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.
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.
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.
Поле завдання кроку координатної сітки. Крок задається в мілідюймах, дюймах або міліметрах. Одиниці виміру по замовчуванню встановлюються в меню Options Configure в полі Units.
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.
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.
Поле товщини лінії – задає товщину лінії по замовчуванню.
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:
виконанням команди Select меню Edit;
активацією кнопки вибору на командній панелі інструментів;
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
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.
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.
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.
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.
1.2 Огляд P-CAD PCB
P-CAD PCB – потужна програма розробки друкованих плат. PCB – це найскладніша програма пакету P-CAD. Вона містить дуже велику кількість функцій і можливостей, тому нижче будуть описані лише базові моменти роботи.
Використання слоїв
P-CAD PCB дає змогу працювати і настроювати до 99 слоїв, включаючи вже готові і оголошені по замовчуванню. Для керування, додання, відключення, видалення слоїв використовується діалог, який викликається командою Options Layers. Можна вказати тип слою (сигнальний чи не сигнальний) – розведення доріжок на платі можливе лише на сигнальних слоях, увімкнути чи вимкнути слой для розведення і відображення і вказати поточний.
Слої можна вибирати на панелі статусу або клавішами L і Shift+L.
Проектування друкованих плат в P-CAD PCB
Команди меню Options – Configure, Display, Layers, Grids дозволяють провести розширену настройку проекту. Всі настройки будуть збережені у файлі проекту.
Перш за все для проекту слід встановити межі робочої області. Розмір області встановлюється командою Options Configure. Як і в P-CAD Schematic в P-CAD PCB на лист можна помістити штамп. Файли штампів знаходяться у підкаталозі Titles робочого каталогу P-CAD і можуть завантажуватись командою File Open.
Команда Options Display дозволяє настроїти параметри відображення інформації на екрані. Слід звернути увагу на можливість встановлення кожному слою свого кольору.
Команда Options Layers дає змогу гнучко додавати, перейменовувати, нумерувати, вказувати і під'єднувати слої до проекту. Також є можливість увімкнути і вимкнути слой і зробити будь-який увімкнутий слой активним. В діалозі відображені всі існуючі слої, кількість яких можна збільшити до 99. Між назвою слою і його номером знаходяться символи, які вказують його тип. Ці символи означають наступне: S – сигнальний слой, E – слой увімкнений, А – автоматичне прокладення маршруту, N – несигнальний, D – слой вимкнений, Р – слой планування, Н – горизонтальна тенденція прокладання, V – вертикальна тенденція прокладання маршруту доріжок.
Товщина лінії по замовчуванню вказується командою Options Curent Line.
P-CAD PCB підтримує контактні площадки (Pad) і міжпрошаркові з'єднання (Via) двох типів – прості (Simple) і складні (Complex). Контактні площадки і стандартні форми, наскрізні площадки і міжпрошаркові з'єднання які монтуються на поверхні називаються простими. Якщо ж вони знаходяться між слоями, вони називаються складними. В P-CAD PCB прості і складні Via і Pad настроюються окремо через команди Options Pad Style і Options Via Style.
Встановлення кроку сітки в P-CAD PCB аналогічно P-CAD Schematic. Сітка з кроком 100 mil є зручною для встановлення наскрізних компонентів. Вона забеспечує максимальну гнучкість при подальшому трасуванні друкованої плати.
Як і в P-CAD Schematic в P-CAD PCB для встановлення компонент повинні бути відкриті бібліотеки. Їх підключення відбувається аналогічно P-CAD Schematic.
Задання форми друкованої плати
Для початку проектування потрібно задати контури друкованої плати. Для цього використовуються лінії і дуги, які кладуться аналогічно P-CAD Schematic. Слід зазначити, що класти лінії на сигнальні слої не варто, оскільки це викличе проблеми при розведенні друкованої плати. Для задання контурів плати служить слой Board. На ньому потрібно нанести неперервний контур плати потрібних розмірів і форми користуючись координатною сіткою.
