Bài tập lớn môn CAD

TR NG ĐH CÔNG NGHI P HÀ N IƯỜ Ệ Ộ BÀI T P L N MÔN CAD TRONG Ậ ỚĐI N T Ệ Ử

MỤC LỤC

Mục lục……………………………………………………………………………………………2

Lời mở đầu……………………………………………………………………………………….3

Lời cảm ơn…………….……………………………………………………………….4

Nhận xét của giáo viên ……………..………………………………………………….5

PHẦN I:GIỚI THIỆU LINH KIỆN DÙNG TRONG MẠCH

1.Điện trở………………….……………………………………………………………6

2.Tụ điện………………………………………………………………………………..6

3.IC LM555………………………..…………………………………………………...6

4.IC 74HC04………………………...…………………………………………………6

5.IC 74HC164…………………………………………………………………….……7

PHẦN II:VẼ MẠCH VÀ NGUYÊN LÝ VÀ THIẾT KẾ MẠCH IN

1.Vẽ mạch nguyên lý trên Orcad Capture……….…………………………………...8

1.1. Nguyên lý hoạt động của mạch………….………….……………………...8

1.2. Vào chương trình vẽ mạch nguyên lý……………….……………………..9

1.3. Chọn thư viện và lấy linh kiện………….…..…………………………….11

1.4. Sắp xếp linh kiện và vẽ mạch nguyên lý…………………..……………...12

1.5.Kiểm tra lỗi và chuyển sang layout………….………...…………………..13

2. Vẽ mạch nguyên lý trên Orcad Layout Plus …………………………...………...14

2.1.Vào chương trình vẽ mạch in…………………...…….….………………..14

2.2. Chọn chân cho linh kiện và sắp xếp linh kiện…………………...……….16

2.3.Xây dựng các thiết lập cho mạch in…………………….…………………19

2.4.Đi dây và hoàn thiện mạch in………………….………...………………...21

2.5.Phủ đồng và dán nhãn cho mạch in……………….…….…………………22

PHẦN III:KẾT QUẢ VÀ HẠN CHẾ

1.Kết quả…….....……………………………………...………………………………24

2.Hạn chế..….………………………………………..………………………………..24

2


LỜI MỞ ĐẦU

Thế giới xung quanh chúng ta không ngừng vận động và phát triển, các lĩnh vực

khoa học kĩ thuật có sức sáng tạo và phát triển nhanh chóng, trong đó cũng không thể

bỏ qua ngành điện tử.

Thế hệ trẻ chúng ta cần phải học hỏi, nắm bắt những thành tựu đó của thế giới,

nếu chúng ta không học hỏi thì chúng ta sẽ nhanh chóng rơi vào lạc hậu và bị đẩy lùi

về sau của thời đại công nghệ. Nhìn ra vấn đề đó “Trường Đại Học Công Nghiệp Hà

Nội” đã đào tạo sâu rộng,từ thấp đến cao. Cập nhận chương trình giảng dạy để sinh

viên luôn nắm bắt được những kiến thức tốt nhất đáp ứng cho nhu cầu học tập và xã

hội. những môn điện tử đã được ứng dụng rất nhiều.

Ocard là sản phẩm ứng dụng của hãng cadence(portlan).Thiết kế nhờ sự giúp đỡ

của máy tính. Chức năng của nó cũng giống như các phần mềm vẽ mạch thông dụng

khác như: Protell, Wordben, Circuit Maker.... so với các phần mềm ocard được coi là

phần mềm đa năng hơn hẳn các phần mềm khác vì nó có cả chức năng mô phỏng ,vẽ

mạch nguyên lý ,PCB… nên phần mềm này được sử dụng rất nhiều . Với một kho thư

viện nguyên lý và PCB khá là đầy đủ.

