|
Режим
|
Частота,
МГц
|
OSC1, пФ
|
OSC2, пФ
|
|
XT
|
4,0
|
27
|
27
|
|
HS
|
4,0
8,0 20,0
|
27
22 15
|
27
22 15
|
При сборке нашего устройства мы использовали
режим тактирования HS
и кварцевый резонатор с частотой 20МГц.
2. Разработка и изготовление микропроцессорного
блока управления устройствами аквариума
.1 Разработка блок-схемы устройства
Блок-схема блока управления устройствами
аквариума показана на рисунке 1.
Рис. 1. Блок-схема блока управления устройствами
аквариума
Микропроцессорный блок осуществляет обработку
данных полученных от RTC,
предварительно делает его установку на нужное значение, готовит данные,
полученные от RTC, выводит
значение на индикатор, считывает значение с клавиатуры, подает сигнал о включении
и выключении нагрузки. Дисплей выводит время в графическом виде понятном для
человека. Клавиатура служит для коррекции часов и времени включения
(выключения) подключаемых устройств. Питание будет подводиться через внешний
источник тока (блок питания) на микроконтроллер, часы RTS
и шаговый двигатель. Кроме внешнего источника питания в устройстве
предусмотрено резервное питание 3В. Опто-семмистор осуществляет включение и
выключение нагрузки.
2.2 Проектирование принципиальной
электрической схемы
Принципиальная электрическая схема блока
управления устройствами аквариума представлена на рисунке 2 и в приложении 1.
Также в приложении приведена спецификация радиоэлементов, использованных в
устройстве.
Рис. 2. Принципиальная электрическая схема
.3 Разработка и изготовление
печатной платы
С помощью САРПР PCAD по принципиальной
электрической схеме нами была разработана печатная плата блока управления
устройствами аквариума. Результаты этой работы представлены в приложении 3.
Система PCAD может быть использована для решения
большого числа задач, которые ставятся перед разработчиками радиоэлектронной
аппаратуры. В данном случае нами будут рассмотрены задачи, которые мы решали
при проектировании устройства. Во-первых, это проектирование принципиальной
электрической схемы и получение ее изображения на бумаге. Во-вторых, это
проектирование печатной платы по изображению принципиальной схемы и получение
изображений печатной платы с помощью принтера.
Для решения указанных задач можно использовать
алгоритм, приведенный ниже.
В начале проектирования мы располагали
следующим:
на диске ПК имелся набор программ системы PCAD;
было известно техническое задание на
проектирование электронных блоков;
имелись библиотеки радиоэлементов, причем,
параметры символьных отображений компонентов (файлы *.sym, соответствующие
изображениям радиоэлементов на принципиальной схеме) должны находиться в
соответствии с аналогичными параметрами конструкторско-технологических образов
этих компонентов (файлы *.prt, соответствующие изображениям корпусов
радиоэлементов на печатной плате). Элементы, которых нет в библиотеке,
создавались вручную, и заносились в библиотеку.
Для создания и вывода на печать изображения
печатных плат использовался лазерный принтер и программа PC-CARDS
и PC-PRINT
из пакета программ САПР PCAD соответственно. Изображение печатных плат со
стороны расположение элементов выводиться на печать в зеркальном отображении.
Заготовка печатной платы вырезается из
стеклотекстолита. Она шлифуется наждачной бумагой №0 и стиральной резинкой,
после этого промывается водой и обезжиривается спиртом или ацетоном.
После того как готова заготовка печатной платы и
напечатаны изображения с обеих сторон, прорисовываем перманентным маркером
дорожки на заготовке.
После этого производят травление платы. Травят
плату обычно в растворе хлорного железа. Нормальной концентрацией раствора
можно считать 20…50%. Разводят, примерно, 500 г порошка хлорного железа в
горячей кипяченой воде до получения общего объема раствора, равного 1 л.
Раствор переливается в обычную ванночку (например использовать фотографический
кювет). Продолжительность травления - 10…60 мин, она зависит от температуры,
концентрации раствора, толщины медной фольги. Травление проводят под вытяжкой
или в хорошо проветриваемом помещении.
Промытую плату просушивают, рассверливают
отверстия под выводы радиоэлементов (при этом используются сверла диаметром
0,8…1,0 мм.), зачищают мелкозернистой наждачной бумагой, протирают салфеткой,
смоченной спиртом или ацетоном, а затем покрывают канифольным лаком (раствор
канифоли в спирте).
Заключительным этапом является монтаж
радиоэлементов. Перед монтажом на плату потемневшие выводы радиоэлементов
следует зачищать до блеска, лудить их не обязательно. В качестве флюса лучше
пользоваться канифольным лаком, а не твердой канифолью.