P-CAD PCB дозволяє встановлювати компоненти на робочу область і з'єднувати їх. Для того щоб покласти компонент використовується команда Place Component. Для з'єднання компонентів – команда Place Connection. Таким чином можна набрати електричну схему і розвести друковану плату. Але більшість сучасних систем автоматичного проектування дозволяють набирати схеми в спеціально для цього призначених програмах, таких як P-CAD Schematic. Створені в P-CAD Schematic списки з'єднань (Netlists) завантажуються у P-CAD PCB. Користувачу залишається лише відповідним чином розмістити завантажені елементи на платі (в більшості випадків авторозміщення, здійснене P-CAD PCB є незадовільним) і здійснити трасування друкованої плати. Завантажити Netlist можна командою Utils Load Netlist.В P-CAD PCB компоненти можна повернути на довільний кут. Для повертання елемента на 90 градусів служить клавіша R. Комбінація Shift+R дозволяє розвернути компонент на довільний кут. При натисненні цієї комбінації щоразу кут повертання компонента збільшується на величину, яка задається в Options Configure.
Для зменшення кількості з'єднань P-CAD PCB дозволяє оптимізувати мережі. Для цього виконується команда Utils Optimize Nets. Вона враховує кілька факторів, які дозволяють зменшити кількість мереж і спростити розведення плати.
Розведення друкованих плат
Плати в P-CAD PCB можна розвести трьома способами – автоматичним, інтерактивним і ручним (Autoroute, Interactive and Manual route). У більшості випадків розведення здійснюється спочатку автоматичним способом, а потім корегується двома останніми.
Для автоматичного розведення маршрутів використовується команда Route Autorouters. В діалозі слід вибрати алгоритм розведення. Кожен алгоритм має свої власні настройки. Після встановлення параметрів натискається кнопка Start і починається трасування. Якщо в процесі розведення виникають якісь помилки, про це виводиться рапорт. Трасування ведеться по всіх увімкнених сигнальних слоях з врахуванням виставлених тенденцій напрямку. Алгоритму автоматичного трасування не завжди вдається провести всі доріжки. Для подальшого трасування використовується ручна розводка.
При ручному трасуванні користувач самостійно прокладає доріжки від одного контакту до іншого. Прокладання проходить сегментами на поточному слої відносно координатної сітки. Слої змінюються клавішами L та Shift+L. При цьому в точці перемикання слоїв автоматично вставляється Via. При успішному закінченні трасування (останній сегмент закінчується на контакті компонента) кінець сегмента позначається хрестиком. Вихід з ручного трасування поточної доріжки здійснюється правою кнопкою миші або клавішею ESC.
Інтерактивний режим відрізняється від ручного тим, що користувачеві достатньо просто мишею “тягнути” доріжку в потрібному напрямі. Огинання перешкод здійснюється автоматично.
Часто просто необхідно вказати певні правила проектування для нормального розведення плати. Правила встановлюються командою Options Design Rules. На вкладці Design можна вибрати окремі настройки і встановити їх значення. Вкладка Layer дозволяє змінити правила зазору для кожного слою.
Друк проекту
P-CAD PCB дає змогу роздрукувати кожну частину проекту. Для цього генерується задача (Job), в якій конкретизовано, що саме слід друкувати. Такі задачі генеруються для всіх частин проекту. Потім вибираються потрібні і проводиться друк.
Задачі створюється виконанням команди File Print і натисненням кнопки Setup Print Jobs. В діалозі слід ввести ім'я задачі (Print Job Name) і натисканням кнопки Add створити нову задачу. Після цього задачу слід відмітити в списку (Print jobs) і настроїти параметри – вказати, які слої будуть друкуватися (Layers), які символи будуть роздруковані (Display Options), масштаб і зміщення (Print Adjustments) і межі друку (Print Region). Друк запускається кнопкою Generate Printouts.
1.3 Принцип створення власних компонентів
Всі компоненти P-CAD знаходяться в бібліотеках. Розробка проектів полягає в перенесенні компонентів з бібліотек на робочу область проекту. Якщо потрібного компонента немає в жодній бібліотеці, виникає необхідність створювати власний.
Кожен компонент складається з двох частин – схематичного позначення, або просто символу (Symbol), і монтажного позначення, або просто зразка (Pattern). Символ використовується в P-CAD Schematic, а зразок – в P-CAD PCB. У неповного компонент може бути відсутнім або символ, або зразок.