Và để tăng cường chất lượng học tập cho sinh viên, khoa điện tử của trường đã tổ

chức cho sinh viên làm các đồ án môn học: thiết kế mạch điện tử, nhằm tạo nền tảng

vững chắc,nắm vững kiến thức lí thuyết cũng như thực hành cho sinh viên,để hiểu rõ

và đi sâu vào lĩnh vực mình đang theo học. Và để hiểu sâu hơn nhóm chúng em xin

chọn đề tài : “Mạch đèn led sáng dần lên và tắt dần”

3


LỜI CẢM ƠN

Trong quá trình học tập và thực hiện đề tài chúng em xin chân thành cảm ơn sự

chỉ bảo tận tình, hướng dẫn của thầy Trần Quang Việt, giáo viên khoa điện tử trường

Đại Học Công Nghiệp Hà Nội đã hướng dẫn chúng em về kiến thức,cùng những

kinh nghiệm quý báu của thầy, giúp chúng em hiểu và có thể sử dụng và làm thành

thạo mạch in bằng phần mềm Orcad 9.2,nhờ đó chúng em rút ra được nhiều kinh

nghiệm và hoàn thành tốt được môn học này.

4


Nhận xét của giáo viên :

...........................................................................................................................................

...........................................................................................................................................

...........................................................................................................................................

...........................................................................................................................................

...........................................................................................................................................

...........................................................................................................................................

...........................................................................................................................................

...........................................................................................................................................

...........................................................................................................................................

...........................................................................................................................................

...........................................................................................................................................

...........................................................................................................................................

...........................................................................................................................................

...........................................................................................................................................

...........................................................................................................................................

...........................................................................................................................................

...........................................................................................................................................

...........................................................................................................................................

...........................................................................................................................................

...........................................................................................................................................

...........................................................................................................................................

...........................................................................................................................................

...........................................................................................................................................

...........................................................................................................................................

...........................................................................................................................................

…………………………………………………………………………………………...

Chúng em xin chân thành cảm ơn !.

Hà Nội, ngày ....... tháng ....... năm 2012

5


PHẦN I: GIỚI THIỆU MỘT SỐ LINH KIỆN DÙNG TRONG MẠCH

1. Điện trở

Điện trở là một linh kiện có tính cản trở dòng điện và làm một số chức năng khác

tùy vào vị trí trong mạch

2. Tụ điện

Tụ điện là linh kiện có khả năng tích điện. Tụ điện cách điện với dòng một chiều và

cho dòng điện xoay chiều truyền qua.

3. IC LM555

IC LM 555 là loại IC dùng để tạo ra xung nhịp,cấp cho các IC khác hoạt động được

lấy ra ở chân số 3.Tần số xung nhịp lấy ra của IC 555 phụ thuộc vào trở vào tụ của

mạch,lắp bên ngoài của IC

6


4. IC 74HC04

Cổng NOT hay còn gọi là cổng đảo(inverter), dùng để thực hiện hàm Y= X (X=A

đảo).Trong mạch chúng ta sắp nghiên cứu,nó giúp đảo trạng thái,làm lên hiệu ứng

sáng dần lên,tắt dần đi liên tục

5. IC 74HC164

IC 74HC164:Là loại IC đếm tuần tự các trạng thái đã có của nó, khi ta cấp nguồn và

xung điều khiển.

7


PHẦN II: VẼ MẠCH NGUYÊN LÝ VÀ THIẾT KẾ MẠCH IN

1. Vẽ mạch nguyên lý với ORCAD CAPTURE

1.1. Nguyên lý hoạt động của mạch

Khi cấp nguồn cho mạch,xung được tạo ra từ mạch tạo xung lấy ra ở chân số 3 của IC

Lm 555.Xung lấy ra cấp cho hai IC 74HC164, đếm tuần tự từ Led thứ nhất tới Led thứ

16. Khi các Led đã sáng hết IC 74HC04 được đảo trạng thái làm các Led tắt dần đi

theo thứ tự,từ Led sáng đầu tiên tới Led sáng cuối cùng.Các trạng thái sẽ được lặp lại

cho tới khi ta không cấp nguồn cho mạch nữa.

