Двухоектнвй цифровой термометр

Аннотация

     В данном курсовом проекте разрабатывается цифровая шкала- частотомер на базе процессора PIC16F84 фирмы Microchip. При этом применяется система автоматического проектирования P-CAD. В ходе проектирования были созданы условно-графические обозначения (УГО) электрорадиоэлементов (ЭРЭ), разработаны посадочные места ЭРЭ на ПП, размещены ЭРЭ на печатных платах и проведена автоматическая трассировка проводников.

      
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     Содержание

 Введение…………………………………………………………….……………………………….     

1)Анализ технического задания ………………………………………………………….    

2) Описание схемы электрической принципиальной………………….…….     

3)  Создание библиотеки элементов согласно ЕСКД…………………………..     

   3.1) Создание УГО элементов электрической схемы

   3.2) Разработка посадочных мест на печатной плате

4) Создание схемы электрической устройства……………………………………      

5) Размещение элементов схемы на ПП с учетом тепловых режимов…   

6) Трассировка печатной платы………………………….………………………………       

 Заключение…………………………………………………………………………………………       

 Литература………………………………………………………………………………………….       

 Приложение………………………………………………………………………………………..        
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Введение

В настоящее  время под САПР процесс проектирования с использованием машинной графики  поддерживаемых пакетами ПО для решения на компьютерах аналитических квалификационных экономических и эргономических проблем связанных с проектной деятельностью. Широкое применение САПР началось с использованием микроЭВМ.                      

Ступени развития САПР:

1. В 70х годах были получены отдельные результаты, показавшие, что область проектирования в принципе поддается компьютеризации. В соответствии с веяниями времени в этот период основное внимание уделялось системам авт. черчения.
2. В 80-х годах внедрились микро и суперкомпьютеры и САПЧ (САП и черчения) стали доступны даже малым фирмам. Когда стол для черчения заменяется на дисплей то повышается скорость работы, повышается уровень опытного чертежника в 3 раза. На цветном дисплее в 3,5 раза. В это время поставщики АПЧ применяли не только авт. проектирования, но и моделирование 3D. Сначала в 3D были простые поверхности, затем твердотельные изображения.
3. В 90-е годы – период зрелости, осознаны многие реальные задачи практики, исправлены многие ошибки при разработки. Сейчас существуют вопросы интеграции возможности, позволяющих вести речь об автоматизации всего процесса проектирования, конструирования. Бурный рост функциональности АП с одновременным усложнением ряда ключевых функций и операций, связанных с распознаванием и обработки особенностей форм привел к тому, что на переднем плане стал интерфейс. Актуальны методы отката назад (roll back), которые восстанавливают конкретно проект, несмотря на ошибки как собственные, так и ошибки алгоритмов данных.

В наше время  самыми актуальными стали вопросы, связанные с интеграцией разнообразных  возможностей, позволяющей вести  речь об автоматизации не отдельных  элементов, а всего процесса проектирования, конструирования и производства. Бурный рост функциональности САПР с  одновременным усложнением ряда функций, привело к тому, что на первом плане оказались проблемы пользовательского интерфейса.

Чрезвычайно  актуальными являются методы отката назад, позволяющие восстановить корректный проект, несмотря на допущенные ошибки, происходящие  из-за собственных  неадекватных действий и из-за  некорректных проектных данных. В последнее время акцент снова сдвигается в сторону более автоматизированных  систем САПР. В частности, с повышением мощности и эффективности отдельных фаз проектирования с использованием методов, как генетические алгоритмы, нейронные сети и системы баз данных.

Достоинства САПР:

1. Более быстрое выполнение чертежей (до 3 раз). Дисциплина работы с использованием САПР ускоряет процесс проектирования в целом, позволяет в сжатые сроки  выпускать продукцию и быстрее реагировать на изменение рыночных конъектур.
2. Повышение точности выполнения. На чертежах, построенных с помощью  системы САПР, место любой точки определено точно, а для увеличения достаточного просмотра элементов есть средство, называемое наезд, или zooming, позволяющее увеличивать или уменьшать любую часть данного чертежа в любое число раз. На изображение, над которым выполняется наезд, не накладывается практически никаких ограничений.
3. Повышение качества;
4. Возможность многократного использования чертежа. Запомненный чертеж может быть использован повторно для проектирования, когда в состав чертежа входит ряд компонентов, имеющих одинаковую форму. Память компьютера является также идеальным средством хранения библиотек, символов, стандартных компонентов и геометрических форм.
5. САПР обладает чертежными средствами (сплайны, сопряжения, слои).
6. Ускорение расчетов и анализа  при проектировании. В настоящее время существует большое разнообразие ПО, которое позволяет выполнять на компьютерах часть проектных расчетов заранее. Мощные средства компьютерного моделирования, например,  метод конечных элементов, освобождают конструктора от использования традиционных форм и позволяют проектировать нестандартные геометрические формы.
7. Понижение затрат на обновление. Средства анализа и имитации в САПР, позволяют резко сократить затраты времени и денег на тестирование и усовершенствование прототипов, которые являются дорогостоящими этапами процесса проектирования;

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1.Анализ технического задания 

