ОК.