Linh kiện của mạch gồm có:

- IC Lm 555 : 1 con

- IC Lm 74164: 2 con

- IC 74HC04 : 1 con

- Điện trở các loại : 47KΩ,1KΩ,220Ω(3 con )

- Led hiển thị: 16 con

- Nguồn :1 con

1. 2. Vào chương trình vẽ mạch nguyên lý

Chọn Start Program → OCARD 9.2 → CAPTURE CIS

8


Sau khi xuất hiện cửa sổ ORCAD CAPTURE chọn File NewProject

Khi cửa sổ New project xuất hiện ,tại mục name gõ tên File ví dụ: mạch 74164,

chọn mục Schematic, tại mục Location khai báo thư mục để chứa bản vẽ tạo ra, sau

đó nhấn OK xuất hiện màn hình chuẩn bị vẽ như hình bên.

9


Để vẽ được mạch nguyên lý trên, cần tìm hiểu các công cụ vẽ cùng với các

phím tắt thường dùng, trên thanh công cụ nằm bên phải màn hình.

Select:Dùng để chọn các đối tượng

Place part:Dùng để chọn linh kiện(Phím P)

Place wire:Dùng để nối dây(Phím w)

Place netalias:Dùng để đánh dấu các vị trí đặc biệt

Place bus:Vẽ đường bus

Place juncton:Tạo điểm nối(Phím J)

Place bus entry:Tạo dây nối với bus

Place power:Lấy nguồn (Phím F)

Place ground:Lấy điểm đất (Phím G)

Place text:Thêm các dòng văn bản vào bản vẽ

10


Phím R: Quay linh kiện đã được chọn

Phím H và V: Lật linh kiện qua trục hoành và trục tung

Phím I và O: Phóng to, thu nhỏ bản vẽ

CTRL+S:Lưu bản vẽ

Nhấp phím F và G để lấy nguồn

và mas

Để chọn kích thước bản vẽ chon

Option → Schematic → Pace, xuất hiện

cửa sổ để chọn khổ giấy.

Chọn kích thước theo Milimeters và

chọn khổ giấy theo kích thước A3, bấm

OK.

1.3.Chọn thư viện và lấy linh kiện

Để lấy linh kiện, nhấp chọn biểu

tượng Place Part trên thanh công cụ (hoặc

nhấp Phím P trên bàn phím)

11


Cửa sổ Place part xuất hiện, nhấp vào mục Add library để thêm các thư viện,

trong bài này cần các thư viện Discrete, Connector, Capsym, Misclinear, Gate,

Shiftregistes.

Để lấy điện trở R, nhấp Place part nhập từ RESISTOR, nhấp OK trở về màn

làm việc chính.

Làm tương tự với các linh kiện

còn lại:Lm555, 74164, CAP, LED,

CON2, lm7404.

Ta thống kê được trong bảng

sau:

Tên linh kiện Libraries Part

IC 555 Misclinear LM555

IC 74164 Shiftregistes 74HC164

IC 7404 Gate HD74HC04

Tụ phân cực Discrete Cap

Điện trở Discrete Resistor

Đèn LED Discrete Led

Nguồn J1 Connector Con2

Một số linh kiện, chân bị ẩn hoặc ở vị trí không mong muốn, ta nhấp và linh kiện,

chọn Edit Part, trong hộp thoại này giúp bạn chỉnh sửa thông số của linh kiện.

Hình dạng chân của nó trong cửa sổ Shape, trong cửa sổ này chân được lựa chọn

là zero length chính vì vậy ta chọn Line (short), sau đó nhấp vào ô Pin Visible. Nhấp

OK → Update

12


4.Sắp xếp linh kiện và vẽ mạch nguyên lý

Sau khi chọn hết linh kiện ta đưa ra màn hình và sắp xếp như hình vẽ.

Nhấp Place Wire (hoặc Phim W) để nối dây các linh kiện. Sau khi nối dây ta

được mạch như hình bên dưới.