Символ – це схематичне позначення компонента. Він складається з деякого малюнку (ліній, дуг, надписів) і контактів (Pins). Також обов'язковими складовими символу є контрольна точка (Reference Point), атрибути позначення посилання (RefDes) і типу (Type). Для створення символу використовується P-CAD Schematic. Спочатку набирається малюнок, який відповідає схематичному позначенню компонента. Потім встановлюються контакти (Pins). Без контактів компонент немає електричного змісту. У кожного контакту потрібно встановити унікальний атрибут PinDes. Цей атрибут використовується для правильного з'єднання символу зі зразком. PinDes у символів повинен співпадати з PinDes еквівалентних ніжок у зразка. Далі потрібно покласти Ref Point і атрибути – RefDes і Type. Для зберігання символу потрібно здійснити блочний вибір всіх його складових. Зберігання символу в бібліотеку здійснюється командою Library Symbol Save As.
Зразок – монтажне позначення компонента, яке відповідає реальним розмірам і формі компонента. Він складається з контактних площадок (Pad), малюнка, який визначає зовнішній вигляд корпуса, точки контролю і атрибутів RefDes і Type. Створюється зразок в P-CAD PCB. На електропровідний слой (по замовчуванню – Top) кладуться контактні площадки і редагуються їх властивості. Важливою є еквівалентність PinDes зразків і символів. Далі на неелектропровідному (несигнальному) слої (Top Silk) здійснюється малюнок корпуса компонента. На завершення ставиться контрольна точка (Ref Point) і атрибути RefDes і Type. Перед збереженням зразка потрібно здійснити блочний вибір всіх його складових. Збереження зразка в бібліотеку виконується командою Library Pattern Save As.
Для об'єднання зразка і символу і створення компонента використовується програма Library Executive.
Новий компонент створюється командою Component New. Після цього вводиться ім'я бібліотеки, яка містить символ і зразок компонента. Кнопкою Select Pattern слід вибрати зразок нового компонента. Після цього вводиться кількість незалежних проходів у компоненті (Number of Gates), тобто кількість незалежних символів у зразку. Виставляються тип компонента, стиль і нумерація проходів. Кнопкою Select Symbol вибирається символ для всіх проходів, якщо стиль компонента однотипний (Homogeneous) і для кожного проходу, якщо компонент різнотипний (Heterogeneous). Нумерація проходів може проводитись по алфавіту або чисельно. Для вітчизняних компонентів прийнята числова нумерація. Після виконання цих дій необхідно підкорегувати таблицю відповідностей контактів. Для цього слід натиснути кнопку Pins View. У таблиці, що з'явилася потрібно заповнити наступні поля (поля Pad # і Pin Des повинні вже бути заповненими):
Gate # - номер проходу до якого відноситься даний контакт.
Sym Pin # - номер контакту у символі. Завжди заповнений для всіх перших еквівалентних проходів. Для всіх наступних повинен повністю співпадати з номером контакту символу з еквівалентного проходу (див. далі).
Pin Name - Ім'я контакту. Якщо присутнє в перших еквівалентних проходах – повинне бути або видалене, або здубльоване у всіх наступних еквівалентних проходах.
Gate Eq – еквівалентність іншому проходу. Слід вказати, якому проходу з існуючих даний контакт еквівалентний.
Pin Eq – еквівалентність контакту – вказує якому контакту з проходу, вказаного в Gate Eq даний контакт еквівалентний.
Elec. Type – електричний зміст контакту. Слід вибрати потрібний тип (вхід, вихід, пасивний, живлення тощо).
Збереження компонента в бібліотеку здійснюється командою Component Save As. В назві компонента дозволяються символи кирилиці.
2. Опис побудови принципової схеми та трасування плати в середовищі PCAD-2008
2.1 Побудова принципової схеми в PCAD 2008 Schemantic
Для побудови схеми необхідно встановити потрібний формат листа (А4,А3,А2,А1), а також одиницю виміру (mm – міліметри, mil – десята частина дюйма, inch – дюйми), після цього потрібно вибрати титульний лист, Для виконання будь-якої команди потрібно вибрати цю команду і вона буде діяти до тих пір, поки команда не буде відмінена натисканням на стрілку або вибором іншої команди. На панелі швидкого реагування (зліва) вибрати кнопку символ. Після вибору кнопки “символ” клікнути на робочій області, після чого у вікні вибрати потрібний компонент, якщо його в поточній бібліотеці немає потрібно у випадаючому меню вибрати іншу бібліотеку або встановити її до списку поточних вибравши кнопку Library setup. Після того як необхідний компонент вибраний, вибираємо його положення на принциповій схемі і кліком розміщуємо на ній, при цьому якщо натиснути на кнопку миші і утримуючи її натискати ‘z’ та ‘f’, то компонент відповідно буде крутитися та дзеркально відображатися відносно горизонтальної осі.
