Программный комплекс PCAD включает в себя взаимосвязанные пакеты программ, образующих систему сквозного проектирования ПП электронной аппаратуры. В ее состав входят следующие программы:
-Schematic Editor – графический ввод и редактирование принципиальной электрической схемы;
-Symbol Editor – графический ввод и редактирование символов радиоэлектронных компонентов на принципиальных схемах;
-PCB Editor – графический ввод и редактирование конструктивов ПП, автоматическое или ручное размещение компонентов на плате;
-Part Editor – графический ввод и редактирование корпусов компонентов РЭА и стеков контактных площадок.
Графический редактор принципиальных схем и символов компонентов имеет два режима: Schematic Editor и Symbol Editor. После загрузки графического редактора экран дисплея форматируется и разбивается на несколько зон. Зона меню подкоманд, предназначенная для команд графического редактора, расположена справа от окна и внизу под ним. Команды выбираются щелчком левой кнопки мыши. Расположенные справа команды имеют подкоманды, список которых выводится на экран после выбора основной команды.
Построение чертежа выполняется с помощью манипулятора мышь, перемещаемого по горизонтальной поверхности рабочего стола, при этом на экране дисплея синхронно перемещается курсор в виде креста. Координатная сетка на экране упрощает процесс построения чертежа и повышает точность позиционирования. Шаг координатной сетки по осям X и Y показан в поле Grd. Текущие координаты указываются в поле XY.
В схемном графическом редакторе полная информация о чертеже заносится в 18 слоев, устанавливаемых по умолчанию. На каждой фазе работы с графическим редактором необходима не вся имеющаяся информация, поэтому часть слоев делают невидимыми. Информация о слоях выводится по команде View Layer. Всего слоев поддерживается до 100. Слои могут быть окрашены в любой из 16 цветов. Каждый слой имеет одно из трех состояний: OFF – слой невидим и недоступен, ON – слой видим но недоступен, ABL – слой видим и может стать активным.
Также отличительной особенностью PCAD является использование атрибутов. Атрибуты состоят из двух частей: ключевого слоя и значения, разделенных знаком равенства “=”. Ключевое слово должно начинаться с буквы и иметь длину до 23 символов. Значение атрибута представляет собой последовательность чисел или текстовых переменных, разделенных запятыми. После вода атрибута ключевое слово и знак равенства становятся невидимыми на экране.
При использовании атрибутов можно значительно облегчить работу со схемой. В частности можно использовать автоматическое создание корпусов компонентов, автоматическое присвоение имени цепи и др.
При создании символов УГО элементов дискретного типа есть своя специфика, которую следует помнить.
Для дискретных компонентов не должны присутствовать имена и номера выводов на схеме. Имя дискретного компонента не слое DEVICE не наносится. Номера выводов по команде Enter/Packing Data наносят на слое ATTR2, который в дальнейшей работе выключают.
Для резисторов дополнительно следует указать атрибут RVALUE=<номинал>. Он необходим для диагностики ошибок, связанных с отсутствием резистора в цепях для микросхем с открытым коллектором.
Для дискретных компонентов целесообразно создавать два УГО: для вертикального и горизонтального расположения на схеме.
Замечательной особенностью системы PCAD является возможность определения стратегии трассировки, что позволяет в значительной степени повысить эффективность автоматической трассировки и сделать её индивидуальной для каждого конкретного разрабатываемого устройства.
Для трассировки печатной платы системы управления применены следующие основные параметры с учётом требований к 3-му классу точности:
- ширина основной трассы 0,25мм
- ширина шины питания 1мм
- трассировка производится по сетке 2.5мм
- расстояние между трассами не менее 0.25мм
- расстояние между отверстиями не менее 2,5мм (кроме крепления разъёмов)
- Трассировка в двух слоях в перпендикулярных направлениях
- Разрешено скругление углов и диагональная трассировка.
- Стратегия – Steiner
Для платы блока питания установлены следующие параметры:
- ширина основной трассы 1мм
- ширина шины питания исполнительных устройств2мм
- трассировка производится по сетке 1,25мм
- расстояние между трассами не менее 0.25мм
- расстояние между отверстиями не менее 2,5мм (кроме крепления разъёмов)
- Трассировка в двух слоях; приемущественные направления не определены.
- Разрешено скругление углов и диагональная трассировка.
- Стратегия – Steiner
Для редактирования чертежей будет использован пакет AutoCAD.
Команды AutoCAD могут выбираться из меню с помощью кнопок панелей управления, а так же набираться с клавиатуры в текстовом окне. Независимо от способа набора команды для ее повторения необходимо нажать клавишу Enter. AutoCAD хранит чертежи в файлах с расширением “.dwg”. Кроме чертежа этот файл содержит ряд параметров. При создании нового чертежа эти параметры устанавливаются по умолчанию, либо берутся из чертежа прототипа.
В AutoCAD имеется возможность определения формата и точности представления чисел. Ввод координат с клавиатуры возможен в абсолютных и относительных координатах. Относительные координаты задают смещение относительно последней введенной точки. Для удобства работы можно определить пользовательскую систему координат, которая может быть смещена относительно мировой и повернута под любым углом.
Чертежи в AutoCAD создаются в примитивах, над которыми понимают элементы чертежа, которые обрабатывают как единое целое, а не как совокупность точек и объектов. Система позволяет ставить линейные, угловые, диаметральные, радиальные и координатные размеры. Составные элементы размера: размерная линия, выносная линия и размерный текст. Имеется возможность ввода своего значения. Все линии, стрелки, элементы текста рассматриваются как один примитив.
Как и система PCAD система AutoCAD поддерживает слойность чертежа. Слои обладают свойствами сходными со слоями PCAD, что дает возможность редактировать чертежи созданные PCAD-ом. Слои в AutoCAD могут содержать имя слоя, состоящее из символов и цифр-букв, они могут переходить из включенного состояния в выключенное и наоборот. На каждом слое можно задавать свой цвет и тип линии, что помогает при создании и редактировании чертежей.
Одной из особенностей AutoCAD, является то, что он поддерживает специфический язык программирования Lisp. Этот язык ориентирован на обработку списков. Применение этого языка в AutoCAD дает ему широкие возможности.
5 Разработка алгоритма программы
В данной системе на программную часть, которая является важнейшей, и которая во многом определяет эффективность работы устройства, возложено множество функций, которые порой можно реализовать при помощи дополнительных электронных блоков. Например для генерации управляющих последовательностей сигналов на шаговый двигатель можно применять специализированные микросхемы. Однако, как мне кажется, в случае если в систему включён двигатель небольшой мощности, и не требующий большого количества управляющих входов, функцию генерации последовательностей управления можно возложить на микроконтроллер. Таким образом на программу возложены функции управления исполнительными устройствами, включая генерацию последовательностей управляющих сигналов; вывода на ЖК-модуль информации, опрос клавиатуры, опрос АЦП и получения данных с датчиков.
Программа должна состоять из следующих шагов:
1. Начальные установки после включения питания.
2. Опрос датчиков с целью получения информации о состоянии системы (уровень воды в бассейне, температура)
3. Запрос на установку исходных параметров комплекса. (Установка параметров производится при помощи меню с изменением опций)
4. После окончания установки исходных данных, и выбора в меню пункта запуска системы, приступить к установке комплекса в начальные условия (наполнение бассейна водой, контроль температуры)
5. Запуск системы на выполнение процедуры. (установка нагрузки; изменение нагрузки, постоянная нагрузка и другие режимы; возможен параллельно режим поддержания постоянной температуры в бассейне)
6. Снятие нагрузки, возврат к пункту 1.
Каждый пункт необходимо сопровождать выводом данных о текущем состоянии системы. В таблице 5.1 приведен список портов и назначение каждого разряда по схеме.
Таблица 5.1 - Назначение разрядов портов по схеме.
| Номер разряда порта | Назначение по схеме | Номер разряда порта | Назначение по схеме | Номер разряда порта | Назначение по схеме |
| P1.0 | Шина данных (АЦП, ЖКИ) | P3.1 | Клапан подачи холодной воды | Р2.3 | Тоже |
| Р1.1 | Тоже | Р3.2 | Клапан слива воды | Р2.4 | Выбор микросхемы АЦП (CS инверсный) |
| P1.2 | Тоже | Р3.3 | Вход прерывания от таймера.(1 сек) | Р2.5 | Защёлка адреса памяти АЦП(ALE) |
| P1.3 | Тоже | Р3.4 | Шаговый двигатель | Р0.0, Р0.1 | Клавиатура(чтение) |
| P1.4 | Тоже | Р3.5 | Шаговый двигатель | Р0.2, Р0.3 | Клавиатура(сканир.) |
| P1.5 | Тоже | Р3.6 | Шаговый двигатель | Р0.4 | Сигнал выбора регистра данных/команд (A0) |
| P1.6 | Тоже | Р3.7 | Шаговый двигатель | Р0.5 | Запись/чтение (WR/RD) |
| P1.7 | Тоже | Р2.1 | Адрес слова для чтения данных из АЦП | Р0.6 | Строб разрешения чтения/записи (Е) |
| P3.0 | Клапан подачи горячей воды | Р2.2 | Тоже |
Данная система управления отличается тем, что её функционирование во многом зависит от программы, что даёт возможность быстрого расширения и усовершенствования выполняемых на базе этого устройства функций.