13


1.5. Kiểm tra lỗi và chuyển sang layout

14


Để kiểm tra lỗi sơ đồ nguyên lý ,nhấp chuột vào Project Manager, xuất hiện cửa

sổ làm việc như hình vẽ.

Tại khung bên trái chọn trang PAGE1, sau đó nhấp chuột vào biểu tượng Design

rules check trên thanh công cụ để kiểm tra.

Hộp thoại Design rules check xuất hiện, nhấp chuột chọn OK để kiểm tra.

Không thấy thông báo gì là mạch không có lỗi.

Sau khi bản vẽ không có lỗi tiếp tục tạo tập tin Nestlish, nhấp chuột vào biểu

tượng Create netlist trên thanh công cụ.

Tại hộp thoại Create netlist,nhấp chuột vào layout. Nhấp Browse tại khung

Netlist File để chọn đường dẫn lưu tập tin và nhấp OK.

2. THIẾT KẾ MẠCH IN BẰNG LAYOUT

2.1. Vào chương trình vẽ mạch in bằng Layout Plus

Để chuyển sang chế độ thiết kế mạch in bằng cách chọn Start Program →

Orcad 9.2 → Layout Plus.

15


Màn hình thiết kế mạch in xuất hiện,chọn File New để mở một file mới

Cửa sổ Load Template

File,chọn DEFAULT.TCH ,sau đó

nhấp OPEN.

Xuất hiện cửa sổ Load

Netlist Source.Trong khung file

name chọn file

mach74164.MNL,sau đó nhấp

OPEN.

16


Sau khi saveFile xuất hiện nơi mà ta lưu bản layout ta chọn save như hình vẽ:

2.2. Chọn chân cho linh kiện và sắp xếp linh kiện

Khi save thì hộp thoại Link

Footprint to component xuất hiện có

thông báo là không tìm thấy chân mạch

in của U1 có tên là LM555_4, vì thế để

tìm chân cho linh kiện này bằng cách

nhấp đúp chuột vào nút nút link existing

footprint to component...

17


Trong mục Libraries chọn DIP100T, trong mục Pootpints ta chọn chân mạch in

như hình bên.

Việc chọn chân linh kiện rất mất nhiều thời gian và không đảm bảo được độ

chính xác khi ta làm mạch in sau này, vì thế

mà ta có thể add thêm một số thư viện chuẩn

được tạo sẵn và đưa từ bên ngoài vào. Add

thêm thư viện mới bằng cách click Add trong

mục Libraries.

Xuất hiện của sổ Add Libraries như hình

bên. Trong mục File name ta chọn tất cả các

thư viện mà ta định đưa vào như hình bên dưới,

sau đó nhấp Open và tiếp tục công việc.

Sau khi Add thêm thư viện và chọn chân linh kiện tương ứng,trên màn hình của

chương trình layout xuất hiện toàn bộ chân linh kiện và dây nối liên quan giữa chúng

như hình dưới

18


Sau khi chọn hết chân linh kiện xong, nhưng một số linh kiện có chân không phù

hợp với thực tế. Vì thế ta phải tiến hành chọn lại chân linh kiện. Để chọn lại chân cho

linh kiện nào, nhấp chuột vào linh kiện đó. Xuất hiện hộp thoại Edit Component,

chọn Footprint, sau đó chọn chân cắm phù hợp với linh kiện. Ví dụ IC 74164

Để tiến hành sắp xếp các linh kiện vào vị trí trên mạch như mình mong muốn, ta

chọn Component tool, đồng thời dùng phím R để xoay linh kiện. Sau khi sắp xếp ta

được vị trí các linh kiện trên mạch như hình bên dưới.19


Sau đó ta có thể ấn phím M, các đường dây nối các linh kiện sẽ đượi tối

ưu,mạch của chúng ta sẽ thoáng hơn trước.