Принципиальную  схему частотомера можно предельно  упростить, если построить ее на базе процессора PIC16F84 фирмы Microchip. Этот процессор обладает высоким быстродействием, широкими функциональными возможностями. Встроенное энергонезависимое запоминающее устройство позволяет записывать и оперативно изменять величину промежуточной частоты цифровой шкалы. В частотомере вся работа по измерению, преобразованию и динамической индикации перенесена на программное обеспечение, а аппаратная часть содержит всего 2 микросхемы. При этом заданы следующие параметры:

• Максимальная измеряемая частота………………….30 мгц
• Максимальное разрешение измеряемой частоты….10 Гц
• Чувствительность по входу………………………………….250 мВ
• Напряжение питания……………………………………………8-12 В
• Потребляемый ток……………………………………………….35 мА

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    2.Описание схемы электрической принципиальной

Частотомер – цифровая шкала, в котором вся работа по измерению, преобразованию и динамической индикации перенесена на программное обеспечение, а аппаратная часть содержит всего две микросхемы. Устройство выполняет следующие функции:  

• Семиразрядного частотомера с индикацией частоты в десятках герц в младшем разряде индикатора
• Цифровой шкалы радиолюбительского трансивера (приемника). В этом режиме к измеренному значению прибавляется или вычитается значение промежуточной частоты, записанное в энергонезависимую память PIC процессора.

Принципиальная  схема частотомера - цифровой шкалы  приведена на рис 1. Она состоит  из:

• формирователя входного сигнала, выполненного на транзисторе VT1. Сигнал измеряемой частоты, поданный на вход J5, ограничивается, усиливается и подается на вход PIC процессора для измерения;
• центрального процессора U1, выполняющего функции измерения, расчета, преобразования, управления динамической индикацией и динамического опроса входных сигналов. Выводы J3 и J4 используются для выбора режима цифровой шкалы. Тактовая частота процессора определяется кварцевым резонатором Y1 и может изменяться в небольших пределах конденсаторами C3 и C4.
• светодиодного индикатора U2 для отображения частоты.
• микросхемы U3 – дешифратора позиции отображаемой цифры.
• Интегрального стабилизатора питающего напряжения U4. Напряжение питания частотомера величиной 8..12 вольт подается на выводы J1(+) и J2(-)

 Функции  устройства реализованы следующим  образом: 

• При отключенных выводах J3 и J4 работает как частотомер (режим измерения);
• При подаче лог. “0” на вывод J3 складывает измеренные значения с заранее записанной в энергонезависимую память константой (цифровая шкала);
• При подаче лог. “0” на вывод J4 вычитает по модулю эту константу из измеренного значения(цифровая шкала);
• При подаче лог. “0” одновременно на выводы J3 и J4 через 1 сек. шкала перейдет в  режим записи константы, отобразит на индикаторе букву "F" и измеренную частоту.
• Повторная подача лог. "0" на J3 и J4 приведет к записи замеренного значения в энергонезависимую память процессора и возврату в режим измерения. После этого новая константа будет использоваться в качестве  величины промежуточной частоты.
• Данный режим сделан для того, чтобы пользователи могли сами устанавливать величину ПЧ в своей шкале без перепрограммирования PIC процессора. По умолчанию в тексте программы записана величина ПЧ равная 5.5 мгц.

Прим. логическому  “0” соответствует потенциал 0 вольт (“земля”). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

3. Создание библиотеки элементов согласно ЕСКД 

     Создание  библиотечных элементов и посадочных мест к ним.

При создании всех элементов были выполнены следующие  настройки:

      Шаг сетки: 
 
 

           Рис 1

      Размер рабочего поля 
 
 
 
 
 

           Рис 1.1 
 
 
 
 
 
 

При создании вывода микросхемы:

 
 
 
 
 
 
 
 

Рис 1.2 

  3.1 Создание УГО элементов электрической схемы

           Порядок создания  УГО резистора:

1. Рисуем прямоугольный контур УГО с помощью команды Place Line.                              

Рис 1.3

2)Устанавливаем выводы с помощью команды Place Pin.

Рис 1.4

3)Устанавливаем точку привязки в центр УГО резистора с помощью команды Place Ref Point.

Рис 1.5

4)Ввести  атрибуты элемента с помощью  команды Place Attribute.

Рис 1.6

5)Записать созданный УГО резистора в библиотеку с помощью команды Save.

Рис 1.7 

3.2 Разработка посадочных мест на печатной плате

Порядок создания посадочного места резистора.

1)Настроить  стиль контактной площадки с  помощью команды Options/Pad Style.

Рис 1.8

 Рис 1.9

 Рис 2

2)Установить  контактные площадки с помощью  команды Place Pad.

Рис 2.1

3)Нарисовать  прямоугольный контур резистора  с помощью команды Place Line.

Рис 2.2

4)Установить  точку привязки элемента с  помощью команды Place Ref Point.

Рис 2.3

5)Ввести  атрибуты элемента.

Рис 2.4

6)Записать  посадочное место резистора в  библиотеку элементов с помощью  команды File/Save. 

Рис 2.5

1)Процессор PIC16F84.

Условно-графическое изображение и посадочное место, созданные с помощью P-CAD Symbol Editor и Pattern Editor соответственно. Все микросхемы имеют планарные вывода. 
 
 
 
 

Рис 2.6

                                             

2)Микросхема дешифратор 555ID7.

 
 
 

    

Графическое изображение         

                                                                                                            Посадочное место                                                                                            

                                                                   Рис 2.7