2.4 Тестирующие программы для
устройства
При проектировании устройства были разработаны
ряд программ на языке программирования Си, необходимых для его тестирования и
выявления неполадок.
. Программа разработанная для проверки
индикатора (цифры 1, 2, 3, 4 высвечиваются последовательно с задержкой в 20
мс):
#pragma code myprog=0x800 //начало программы с
0х800 адресса
#include "p18f2550.h" //подключение
файла p18f2550.h
void Delay10_us(unsigned char t); //процедуры
задержкиDelay100_us(unsigned
char t);Delay_ms(unsigned char t);Delay10_ms(unsigned char t);main(void)
{=0; TRISA=0;=0; TRISB=0;=0;
TRISC=0b00000000;
ADCON1=15; //настройка выводов как цифровых=0;(1)
// бесконечный цикл
{
PORTB=0b10000001; //запись 1 в 1 разряд
индикатора
Delay_ms(20); //задержка 20 мс
PORTB=0b01000010; //запись 2 в 2 разряд
индикатора
Delay_ms(20);
PORTB=0b11000100; //запись 3 в 3 разряд
индикатора
Delay_ms(20);
PORTB=0b00101000; //запись 4 в 4 разряд
индикатора
Delay_ms(20);
}
}Delay10_us(unsigned char t)
{ do
{
{_asm nop nop nop nop nop nop nop
nop nop nop
nop nop nop nop nop nop nop nop nop
nop
nop nop nop nop nop nop nop nop nop
nop
nop nop nop nop nop nop nop nop nop
nop
nop nop nop nop nop nop nop nop nop
nop
nop nop nop nop nop nop nop nop nop
nop
nop nop nop nop nop nop nop nop nop
nop
nop nop nop nop nop nop nop nop nop
nop
_endasm};
} while(t--);
}Delay100_us(unsigned char t)
{ do
{
Delay10_us(10);
} while(t--);
}Delay_ms(unsigned char t)
{ do
{
Delay100_us(10);
} while(t--);
}Delay10_ms(unsigned char t)
{ do
{
Delay_ms(10);
} while(t--);
}
. Программа разработанная для проверки кнопок
(кнопка 1-включение светодиода; кнопка 2-высвечивание 1111 на индикаторе; кнопка
3-вклечние второго светодиода, выключение первого)
#pragma code myprog=0x800 //начало программы с
0х800 адресса
#include "p18f2550.h" //подключение
файла p18f2550.h
void Delay10_us(unsigned char t); //процедуры
задержкиDelay100_us(unsigned
char t);Delay_ms(unsigned char t);Delay10_ms(unsigned char t);main(void)
{=0; TRISA=0;
{
if (PORTCbits.RC0 == 0)
PORTA=0b00100000;//проверка кнопки №1
if (PORTCbits.RC1 == 0)
PORTA=0b00010000;//проверка кнопки №3
if (PORTCbits.RC2 == 0)
PORTB=0b10001111;//проверка кнопки №2
Delay_ms(20);
}
}Delay10_us(unsigned char t)
{ do
{
{_asm nop nop nop nop nop nop nop
nop nop nop
nop nop nop nop nop nop nop nop nop
nop
nop nop nop nop nop nop nop nop nop
nop
nop nop nop nop nop nop nop nop nop
nop
nop nop nop nop nop nop nop nop nop
nop
nop nop nop nop nop nop nop nop nop
nop
nop nop nop nop nop nop nop nop nop
nop
nop nop nop nop nop nop nop nop nop
nop
_endasm};
} while(t--);
}Delay100_us(unsigned char t)
{ do
{
Delay10_us(10);
} while(t--);
}Delay_ms(unsigned char t)
{ do
{
Delay100_us(10);
} while(t--);
}Delay10_ms(unsigned char t)
{ do
{
Delay_ms(10);
} while(t--);
}
. Программа разработанная для проверки
светодиодов (мигание светодиодов).
#pragma code myprog=0x800 //начало программы с
0х800 адресса
#include "p18f2550.h" //подключение
файла p18f2550.h
void Delay10_us(unsigned char t); //процедуры
задержкиDelay100_us(unsigned
char t);Delay_ms(unsigned char t);Delay10_ms(unsigned char t);main(void)
{=0; TRISA=0;=0; TRISB=0;=0;
TRISC=0b00000000;
ADCON1=15; //настройка выводов как
цифровых=0;=0b00110000; //выключение диодов (1) // бесконечный цикл
{
PORTA=0b00000000;//включение светодиодов
Delay10_ms(50); //задержка 0,5 сек.