Після розміщення всіх компонент їх необхідно з’єднати у відповідності до логічного функціонування схеми.
Вибором команди Place/Wire з’єднуємо поставлені на лист елементи.
Після того, як схема намальована в PCAD 2008 Schemantic виділяємо її і за допомогою комади Util/Generic Netlist генеруємо список зв’язків між компонентами (елементами схеми) у файлі з розширенням *.net. Після чого записуємо принципову схему на диск для подальшого опрацювання та роздруковування. На цьому дії в PCAD 2008 Sсhemantic завершуються.
2.2 Трасування плати за допомогою програми PCAD 2008 PCB
Вибираємо розмір робочої зони, одиницю виміру командою Options/Configure… Потім завантажуємо файл з розширенням *.net – файл зв’язків. Для цього виберемо команду Utils/Load Netlist. Якщо в принциповій схемі немає помилок, то програма завантажить корпуса елементів з їхніми зв’язками. Виберемо команду Route/Autoroutes. Вона дозволяє вибрати кількість провідних прошарків Layers для трасування однопрошаркових та багатопрошаркових плат, а також можна задати за якою технологією будуть виготовлюватися плати на підприємствах (Engenearing Design), а також крок сітки та товщину ліній трасування. Натиснувши на клавішу Start програма протрасує елементи та розведе плату. Після чого записуємо схему на диск для її подальшої обробки.
У разі відсутності потрібних елементів їх можна створити самостійно, як це зроблено в даній роботі у зв’язку з відсутністю бібліотек з вітчизняними компонентами. Для створення компонент необхідно створити схемне позначення та вигляд корпусу в програмах Pcad 2008Schemantic та PCAD 2008 PCB. При чому виводи символів Pins Designators повинні бути однаковими в корпусі та схемному позначенні. Після цього в Library Manadger створюємо об’єкт під’єднуємо до нього корпус та схемне позначення та в ручну корегуємо та заповнюємо службову інформацію про елемент. А саме: логічне призначення виводів, належність до певної секції у багатосекційних елементах, назви виводів, їх еквівалентність. Можна також перенести компонент, схемне позначення або корпус вибравши опцію Librarys Copy... після чого вказуємо з якої бібліотеки копіювати та в яку бібліотеку копіювати елементи. Однією з потужних операції програми є модифікація існуючих елементів. Після того, як елемент створений записуємо його під оригінальною назвою, яка на схемі позначається як тип елемента.
3. Опис принципової схеми
Формувач імпульсів
Для пристроїв автоматики, дистанційного управління або перевірки роботи окремих вузлів схеми інколи потрібно передавати пачкиу із визначеного числа імпульсів. Інколи потрібно мати пачки імпульсів, які складаються із довільної комбінації положень імпульсів відносно початкового, - кодову послідовність. Такий режим забезпечує дана схема. Якщо ні одна із кнопок не натиснута, то на виході (DD1/11) будуть з’являтись одинарні імпульси, з періодом, який визначається частотою задаючого генератора на елементах DD1.1, DD1.2.
В залежності від того, яка кнопка натиснута, на виході з’явиться пачка з комбінації імпульсів. При чому кожній натиснутій кнопці буде відповідати визначене положення імпульсу відносно початкового. Кнопки можуть бути натиснуті в будь-якій комбінації або всі одночасно. Що дозволяє використовувати схему в пристроях, де потрібна для дистанційного управління одночасна передача декількох команд.
Висновок
При написанні курсової роботи САПР PCAD 2008 було реалізовано трасування плати, для схеми формувача імпульсів. РСAD 2008 показала себе надійною при реалізації проекту. До недоліків даної системи можна віднести відсутність компонент вітчизняного виробництва та відсутність в стандартній версії PCAD 2008 підтримки вітчизняного стандарту. До переваг описаної САПР відноситься зручний для користування Windows інтерфейс, у порівнянні з попередніми версіями, та швидке створення схеми на основі готових блоків функціональних вузлів.
Література
АССEL 7.1
И. П. Шелестов Радиолюбителям: полезные схемы. – М.:Солон–Р,1999, 216 с ил.
В. Л. Шило Популярные цифровые микросхемы: Справочник. – М.: Радио и связь, 1997