Thiết kế mạch in sử dụng phần mềm Altium DesignerMạch đếm thuận 0-9 | Thực tập cơ bản | Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
VIỆN ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG *********
BÁO CÁO THỰC TẬP CƠ BẢN
Thiết kế mạch in sử dụng phần mềm Altium Designer Mạch đếm thuận 0-9 Họ và tên: Nguyễn Sỹ Duy Mã sinh viên: 20203691 Mã lớp: 713612
Giảng viên hướng dẫn: Vũ Hồng Vinh Hà Nội, 12/2021 Mục lục
Lời mở đầu.................................................................................................................................1
Nội dung.......................................................................................................................................2
1. Mục đích thực hành.......................................................................................................2
2. Trang bị cần thiết...........................................................................................................2
3. Lý thuyết...........................................................................................................................2
4. Thực hành thiết kế mạch đếm thuận 0-9 bằng phần mềm Altium
Designer...................................................................................................................................3
Kết luận.........................................................................................................................................8 Lời mở đầu
Ngày nay, sự phát triển mạnh mẽ của khoa học công nghệ, cuộc
sống con người đã được thay đổi ngày càng tốt hơn, mang lại sự
tiện lợi với những trang thiết bị hiện đại phục vụ công cuộc công
nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước. Góp phần vào sự nghiệp đó thì
ngành kỹ thuật Điện - Điện tử góp một phần không nhỏ trong sự
nghiệp xây dựng và phát triển đất nước. Trong đó sự tích hợp các
mạch Điện - Điện tử ngày càng trở nên thiết yếu khi mà công
nghệ ngày càng phát triển hơn tiến tới thời đại vi xử lý, những
mạch cồng kềnh chiếm nhiều diện tích sẽ dần được loại bỏ và
thay vào đó sẽ là những mạch gọn nhẹ hơn và được ưa chuộng
hơn. Những thành tựu đó biến cái tưởng chừng không thể thành
có thể, góp phần nâng cao đời sống tinh thần cho con người.
Trong đó có ngành “kỹ thuật số” có vai trò quan trọng và áp dụng
trong việc điều khiển số trong công nghệ hiện đại. Kỹ thuật số ra
đời đã và đang làm thành một cuộc cách mạng trong mọi lĩnh vực
cuộc sống hiện đại từ chiếc nồi cơm, máy giặt, điều hòa, điện
thoại v.v.... đến truyền hình, chụp ảnh, công nghệ thông tin.
Những ứng dụng quan trọng của nó trong các công ty lớn nhỏ là
không thể kể hết. Sản xuất trực tiếp từ các nhà máy và tham
quan các doanh nghiệp sản xuất, chúng em thấy được nhiều khâu
tự động hóa trong quá trình sản xuất. Một trong những khâu đơn
giản của sản xuất tự động hóa là số lượng sản phẩm làm ra được
đếm một cách tự động. Tuy nhiên với doanh nghiệp vừa và nhỏ
việc tự động hóa chưa hoàn toàn được áp dụng trong những khâu
đếm sản phẩm, đóng bao bì sản phẩm vẫn sử dụng nhân công.Từ
những điều đã thấy đó chúng em muốn giúp môt điều gì nhỏ để
giúp người lao động bớt phần mệt nhọc chân tay, giúp tăng hiệu
suất làm việc và tính chính xác trong công việc lên nhiều lần.
Chính vì vậy em quyết định thiết kế mạch đếm thuận nghịch từ 0 -
9. Em quyết định làm mạch này vì nó phù hợp với thực tế và năng lực của em.
Nhận thấy khả năng ứng dụng rộng rãi của mạch đếm 0- 9. Em đã
nghiên cứu và thiết kế mạch dưới sự hướng dẫn nhiệt tình của
thầy Vũ Hồng Vinh. Vì kiến thức và kinh nghiệm của chúng em
còn hạn chế nên bài báo cáo không tránh khỏi sai sót. Chúng em
rất mong sự góp ý của thầy, để bài báo cáo được hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn ! Nội dung 1. Mục đích thực hành
- Thành thạo kĩ năng sử dụng máy tính
- Làm quen với phần mềm mô phỏng mạch điện tử Orcad và Altium
- Sử dụng thành thạo các công cụ trong phần mềm mô phỏng Orcad và Altium
- Thực hiện mô phỏng các mạch đa hài, mạch led rượt
đuổi bằng phần mềm Orcad
- Thực hiện thiết kế mạch ổn áp tuyến tính bằng phần mềm Altium 2. Trang bị cần thiết
- Máy tính chạy hệ điều hành Windows
- Phần mềm và thư viện cho phần mềm Altium và Orad 3. Lý thuyết
a. Thông tin về phần mềm Orcad
- OrCADk— gói phần mềm dùng đểktự động hóa thiết kế
điện tử. Được dùng chính trong chế tạo các bản điện
tử mạch in để chế tạokmạch in, cũng như để tạo
cácksơ đồkđiện tử và các chế bản của chúng.