PORTA=0b00110000;//выключение светодиодов
Delay10_ms(50);
}
}Delay10_us(unsigned char t)
{ do
{
{_asm nop nop nop nop nop nop nop
nop nop nop
nop nop nop nop nop nop nop nop nop
nop
nop nop nop nop nop nop nop nop nop
nop
nop nop nop nop nop nop nop nop nop
nop
nop nop nop nop nop nop nop nop nop
nop
nop nop nop nop nop nop nop nop nop
nop
nop nop nop nop nop nop nop nop nop
nop
nop nop nop nop nop nop nop nop nop
nop
_endasm};
} while(t--);
}Delay100_us(unsigned char t)
{ do
{
Delay10_us(10);
} while(t--);
}Delay_ms(unsigned char t)
{ do
{
Delay100_us(10);
} while(t--);
}Delay10_ms(unsigned char t)
{ do
{
Delay_ms(10);
} while(t--);
}
. Программа разработанная для проверки шагового
двигателя (вращение шагового двигателя по часовой стрелке).
#pragma code myprog=0x800 //начало программы с
0х800 адресса
#include "p18f2550.h" //подключение
файла p18f2550.h
void Delay10_us(unsigned char t); //процедуры
задержкиDelay100_us(unsigned
char t);Delay_ms(unsigned char t);Delay10_ms(unsigned char t);main(void)
{=0; TRISA=0;=0; TRISB=0;=0;
TRISC=0b00000000;
ADCON1=15; //настройка выводов как
цифровых=0;(1) // бесконечный цикл
{
PORTA=(PORTA & 0b11110000)+0b0011;
//включение 1,2 магнита
Delay10_ms(30); //задержка 0,3 сек.
PORTA=(PORTA & 0b11110000)+0b0110;
//включение 2,3 магнита
Delay10_ms(30);
PORTA=(PORTA &
0b11110000)+0b1100;//включение
3,4 магнита
Delay10_ms(30);
PORTA=(PORTA &
0b11110000)+0b1001;//включение 4,1 магнита
Delay10_ms(30);
}
}Delay10_us(unsigned char t)
{ do
{
{_asm nop nop nop nop nop nop nop
nop nop nop
nop nop nop nop nop nop nop nop nop
nop
nop nop nop nop nop nop nop nop nop
nop
nop nop nop nop nop nop nop nop nop
nop
nop nop nop nop nop nop nop nop nop
nop
nop nop nop nop nop nop nop nop nop
nop
nop nop nop nop nop nop nop nop nop
nop
nop nop nop nop nop nop nop nop nop
nop
_endasm};
} while(t--);
}Delay100_us(unsigned char t)
{ do
{
Delay10_us(10);
} while(t--);
}Delay_ms(unsigned char t)
{ do
{
Delay100_us(10);
} while(t--);
}Delay10_ms(unsigned char t)
{ do
{
Delay_ms(10);
} while(t--);
}
3. Разработка элективного курса по
выбору для 10-11 классов «Автоматизированное проектирование принципиальных
электрических схем и печатных плат в САПР PCAD»
Программа элективного курса
Разработка элективного курса по выбору для 10-11
классов «Автоматизированное проектирование принципиальных электрических схем и
печатных плат в САПР PCAD».
Пояснительная записка:
В настоящее время очень востребованы специалисты
в области автоматизированного проектирования. На сегодняшний день системы
автоматизированного проектирования в школьном курсе информатики не изучаются, и
для решения данной проблемы был разработан данный элективный курс, рассчитанный
для учащихся 10-11 классов в объеме 34 часов. Курс ориентирован на получение
знаний в области автоматизированного проектирования. Система
автоматизированного проектирования (САПР) PCAD
(Personal
Computer-Aided
Design - автоматизированное
проектирование на персональном компьютере) разработана фирмой Personal
CAD Systems
Inc. Система
предназначена для автоматизации проектирования принципиальных электрических
схем и печатных плат. Знакомство с САПР PCAD
положительно повлияет на ученика и даст возможность углубленно изучать эти
дисциплины с целью выбора профессии в данной области.
Цели:
1.Предоставить возможность учащимся реализовать
свой интерес в области автоматизированного проектирования.
.Профильная ориентация учеников на профессии,
связанные с автоматизацией проектирования электрических схем и печатных плат.
Задачи:
1.Обучить учащихся графической грамоте при
проектировании схем электрической цепи.
.Обучить основам проектирования электронных
схем.
.Развить логическое мышление.
.Обеспечить учащихся возможностью самопознания и
профильного самоопределения.
.Приобретение умения чтения электрических схем.
.Создать занятия по выбору, позволяющие
школьникам развить интерес к тому или иному предмету и определить свои
профессиональные пристрастия.
