Проектування друкованих плат пристроїв компютерних систем (стр. 1 из 9)

ПОЯСНЮВАЛЬНА ЗАПИСКА

до курсової роботи за курсом

«АВТОМАТИЗАЦІЯ ПРОЕКТУВАННЯКОМП’ЮТЕРНИХ СИСТЕМ»

на тему «Проектування друкованих плат пристроїв комп’ютерних систем»

РЕФЕРАТ

Пояснювальна записка до курсової роботи:

59 стор., 48 рис., 3 табл.

Метою курсової роботи є:

· Оволодіння навиками формування опису логічного елементу в середовищі системи проектування PCAD. Структура формованого опису повинна відповідати стандартній структурі опису логічного елементу, прийнятого в системі проектування PCAD.

· Вивчення принципів і оволодіння навиками проектування принципових електричних схем в редакторі PCAD Schematic. У цьому редакторі здійснюється розміщення умовного графічного позначення (УГП) елементів на робочому полі редактора, проведення електричних споучень між елементами, привласнення елементам позиційних позначень, формування шин і т.п.

· Оволодіння навиками трасування печатних сполучень в САПР PCAD.

Зміст

ВСТУП

1 ПОБУДОВА КОММУТАЦІЙНОЇ СХЕМИ. ПОДАННЯ КОММУТАЦІЙНОЇ СХЕМИ У ВИГЛЯДІ ГРАФІВ І МАТРИЦЬ

2 КОМПОНОВКА ЕЛЕМЕНТІВ СХЕМИ В ВУЗЛИ

2.1 Послідовний алгоритм компоновки

2.2 Мінімізація числа міжвузлових сполучень.

3 РОЗМІЩЕННЯ ЕЛЕМЕНТІВ НА ПЛАТІ

3.1 Послідовний алгоритм розміщення

3.2 Ітераційний алгоритм розміщення елементів на платі

4 ТРАСУВАННЯ СПОЛУЧЕНЬ

4.1 Алгоритм Лі

4.2 Алгоритм Хейса

5 РОЗПОДІЛ СПОЛУЧЕНЬ ПО ШАРАХ

6 РОЗРОБКА БІБЛІОТЕКИ ЕЛЕМЕНТІВ В САПР PCAD

6.1 Створення символу компоненту в PCAD Schematic

6.2 Створення корпусу компонентів в PCAD PCB

6.3 Створення компоненту за допомогою Library Executive

7 РОЗРОБКА СЕМИ ЕЛЕКТРИЧНОЇ ПРИНЦИПОВОЇ В САПР PCAD

7.1 Завантаження бібліотек

7.2 Розміщення компонентів на схемі

7.3 Розміщення електричних ланцюгів

7.4 Розміщення шин

7.5 Створення списку з'єднань

8 РОЗМІЩЕННЯ ЕЛЕМЕНТІВ НА ПЛАТІ В САПР PCAD

8.1 Упаковка схеми на друкарську плату

8.2 Розміщення компонентів на платі

9 ТРАСУВАННЯ ПЕЧАТНИХ СПОЛУЧЕНЬ ПЕЧАТНОЇ ПЛАТИ В САПР PCAD

9.1 Установка кроку сітки

9.2 Установка зазорів між провідниками

9.3 Автотрасувальник Quick Route

9.4 Обмеження для QuickRoute:

10 ТЕХНОЛОГІЧНИЙ КОНТРОЛЬ ПЕЧАТНОЇ ПЛАТИ.

ВИСНОВОК

ЛІТЕРАТУРА

ВСТУП

Курсова робота орієнтована на синтез та дослідження проектування друкованих плат, застосування алгоритмів розміщення елементів (послідовний алгоритм та оптимізація) на друкованій платі, компоновки (послідовний алгоритм та метод парних перестановок для оптимізації), трасування сполучень (алгоритми Лі та Хейса), розподілу по шарах.

Також в курсовій роботі передбачається використання спецілаізованого програмного забезпечення – системи автоматизації проектування PCAD, а саме оволодіння навиками формування опису логічного елементу в середовищі системи проектування PCAD, вивчення принципів і оволодіння навиками проектування принципових електричних схем в редакторі PCAD Schematic, оволодіння навиками трасування печатних сполучень в САПР PCAD.

1 ПОБУДОВА КОММУТАЦІЙНОЇ СХЕМИ. ПОДАННЯ КОММУТАЦІЙНОЇ СХЕМИ У ВИГЛЯДІ ГРАФІВ І МАТРИЦЬ

Елементами комутаційної схеми є автономні конструктивні одиниці - мікросхеми. Для переходу від принципової схеми до комутаційної необхідно на принциповій схемі виділити групи елементів, що складають окремі мікросхеми і замінити їх одним елементом комутаційної схеми.

Перехід від електричної принципової схеми до комутаційної схеми виконується в наступній послідовності:

Всі елементи схеми зображуються в вигляді умовних графічних позначок, у вигляді прямокутника, всередині якого записаний порядковий номер елементу (мікросхеми). При цьому різноманітні логічні елементи, розташовані в одному корпусі мікросхеми. Контакти роз’єму, т. т. Всі вхідні і вихідні сигнали, вважаються контактами фіктивного елементу D0.

