МІНІСТЕРСТВООСВІТИ УКРАЇНИ
ЧЕРНІВЕЦЬКИЙДЕРЖАВНИЙ УНІВЕРСИТЕТ
ім.Ю.ФЕДЬКОВИЧА
ФІЗИЧНИЙ ФАКУЛЬТЕТКАФЕДРА ЕОМ
ПРОЕКТУВАННЯ ДРУКОВАНИХ ПЛАТ В САПРP-CAD 2000З курсу «Системиавтоматизованого проектування»Курсова робота
2010
ЗМІСТ
1.Пояснювальназаписка
2.ОПИС СИСТЕМИАВТОМАТИЧНОГО ПРОЕКТУВАННЯ P-CAD 2000.
2.1 Загальнийогляд принципів проектування пакету P-CAD
2.2 Оглядовівідомості про P-CAD Schematic
2.3 Проектуванняпринципових схем в P-CAD Schematic
2.4 Оглядовівідомості про P-CAD PCB
2.5 Проектуваннядрукованих плат в P-CAD PCB
2.6 Базовівідомості про створення власних компонентів
Додатки
Списоклітератури
Анотація
В даному курсовому проекті описаний процес проектування друкованих платна базі пакету програм САПР P-CAD 2000. В приведеному прикладі застосованасхема сенсорного вимикача.
1. ПОЯСНЮВАЛЬНА ЗАПИСКА
Дана схемасенсорного вимикача застосовується для вмикання та вимикання світла. Вонаскладається з дев’яти резисторів, семи конденсаторів, трьох діодів, одноготранзистора, сенсора, індуктора, а також мікросхеми К145АРZ.
2.ОПИС СИСТЕМИ АВТОМАТИЧНОГО ПРОЕКТУВАННЯ P-CAD 2000
2.1 Загальнийогляд принципів проектування пакету P-CAD
Системаавтоматизованого проектування САПР P-CAD 2000 представляє собою сукупністьнезалежних програм для розробки друкованих плат. Процес проектування друкованихплат можна розбити на 2-а етапи:
— створенняпринципової схеми на базі програми P-CAD Schematic;
— проектуваннядрукованої плати через програму P-CAD PCBP-CAD Schematic – це програмнийінтерфейс, який дає доступ до інструментів за допомогою, яких виконуєтьсяшвидкий та комфортний набір принципових схем. Користуючись даною програмою,зручно редагувати та переглядати схеми, а також є можливість друку принциповихсхем безпосередньо з програми. Деякі можливості даної програми:
· локалізація,маштабація компонентів, їх редагування;
· спільні зпрограмою розводки бібліотеки компонентів;
· можливістьдинамічного пересилання переліку зв’язків між компонентами в програмурозведення друкованих плат, що значно полегшує процес розведення;
· перевіркасхеми на правильність побудови;
· розширеніможливості друку;P-CAD PCB – це програмапроектування друкованих плат. Дана програма виконує швидке та ефективнерозведення плат. Інші можливості P-CAD PCB приведені нижче:можливість розведення плат з кількістю слоївдо 99відстеження помилокспільні бібліотеки з програмою наборумікросхемредагування приведених елементів тастворення власнихдинамічне пересилання між програмами пакетурозширені можливості друку
Отжеознайомившись тільки з 2-а програмами пакету, ми вже можемо проектувати друкованіплати. Ці програми є незалежними одна від одної, кожна з них виконує своюфункцію і взаємодіють вони тільки через файл переліку зв’язків якийпересилається в P-CAD PCB для подальшого їх розведення в друковану плату.
2.2Оглядові відомості про P-CAD Schematic
Нижче приведений короткий опис відомостей, якіпотрібно знати для нормального використання P-CAD Schematic.
Інтерфейспрограми включає в себе:
Головне меню(Menu bar) дозволяє виконувати команди та функції P-CAD Schematic.