2.3. Xây dựng các thiết lập cho mạch in

Để chọn lớp mạch in, nhấp vào biểu tượng View

Spreadsheet→Strategy→Route Layer

Xuất hiện hộp thoại Route Layer, tại mục Enabled nhấn giữ phím Ctrl nhấp

chọn các các lớp không vẽ mạch in. Sau đó nhấp chuột phải và chọn lệnh

Properties… (Ctrl+E) như hình dưới.

20


Hộp thoại Edit Layer Strategy

xuất hiện, nhấp bỏ chọn tại khung phía

trước mục Routing Enabled sau đó nhấp

OK để chuyển tất cả các ô Yes thành No.

Để thay đổi đơn vị các kích thước

nhấp chuột vào Opitions→System

Settings trên thanh công cụ, hộp thoại

Sytem Settings xuất hiện. Trong hộp thoại

Sytem Settings ta nhấp chuột chọn đơn vị là Milimeters(mm). Nhấp OK để hoàn tất.

21


Sau khi thay đổi đơn vị đo của bản vẽ,để thiết lập độ rộng đường mạch, trên

thanh công cụ chọn Tool→Net→Select From Spreadsheet.

Cửa sổ Nets bôi đen cột

With Min Con Max sau đó nhấp

chuột phải chọn Properties

(Ctrl+E). Hộp thoại Edit net xuất

hiện, tại mục Min Width, Conn

Width và Max Width, nhập các giá

trị lần lượt là 0.65, 0.70, 0.75 đơn

vị là Milimeter.

Ta được như hình dưới:

22


Để thiết lập những khoảng cách cho pad, tracks và vias chọn Spreedsheet→

Strategy→ Route Spacing rồi điền các giá trị tương ứng như sau:

2.4. Đi dây và hoàn thiện mạch in

Sau khi hoàn thành các thiết lập, nhấp chuột vào Auto→AutoRoute→Board để

đi dây tự động. Sau khi việc chạy mạch hoàn tất ta được mạch như hình sau:

23


Sau đó sử dụng công cụ Edit Segment Mode trên thanh công, đồng thời sử

dụng phím E để tạo thêm lỗ (via) để chỉnh sửa đường mạch mà đi jumper mạch bằng

tay. Kết thúc đi dây và chỉnh sửa ta có mạch in như hình sau:

2.5.Phủ đồng và dán nhãn cho mạch in

Để đặt nhãn cho mạch in, nhấp chuột vào biểu tượng Text Tool trên thanh công

cụ, nhấp chuột phải vào mạch in chọn New. Hộp thoại Text Edit xuất hiện

24


Tại khung Text String nhập tên cần đặt cho mạch và nhấp OK.

Để phủ đồng cho mạch chọn

công cụ ObstacleTool. Vẽ khung bao

lấy mạch, sau đó nhấp chuột vào

khung chọn Properties (Ctrl+E).

Hộp thoại Edit Obstacle xuất hiện

như hình.

Tại mục Obstacle Type chọn

Copper pour.

Tại mục Obstacle Layer chọn

lớp mạch in để phủ là lớp TOP.

Tại mục Net Attachment chọn

GND là phần cần phủ đồng.

Sau khi chọn các mục như

hình,nhấp OK → End Command để

hoàn thành việc phủ đồng.

Sau khi hoàn thành các thao tác ta có mạch in như hình vẽ

25


PHẦN III: KẾT QUẢ VÀ HẠN CHẾ

3.1. Kết quả

3.2. Hạn chế

Do kiến thức còn hạn hẹp nên trong quá trình thực hiện bài tập lớn này, chúng em

không thể không vất phải những sai xót, mong các thầy (cô) trong hội đồng khảo thị

cùng các bạn lớp điện tử 4-K12 đóng góp ý kiến để bài chúng em hoàn chỉnh hơn.

Kính mong nhận được sự giúp đỡ và chỉ bảo tận tình của toàn thể thầy (cô) của

khoa điện tử.

Chúng em xin chân thành cảm ơn !

26

Bài tập lớn môn CAD

Documents

Transcript of Bài tập lớn môn CAD