На рис. 1.3. наведена комутаційна схема, відповідна принциповій схемі, зображеній на рис. 1.2. Всі електричні ланцюги комутаційної схеми послідовно нумеруються: V1, V2,...V38.

Кожний електричний ланцюг (безліч еквіпотенційних виводів елементів називається комплексом. Існує також поняття елементного комплексу. Елементний комплекс - це безліч елементів комутаційної схеми, об'єднаних одним електричним ланцюгом. Всі елементні комплекси на комутаційній схемі необхідно пронумерувати послідовним рядом чисел, починаючи з одиниці. Номера елементних комплексів доцільно проставляти у контактів всіх елементів, об'єднаних одним елементним комплексом.

Граф елементних комплексів (ГЕК) складається з: вершин, відповідних елементам (тип D); вершин, відповідних елементним комплексам (тип V); ребер, відповідних електричним сполученням.

Рисунок. 1.1 – Прилад

Рисунок. 1.2 - Мікросхеми

Рисунок. 1.3 – Комутаційна схема

ГЕК можна описати за допомогою матриці елементних комплексів Q

(рис. 1.4):

Q = ||qє|| _{m ´ n} ,

де m - кількість елементів D; n - кількість ланцюгів.

Рисунок. 1.4 - Матриця елементних комплексів (продовження)

V1	V2	V3	V4	V5	V6	V7	V8	V9	V10	V11	V13	V14	V15	V16	V17	V18	V19
D0	1	1	1	1	1	1	1	1	1	1	1	1	1	1	1	1
D1	1	1	1	1	1
D2	1	1
D3
D4	1	1
D5	1	1	1	1	1	1	1	1
D6	1	1	1	1	1
D7

V20	V21	V22	V23	V24	V25	V26	V27	V28	V29	V30	V31	V32	V33	V34	V35	V36	V37	V38
1	1	1	1	1	1	1	1	1	1	1	1	1
1	1
1	1	1	1	1	1
1	1	1
1
1	1	1	1	1
1	1	1	1	1	1	1	1	1	1

На рис. 1.5 наведений зважений граф схеми (ЗГС). Він складається з: вершин, відповідних елементам D₀, D₁,... …, D₉, і ребер, що з'єднають ці вершини. Ребро, що з'єднує вершини графа D_i і D_j з приписаною йому вагою, показує наявність і кількість зв'язків між елементами схеми E_i і E_j.

Рисунок. 1.5 - - Зважений граф схеми

ЗГС можна уявити в вигляді матриці сполучень R (рис 1.6):

R=¦¦ r ¦¦ _{m´ m}, r_ij - число зв'язків D_i і D_j.

Матриця R симетрична відносно головної діагоналі. Крім Того rii=0, i=0, …, m-1.

0	1	2	3	4	5	6	7
0	0	4	0	4	2	7	7	7
1	4	0	1	0	0	2	0	0
2	0	1	0	1	0	2	0	2
3	4	0	1	0	0	0	0	2
4	2	0	0	0	0	2	3	0
5	7	2	2	0	2	0	1	0
6	7	0	0	0	3	1	0	0
7	7	0	2	2	0	0	0	0

Рис. 1.6 - Матриця сполучень

2 КОМПОНОВКА ЕЛЕМЕНТІВ СХЕМИ В ВУЗЛИ

2.1 Послідовний алгоритм компоновки

Компоновка елементів може здійснюватися різноманітними методами. В курсовій роботі застосований послідовний алгоритм компоновки.

Сутність задачі полягає в розподілі комутаційної схеми на частини (вузли) з наступними обмеженнями: кількість елементів (КЕ) вузла не повинна перевищувати 6, кількість зовнішніх виводів (В) вузла повинно бути менш або рівно 17. В алгоритмі закладений принцип мінімізації зовнішніх виводів вузла при максимізації внутрішньо вузлових зв'язків.

Послідовність рішення.

1. Перед початком компоновки безліч нерозподілених елементів включає D0 (фіктивний елемент, що об'єднує всі зовнішні виводи схеми), D1, D2, D3, D4, D5, D6, D7.

2. Фіктивний елемент D0 назначаємо в фіктивний вузол T0 (r=0). Після цієї безлічі нерозподілених елементів Ir= (D1, D2, D3, D4, D5, D6, D7).

3. Починаємо компоновку вузла Т1 (r=1) (табл. 2.1):

А) для кожного з нерозподілених елементів (безліч Ir при r=1) обчислюємо функціонал L1 - кількість електричних ланцюгів (комплексів), якими даний елемент Xr зв'язаний з безліччю ще нерозподілених.

де

Ir - безліч нерозподілених елементів.

В якості базового елементу

вузла Tr (при r=1) вибираємо перший по порядку елемент з максимальним значенням L1. Це D2. Елемент D2 виключаємо з безлічі нерозподілених елементів Ir (r=1).

Б) для кожного з нерозподілених елементів розраховуємо значення функціонала L2, що показує число зовнішніх зв'язків вузла (отриманого доданням до вже розподіленого елементу D2 чергового кандидата) з безліччю інших елементів схеми, включаючи D0.

Кількість зовнішніх висновків вузла рівно числу ланцюгів, що зв'язують елементи вузла з елементами, що не входять до вузла. Ті елементи, для яких здійсненна умова L2

В, (де В=17), виключаються на даному кроку з числа кандидатів в вузол, що формується; ці елементи позначені зірочкою.