Панельінструментів (Toolbars)– це група кнопок, які дозволяють виконувати найбільшчасто вживані команди і функції P-CAD Schematic. Відображення панелейінструментів можна увімкнути в меню View.
Панельінструментів для оперуванням з файлами та схемами у вікні – Призначення кнопок: вибір, новий файл, відкрити файл, зберегти файл, роздрукувати файл, вирізати,копіювати, вставка, відмінити останню операцію, ручна проводка, перейменуваннямережі, лінійка, збільшення, записати порядок технічних змін.
Панельінструментів для відображення елементів – реалізує команди встановленняелементів на робочий простір P-CAD Schematic. Кнопки панелі мають відповіднізначення: покласти компонент, покласти провідник, покласти шину, покласти порт,покласти контакт, покласти лінію, покласти дугу, покласти полігон, покластиточку, покласти текст, встановити атрибут, покласти поле і покласти символфункціонального призначення.
Лінія статусу:
1. Координатипо X-у та Y-у. Ці два значення відображають інформацію про місцеположення мишкиу вікні .
2. Клавішіперемикання відстані між вузлами сітки. Перемикання можна здійснювати клавішеюА.
3. Полезавдання кроку координатної сітки. Крок задається в мілідюймах, дюймах абоміліметрах.
4. Поле перелікулистів. Якщо в проекті використовується кілька листів з схемами, їх можнаперемикати в цьому полі.
5. Полетовщини лінії – задає товщину лінії по замовчуванню.
Областьрозробки – це логічна область розробки. Вся поверхня робочої області розміченасіткою.
Командиперегляду меню
Командиперегляду використовуються для управління відображенням проекту на екрані,тобто можлива маштабація вікна, виділення окремої частини вікна для більшприскіпливого огляду тощо.
1.) View Zoom In/Out- вибірка цього елемента менюкурсор миші змінить форму стрілки на лінзу. Також збільшення або зменшенняможна задати за допомогою клавіш + і -, але без фокусування.
2.) View Zoom Window – дозволяє виділитизбільшуваний фрагмент мишкою. Викликається також клавішею Z. Виділений фрагментзбільшується до розмірів вікна проекту.
3.) View Jump to a Part. Клавіша на панелі командздійснює перехід на вказаний компонент. Компонент вибирається в списку Parts.Компонент буде відображений в центрі робочої області.
4.) View Jump Text. Клавіша на панелі командвикористовується для пошуку текстових рядків в проекті і переміщення областівідображення в позицію шуканого тексту.
5.) Jump to a Node. Використовують цe дляпереміщення області відображення на потрібний вузол. Вузол вибирається в спискувузлів.
Перевіркакоректності схеми
P-CADSchematic дозволяє перевірити певну кількість відповідностей схеми електричнимправилам (ERCs). Для здійснення перевірки слід використовувати команду UtilsERC. Дана команда виводить вікно в якому потрібно задати ті електричні правилапо яким буде перевірятися схема. В результаті на екран повинен вивестись рапортзі знайденими помилками (координати помилки вказані також).
Дії надкомпонентами
Одною зпереваг інтерфейсу P-CAD є можливість змінювати властивості одного або кількохкомпонентів шляхом їх вибору і здійснення дії за вибором користувача.Компоненти можуть вибиратись окремо, поблочно або іншими засобами. Після того,як компоненти вибрані, можна вибрати всі асоційовані за мережею компоненти,знищити їх, перемістити як групу або підсвітити. Якщо компоненти одного типу –це дозволяє запросити і відредагувати їхні властивості. Більшість асоційованихз об'єктом команд може бути відображена натисненням правої кнопки миші навибраному об'єкті.
Встановленнякомпонентів
P-CADSchematic дає змогу створювати нові компоненти або встановлювати вже створені,такі як компоненти, в проект.
Компонентиякі можуть бути встановленні на лист перелічені меню Place і дублюються напанелі інструментів встановлення. Встановлення компонента завжди здійснюєтьсявідносно координатної сітки.
Прибажанні компоненти можуть бути переміщені. Для переміщення одного або кількохвиділених компонентів слід натиснути на ліву кнопку миші, коли курсорзнаходиться над виділеним об'єктом, перемістити його на нове місце і відпуститикнопку миші. .
Переважнабільшість компонентів може бути обернена або "інвертована"(flip). Дляобертання виділеного компонента слід натиснути клавішу R, яка повертає об'єктна 90 градусів Для "інвертації" виділеного компонентавикористовується клавіша F.
Використаннякоманди Snap to Grid меню View дозволяє увімкнути швидкий режим курсора. Цеозначає, що курсор миші може переміщуватись тільки від точки до точкикоординатної сітки. Крім цього таким чином пересувати курсор завжди можнаклавішами зі стрілками (клавішами курсору) на клавіатурі.
Редагуваннякомпонентів
Післяздійснення операції вибору над одним або кількома компонентами можуть бутиздійснені операції редагування.
Прибудь-яких операціях пов'язаних з вибором, таких як переміщення, копіювання,обертання, відображення і вставка автоматично здійснюється вибір контрольноїточки (Reference Point), відносно якої здійснюються ці операції. Позамовчуванню контрольна точка – найближча точка координатної сітки до центрувибраного компонента чи компонентів.
Дооперацій редагування слід віднести можливість зміни розмірів компонента. Длязміни розмірів компонента потрібно спочатку його виділити, далі на границяхз’явиться маленькі квадратики. Треба вибрати квадратик відповідно до сторони вяку ви хочете розтягнути зображення.
Взагаліможна змінювати розміри у таких компонентів як лінії, провідники, шини, дуги іполігони .
Длябільш комфортної роботи в P-CAD Schematic можна використовувати дії, пов'язаніз буфером обміну (Clipboard). Зокрема це:
1. Вирізання компонентів (Ctrl+X) – видаляє виділенікомпоненти з робочої області.
2. Копіювання компонентів (Ctrl+C) – переноситьвиділений компонент в буфер.
3. Вставка компонентів (Ctrl+V) – встаноленнякомпонента в робочу область з буфера (встановлюється той компонент, що бувзаписаний останнім )
Вибіркомпонентів.
Засобивибору компонентів дозволяють вибирати компоненти розміщені на листі проекту.Вибір компонента може бути здійснений 3-ма методами:
- використання команди Select меню Edit;
- активацією кнопки вибору на панелі інструментів;
- натисканням клавіші S.
Редагуваннязв’язків.
Зв’язок– це електричне з'єднання між двома або більше компонентами схеми (два абобільше контакти з'єднані провідниками).
Нижчеописаний діалог редагування зв’язків.
Type –перемикач дозволяє вибрати відображення зв’язків чи шин.
NetFilter – перемикач дає можливість фільтрувати відображення тільки глобальнихзв’язків.
Net/BusNames – перелік імен доступних зв’язків або шин
EditAttrs – редагування атрибутів зв’язків або шин. При натисненні кнопки з'являєтьсядіалог редагування атрибутів.
Rename –дозволяє перейменувати зв’язок або шину. Виконання цієї дії можливо тільки дляпідсвічених компонентів.
Highlight/Unhighlight– підсвічує вибраний зв’язок або шину.
Delete –видалення підсвіченого зв’язка або шини.
Select –вибір всіх підсвічених зв’язків і шин.
Завантаженнята зберігання інформації P-CAD Schematic
P-CADSchematic може читати (зберігати) стандартні файли двійкового формату, а також:
P-CAD ASCII;
DXF форматовані файли;
PDIF форматовані файли
2.3 Проектуваннясхем в P-CAD Schematic
Встановленняпараметрів проекту
Післязапуску P-CAD Schematic перш за все потрібно вказати розмір робочої області. Цездійснюється командою Options Configure. В діалозі слід вибрати розмір листапроекту. Для цього існують вже готові шаблони А0 – А5. Також можна задативласний розмір робочого простору.