В результате обучения учащиеся будут
знать:
- Освоить и систематизировать знания по
автоматизированному проектированию в областях технологии, информатики, физики;
Основы автоматизированного проектирования;
Направленность своей личности, для определения
будущей профессии.
В результате обучения учащиеся будут
уметь:
- Овладеть технологиями автоматизированного
проектирования;
Творчески относится к решению прикладных задач;
Проектировать принципиальные электрические схемы
в САПР PCAD.
Критерии успешного освоения курса:
-Уровень интереса к изучаемому предмету;
Успешное выполнение практических заданий и
итоговой работы;
Посещение всех занятий.
Таблица. Тематический план (36 часов):
|
№п\п
|
Тема
|
Кол-во
часов
|
Теория
|
Практика
|
|
1
|
Вводное
занятие.
|
2
|
1
|
1
|
|
2
|
Состав
и структура рабочих каталогов. Этапы реализации проектов в САПР PCAD.
|
2
|
1
|
1
|
|
3
|
Создание
принципиальной электрической схемы. Программа PC-CAPS.
|
3
|
2.5
|
0.5
|
|
4
|
Задание
соответствия между схемными радиоэлементами и их корпусами.
|
2
|
1
|
1
|
|
5
|
Преобразование
файла электрической схемы в список цепей. Программа PC-NODES.
Начальная подготовка печатной платы. Программа PC-CARDS.
|
2
|
1
|
1
|
|
6
|
Упаковка
элементов схемы в корпуса. Программа PC-PACK.
|
2
|
1
|
1
|
|
7
|
Автоматизированное
размещение элементов на печатной плате. Программа PC-PLACE.
Трассировка соединений на печатной плате. Программа PC-ROUTE.
|
2
|
1
|
1
|
|
8
|
Просмотр
и редактирование печатной платы. Вывод графической информации на принтер.
Программа PC-PRINT.
|
2
|
1
|
1
|
|
9
|
Создание
библиотечных элементов
|
3
|
2
|
1
|
|
10
|
Выполнение
лабораторных работ.
|
2
|
0
|
2
|
|
11
|
Выполнение
лабораторных работ.
|
2
|
0
|
2
|
|
12
|
Выбор
темы итоговой работы.
|
2
|
1.5
|
0.5
|
|
13
|
Выбор
темы итоговой работы.
|
2
|
1
|
1
|
|
14
|
Выполнение
итоговой работы.
|
2
|
0.5
|
1.5
|
|
15
|
Выполнение
итоговой работы.
|
2
|
0.5
|
1.5
|
|
16
|
Подведение
итогов.
|
2
|
1
|
1
|
|
Итого
|
34
|
16
|
18
|
Содержание программы:
1. Вводное занятие:
Теория: План изучаемого курса.
Практика: Тест на предрасположенность к данному
курсу. Для диагностики мотивации профессиональной деятельности нами проводилось
с указанным выше контингентом детей методика исследования мотивации
профессиональной деятельности К. Замфир в модификации А.А. Реана.
. Состав и структура рабочих каталогов.
Этапы реализации проектов в САПР PCAD.
Теория: Состав и структура рабочих каталогов,
установка и настройка САПР PCAD,
этапы реализации проектов в САПР PCAD.
Практика: Ученики самостоятельно производят
установку программы и ее настройку, знакомятся с интерфейсом программы.
. Создание принципиальной электрической
схемы. Программа PC-CAPS.
Теория: Создание принципиальной электрической
схемы. Назначение, настройка, общий вид редактора PC-CAPS.
Практика: Проектирование принципиальных
электрических схем.
4. Задание соответствия между схемными
радиоэлементами и их корпусами.
Теория: Задание соответствия между схемными
радиоэлементами и их корпусами.
Практика: Ученики задают соответствия
несколькими способами.
5. Преобразование файла электрической
схемы в список цепей. Программа PC-NODES.
Начальная подготовка печатной платы. Программа PC-CARDS.
Теория: Преобразование файла электрической схемы
в список цепей. Программа PC-NODES.
Начальная подготовка печатной платы. Программа PC-CARDS.
Практика: Генерация списка цепей в двоичном
виде, назначение размеров платы.
. Упаковка элементов схемы в корпуса.
Программа PC-PACK.
Теория: Упаковка элементов схемы в корпуса.
Программа PC-PACK.
Практика: Учащиеся производят упаковку элементов
схемы в корпуса.
7. Автоматизированное размещение элементов
на печатной плате. Программа PC-PLACE.
Трассировка соединений на печатной плате. Программа PC-ROUTE.
Теория: Автоматизированное размещение элементов
на печатной плате. Программа PC-PLACE.
Трассировка соединений на печатной плате. Программа PC-ROUTE.
Практика: