Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Самарский Государственный Аэрокосмический

Университет имени академика С.П. Королева

(научный исследовательский университет) »

Кафедра ЭСиУ

Отчет к лабораторной работе по курсу

«Информационные технологии проектирования РЭС»

Проектирование схемы отладочной платы

Выполнил: студент гр. 545

Гизатулов И.Р.

Проверил: Лофицкий И. В.

Самара 2013

СОДЕРЖАНИЕ

Введение…………………………………………………………………………...3

1 Описание работы основных узлов проектируемой схемы …..……………..4

2 Выполнение работы…………………………………………………………….8

2.1 Предварительная настройка ………………………………………………...8

2.1.1 Предварительная настройка Windows………………….………………...8 2.1.2 Предварительная настройка ALTIUM…………………………………...10

2.2 Создание новых компонентов…………………...………………….……...21

2.2.1 Создание символов компонентов ...……………………...………………32

2.2.2 Создание посадочных мест компонентов...………………..……………50

2.2.3 Создание 3D моделей для компонентов...………………………………62

2.3 Создание документа Schematic …………………………………………….74

2.4 Создание документа PCB Project …………………………………………..78

2.5 Оформление выходной документации ……………………………………81

Список использованных источников…………………………………………...86

Приложение А

Приложение Б

Приложение В

Приложение Г

ВВЕДЕНИЕ

Целью данной лабораторной работы является знакомство с комплексной системой автоматизированного проектирования радиоэлектронных средств – Altium Designer, разработанной австралийской компанией Altium.

Лабораторную работу можно разделить на пять этапа:

1. Предварительная настройка

• Предварительная настройка Windows

• Предварительная настройка Altium

2. Создание новых компонентов:

• Создание обозначений компонентов на схеме;

• Создание посадочных мест и их привязка к обозначениям;

• Создание 3D моделей компонентов и их привязка к обозначениям

3) Создание документа Schematic;

4) Создание документа PCB Project:

5) Оформление выходной документации

В качестве разрабатываемого устройства было решено выбрать отладочную плату для Atmega 16.

Создаваемые элементы – микроконтроллер Atmega 16 компании Atmel, ЖК знакосинтезирующий WH1602B, микросхема реального времени (Real Time Clock (RTC)) DS1307Z компании Dallas, термометр с интерфейсом 1 – wire DS18B20 компании Dallas, разъемы штырьевые, кнопки, резисторы, конденсаторы.

Всю выходную документацию было решено оформить в соответствии с ЕСКД ГОСТ.

Перечень элементов представлен в Приложении Б.

1 Описание работы основных узлов проектируемой схемы.

Данное устройство представляет собой отладочную плату, предназначенную для изучения работы микроконтроллера Atmega 16 и включающую в себя микросхему RTC DS1307, ЖК WH1602B, термометр DS18B20. Разрабатываемое устройство должно иметь разъемы, обеспечивающие удобный доступ к всем портам ввода/вывода контроллера Atmega 16, а также иметь разъем для программатора.

Рассмотрим более подробно основные характеристики и типовые схемы включения используемых микросхем и ЖКИ.

Микроконтроллер ATmega16 – 16-разрядный КМОП микроконтроллер, основанный на архитектуре Atmel AVR. Контроллер выполняет большинство инструкций за 1 такт, поэтому вычислительная мощность контроллера равна 1MIPS на 1 МГц.

Микроконтроллер имеет RISC-архитектуру, но формат команды двухоперандный, за один такт может быть обращение только к двум регистрам. Контроллер содержит 32 регистра, которые могут равноправно использоваться в арифметических операциях.

Рисунок 1 – Расположение выводов микроконтроллера ATmega 16

Основные характеристики микроконтроллера:

• 16 Кбайт Flash ПЗУ программ, с возможностью до 1000 циклов стирания/записи;

• 512 байт ЭСППЗУ (EEPROM) данных, с возможностью до 100000 циклов стирания/записи;

• 1 Кбайт оперативной памяти (SRAM);

• производительность 16 MIPS на частоте 16 Мгц;

• напряжения питания 2.7 … 5.5 В;

• 32 программируемые линии ввода/вывода с уровнями ТТЛ; на эти линии выведена также поддержка периферийных функций;

• потребляемый ток 5,5…15 мА;

• максимальный ток линии ввода/вывода 40 мА.

Типовая схема включения микроконтроллеров семейства Mega AVR показана на рисунке 2.

Рисунок 2 – Типовая схема включения МК семейства AVR

DS1307 – 64 X 8 часы реального времени с последовательным интерфейсом, обладающие следующими характеристиками

- часы реального времени (RTC) отсчитывают секунды, минуты, часы, дату месяца, месяц, день недели и год с компенсацией високосного года, действительной до 2100 года;

- 56-байтовое энергонезависимое ОЗУ с питанием от батареи для хранения пользовательских данных;

- двухпроводной последовательный интерфейс;

- программируемый выходной сигнал с прямоугольными импульсами (для тактирования внешних устройств);

- автоматическое обнаружение падения напряжение и схема переключения на батарею;

- потребление менее 500 нА в режиме батарейной поддержки при работающем тактовом генераторе;

- промышленный диапазон температур: от – 40 °C до + 85 °C;

- микросхема производится в 8-выводных корпусах DIP и SOIC.

Рисунок 3 – DS1307 8-выводный SOIC (150 миллидюймов)

Назначение выводов

Vcc – первичный источник питания;

X1, X2 – подключение 32.768 кГц кварцевого резонатора;

VBAT – вход батареи +3 В;

GND – общий минус;

SDA – последовательные данные;

SCL – последовательные синхроимпульсы;

SQW/OUT – выходной сигнал с прямоугольными импульсами.

Описание

Часы реального времени с последовательным интерфейсом DS1307 – это малопотребляющие полные двоично-десятичные часы-календарь, включающие 56 байтов энергонезависимой статической ОЗУ.

Адреса и данные передаются последовательно по двухпроводной двунаправленной шине. Часы-календарь отсчитывают секунды, минуты, часы, день, дату, месяц и год. Последняя дата месяца автоматически корректируется для месяцев с количеством дней меньше 31, включая коррекцию високосного года. Часы работают как в 24-часовом, так и в 12-часовом режимах с индикатором AM/PM. DS1307 имеет встроенную схему наблюдения за питанием, которая обнаруживает перебои питания и

автоматически переключается на питание от батареи.

Рисунок 4 – Типовая схема включения DS1307

Рисунок 5 – Рекомендуемое расположение кварцевого резонатора

DS18B20 цифровой термометр с программируемым разрешением, от 9 до 12–bit, которое может сохраняться в EEPROM памяти прибора. DS18B20 обменивается данными по 1-Wire шине и при этом может быть как единственным устройством на линии так и работать в группе. Все процессы на шине управляются центральным микропроцессором.

Диапазон измерений от –55°C до +125°C и точностью 0.5°C в диапазоне от –10°C до +85°C. В дополнение, DS18B20 может питаться напряжением линии данных (“parasite power”), при отсутствии внешнего источника напряжения. Каждый DS18B20 имеет уникальный 64-битный последовательный код, который позволяет, общаться с множеством датчиков DS18B20 установленных на одной шине.

Такой принцип позволяет использовать один микропроцессор, чтобы контролировать множество датчиков DS18B20, распределенных по большому участку. Приложения, которые могут извлечь выгоду из этой особенности, включают системы контроля температуры в зданиях, и оборудовании или машинах, а так же контроль и управление температурными процессами.

Рисунок 6 – Типовая схема включения DS18B20

LCD на базе HD44780 подключается к AVR микроконтроллеру напрямую к портам. Есть два способа подключения - на 8 бит и на 4 бита. Мы будем использовать 4х битную шину.

Рисунок 7 – Типовая схема включения LCD