Даліпотрібно настроїти опції зображення командою Options Display. Тутвстановлюються кольори зображення тип вказівника миші, вид з'єднання провідниказ шиною та інші параметри.
Дляуспішного набору схем в P-CAD Schematic потрібно підключити бібліотеки зкомпонентами. Всі компоненти P-CAD упаковані в бібліотеки.
Створеннясхеми
Покластикомпонент на лист можна командою Place Part або відповідною кнопкою панеліустановки. Після натиснення лівої кнопки мишки на робочій області з'явитьсявікно вибору компонентів. За допомогою кнопки Browse можна отримати графічнийвид компонента. В списку бібліотек слід вибрати ту, яка містить потрібнийкомпонент. Після натиснення кнопки ОК компонент можна покласти на лист.
АтрибутRefDes компонента можна змінювати під час роботи в робочій області. Якщокомпонент є складним, то номер його елемента можна змінити клавішами P таShift+P.
Далі йдевстановлення зв'язків. Для цього використовується клавіша на панелі командPlace Wire. Після цього натисненнями лівої кнопки миші прокладається провідник,наприклад між контактами двох компонентів.
Встановленняшин здійснюється подібним чином, за вийнятком того, що для завершенняпрокладання не потрібно нічого натискати.
Прокладеніміж компонентами провідники утворюють зв’язки, які є локальними. Але частоіснує необхідність з'єднати такі локальні зв’язки в однин великий. Це можназдійснити за допомогою з'єднання їх провідниками. Проте нерідко це призводитьдо великого ускладнення схеми проекту. Для того, щоб просто і зручно з'єднуватиокремі локальні зв’язки в єдину цілу існують порти. Зв’язки, в які поміщеніпорти називаються глобальними. Також глобальними є зв’язки, які під'єднані доджерел живлення (символів, що означають джерело живлення). Щоб покласти порт,потрібно використати команду Place Port. Після цього слід вибрати тип порта іназву зв’язка, до якої його буде під'єднано. Якщо назва зв’язка і назва портане співпадають, зв’язок буде перейменований назвою порта. Якщо ж теперодноіменний порт покласти в інший локальний зв’язок, то обидва підзв’язкастануть єдиним цілим глобальним зв’язком, хоч і провідникового з'єднання міжними немає.
Друкпроекту
P-CADSchematic має можливість друкувати проект на принтері. Для настройки параметрівдруку використовується клавіша на панелі команд File Print Setup. Для виводудіалогу друку слід використовувати команду File Print. В діалозі будевідображений список листів, які підлягатимуть друку. Друк виконується конпкоюGenerate Printouts.
Створеннясписку зв'язків
Завершуємороботу по створенню проекту в P-CAD Schematic генерацією списку зв'язків(Netlist Generation)- це список переліку мереж і компонентів, які вониз'єднують. Netlist може бути сворений у форматах: Tango, P-CAD ASCII, FutureNetNetlist, FutureNet Pinlist, P-CAD, EDIF 2.0.0, PSpice.
2.4 Загальнийогляд P-CAD PCB
Дана програмаявляється потужним інструментом для проектування друкованих плат. По-суті PCB єосновною програмою пакету P-CAD, тобто вона виконує основну функкцію пакету(розведення плат). Тому потрібний більш детальний огляд роботи даної програми.
ІнтерфейсамиP-CAD Schematic та P-CAD PCB дуже схожі, тому будемо звертати увагу тільки навідмінностi між даною програмою та вищеописаною P-CAD Schematic.
Отже P-CAD PCB невикористовує роботи з листами, проте на заміну втраченого терміну з’являєтьсяновий-це «слої». Термін «слой» (прошарок) використовуєтьсядля розділення всієї маси доріжок друкованої плати на ортогональні рівні, тобтоспрощується, а деколи, взагалі, вирішується проблема розводки плати, так якскупчення доріжок веде до того, що розводчик (router) не може вирішити задачуграфів. Кількість слоїв обмежена числом: 1..99. Проблема підключення чивідключення «слоїв» вирішуєтьсяя через діалог, що викликаєтьсякомандою Options Layers. Можна вказати тип «слою» (провідний чинепровідний), розведення доріжок на платі відбувається тільки на повідному «слої».
«Слої»можна вибирати на панелі статусу або клавішами L і +L.
2.5 Проектуваннядрукованих плат в P-CAD PCB
Для настойки проектупо розширеній програмі потрібно скористатись командами меню Options-Configure,Display, Layers, Grids. Всі настройки відповідно будуть збережені у файліпроекту.
Configure – данакоманда визначає розмір робочої області.
Display- командавстановлює відображення інформації на дисплеї.
Layers-ця командаспеціалізується на оперуванні з слоями, тобто вона дає змогу додавати,віднімати, перейменовувати, вказувати і під’єднуватти слої до проекту. Міжназвою слою та його номером знаходиться символ, який визначає тип слою. Списоквсіх символів приводиться нижче:
S-провідний слой;
E-увімкненийслой;
A-автоматичнепрокладення маршруту;
N-непровідний;
D-слой вимкнений;
P-слойпланування;
H-горизонтальнатенденція прокладання;
V-вертикальнатенденція маршруту прокладання доріжок. Curent Line- товщина лінії позамовчуванню.
P-CAD PCBпідтримує контактні площадки (Pad) і міжпрошаркові з’єднання (Via) двох типів — прості та складні. Контакні площадки і стандартні форми, наскрізні площадки іміжпрошаркові з’єднання, що монтуються на поверхні називаються простими, якщо жвони знаходяться між слоями, то вони називаються складними.
Design Rules-команда, що встановлює правила проектування.Розведеннядрукованих плат В P-CAD PCB плати можна розвести (route) декількома способами:
Автоматичним-дляавтоматичної розводки використовується команда меню Route->Autoroutes. Ввікні вибираємо алгоритм розведення (Quiq Route). Натискуємо клавішу Start длязапуску трасування.
Послідовним-користувачсамостійно проводить доріжки, з’єднуючи компоненти. Прокладання зв’язківпроходить на поточному слої. Щоб перейти до розводки слідуючого слою слідскористатись клавішами L та Shift+L. Відповідно в точці перемикання слоївавтоматично ставиться Via. При успішному трасуванні кінець сегментапозначається хрестиком.
Інтерактивним-інтерактивнийрежим схожий на послідовний, але в ньому є одна відмінність – досить потягнутимишку зі зв’язком у потрібному напрямку і лінія зв’язку автоматично визначаєбудь-які перешлоди.Друкпроекту
P-CADPCB має можливість друкувати проект на принтері.
Длянастройки параметрів друку використовується клавіша на панелі командFile->Print Setup. Для виводу діалогу друку слід використовувати командуFile Print. В діалозі буде відображений список листів, які підлягатимуть друку.
В P-CADPCB можна роздрукувати кожну частину проекту окремо. Для кожної частини проектугенерується робота(job), в якій описані конкретні елементи друку.
Друквиконується кнопкою Generate Printouts.
2.6 Принципистворення власних компонентів
Компоненти P-CAD2000 зберігаються в бібліотеках (у файлах з розширенням *.lib). Розробкукомпонентів можна розбити на 3-и етапи. Розробка символьного позначення (Symbol)в P-CAD Schematic, розробка монтажного позначення (Pattern) в P-CAD PCB інакінець об’єднання цих 2-х частин в повноцінний компонент відбувається в P-CADLibrary Executive.
Символ — схематичне позначення компоненту. Він складається з прямих та кривих ліній зконтактів (pin), обов’язково має бути точка Reference Point, атрибути посиланнята типу (Ref Des, Type)
Отож для створеннякомпоненту ми набираємо схематичне позначення, потім встановлюємо на ньогоконтакти (pins) (контакти – це основна частина компоненту, без неї символьнепозначення не має змісту). Кожній ніжці, контакту треба присвоїти оригінальнийатрибут (PinDes), він повинен співпадати з (PinDes) аналогічними ніжкамимонтажного позначення (Pattern). Для збереження символьного позначення потрібновиділити всі частини символу. Зберігання символу в бібліотеку відбуваєтьсяшляхом виконання команди Library Symbol->Save As.
Зовнішнє представленнякомпоненту-монтажне позначення компонента, яке відповідає реальним розмірам таформі компонента. Він складається контактних площадок (контактні площадки повиннізнаходитись на провідному слої) та малюнку(знаходження малюнку на провідномуслої небажано), звичайно присутня там, і контрольна точка Reference Point, іатрибут посилання, і атрибут типу (Ref Des, Type). Перед тим як записатизовнішній вигляд компоненту треба виконати перенумерацію контактних площадок задопомогою команди Utils->renumber спочатку по PadNum а потім по Default PinDes. І ось зовнішній вид компонента готовий до запису в бібліотеку, що йздійснюється за допомогою команди Library Pattern->Save As
Потім зовнішнійта символьний вигляди об’єднуються в повноцінний компонент в програмі P-CADLibrary Executive. Для того щоб з’єднати 2-і частини компонента потрібно, щоб уних співпадав RefDes Prefix, а також заповнити поля діалогового вікна PinsView. Серед них:
-Gate#- номерворіт(вбудованого елементу) до якого належить дана нога;
-Sym Pin#- номерконтакту у символі;
-Pin Name#- ім’яконтакту;
-Gate Eq-еквівалентність іншим воротам;
-Pin Eq-еквівалентність контакту;
-Elec. Type-електричний тип контакту;
Новий компонентстворюється шляхом реалізації команди Component->Save As, в вікні, щовиплило після реалізації команди, записуємо ім’я під яким надалі будевідображатись компонент в бібліотеці ( повноцінний компонент зберігається в тійбібліотеці, де знаходяться його символьний та зовнішній вигляд).
Списоклітератури
1. P-CAD 2000 User Manual. © 2000 ACCEL Tech.
2.P-CAD 2000 Help System
Додаток1.
Переліквикористаних елементівПозначення на схемі Тип / найменування Кількість Діоди D1,D2 KU602G 1 D3 KS215J 1 D4 KD103B 1 Конденсатори С1 K10-7B-H30-0.33 Pf 6 C 2 K10-7B-H90-0.15mF 1 C3 K50-35-160V-0.1mF-B 2 C4
K73-17-250V-50mF +20% 3 C 5 K50-35-6,3V-470mF-B 1 C6 K10-7B-H90-47mF +80% -20% 2 C7 K50-35-63V-47mF-B 1 Мікросхемa U 1 К145APZ 1 Резистори R1
МЛТ-0,25- 1.2 K+10%-А-Д1 1 R 2
МЛТ-0,25- 1.3 K+10%-А-Д1 1 R 3
МЛТ-0,25- 10K+10%-А-Д1 1 R4
МЛТ-0,25- 200К +10%-А-Д1 1 R5
МЛТ-0,25- 100К +10%-А-Д1 1 R 6
МЛТ-0,25- 510К +10%-А-Д1 1 R7
МЛТ-0,25- 1.2К +10%-А-Д1 1 R 8
МЛТ-0,25- 3К +10%-А-Д1 1 R 9
МЛТ-0,25- 47К +10%-А-Д1 1 R 10
МЛТ-0,25- 47К +10%-А-Д1 1 Транзистори VT 1 КТ315B 1