- Tên gọikOrCADkđược tạo ra từ các từkOregonkvàkCAD.
- Các sản phẩm của chuỗi OrCAD thuộc về công ty
tykCadence Design Systems. Bản cuối cùng của
OrCAD có khả năng tạo và hỗ trợ cơ sở dữ liệu các vi
amchj sẵn có. Cơ sở dữ liệu có thể được bổ sung bằng
cách tải về các gói thành phần sản xuất, nhưkTexas Instruments.
- Trong các gói có module sau:
Capture — biên tập các sơ đồ nguyên lí
Capture CIS Option — điều hành các thư viện Active Parts,
PSpice Analog Digital — gói của chế bản tương tự- số
PSpice Advanced Analysis — gói của tối ưu tham số
PSpice SLPS option — giao diện liên lạc với gói Matlab
PCB Designer — biên tập các topo các mạch in,
SPECCTRA for OrCAD — chương trình của truy tìm trương tác và tự động
Signal Explorer — module phân tích sự nguyên vẹn
của các tín hiệu và của các biến dạng giao
b. Thông tin về phần mềm Altium
- Altium Designer là một trong những phần mềm thiết
kế mạch điện tử PCB (Printed Circuit Board). Altium
Designer 21 là phiên bản mới nhất cho đến giờ. Một
số tính năng cơ bản của phần mềm Altium Designer là
Giao diện thiết kế quản lí và chỉnh sửa thân thiện,
dễ dàng biên dịch, quản lí file, quản lí phiên bản
cho các tài liệu thiết kế
Hỗ trợ mạnh mẽ cho việc thiết kế tự động, đi dây
tự động theo thuật toán tối ưu, phân tích lắp ráp linh kiện
Hỗ trợ việc tìm các giải pháp thiết kế hoặc chỉnh
sửa mạch, link kiện, netlist có sẵn từ trước theo các tham số mới
Mở, xem và in các file thiết kế mạch dễ dàng với
đầy đủ các thông tin linh kiện, netlist, dữ liệu bản
vẽ, kích thước, số lượng,...
Hệ thống các thư viện phong phú, gồm chi tiết và
hoàn chỉnh các linh kiện nhúng, số, tương tự,...
Đặt và sửa đối tượng trên các lớp cơ khí, định
nghĩa các luật thiết kế, chỉnh các lớp mạch in,
chuyển từ schematic sang PCB, đặt vị trí linh kiện trên PCB
Mô phỏng mạch PCB 3D, đem lại hình ảnh mạch
điện trung thực trong không gian 3 chiều, hỗ trợ
MCAD-ECAD, liên kết trực tiếp với mô hình STEP,
kiểm tra khoảng cách cách điện, cấu hình cho cả 2D và 3D
Hỗ trợ thiết kế PCB sang FPGA và ngược lại
4. Thực hành thiết kế mạch đếm thuận 0-9 bằng phần mềm Altium Designer
a. Mở phần mềm và cài đặt các tùy chỉnh
Trong bài báo cáo này em dùng phần mềm Altium
Designer phiên bản 16.1 vì nó khá đầy đủ các chức năng
cần thiết và không quá nặng so với laptop của em.
Đầu tiên, mở phần mềm Altium, ấn chọn File – New –
Project và chọn loại Project phù hợp sau đó ấn Ctrl S để lưu lại - Vẽ sơ đồ nguyên lí
Tại màn hình hiển thị đầu tiên của phần mềm, ta
chọn Project – Add new to Project – Schematic sau đó Ctrl + S để lưu lại
Lần lượt chọn các linh kiện theo thiết kế tính toán
đưa vào mạch nguyên lí. Nháy đúp vào thư viện
nguyên lí của Project. Chọn SCH Library - chọn linh
kiện cần cho mạch nguyên lí – Place hoặc kéo thả ra màn hình
Các linh kiện cần dùng đến trong mạch đếm thuận 0-9 là: + Resistor số lượng 9
+ LED 7 thanh: 7SEG-COM-ANODE số lượng 1
+ Tụ phân cực số lượng 1 + IC 74LS00 số lượng 2 + IC 74LS47 số lượng 1 + IC 74LS90 số lượng 1
Dùng chuột kéo thả các linh kiện về các vị trí hợp lí
Nối dây để kết nối các linh kiện: P – W
Sử dụng Net Label để kết nối các chân linh kiện.
Các chân linh kiện được đặt tên giống nhau sẽ kết
nối với nhau. Place – Net Label, chú ý đặt tên có nghĩa
Kết nối các chân linh kiện sử dụng Port
Connection. Place – Power Port
Đánh số linh kiện: Tools – Annotation – Annotate
Schematics – Update Changes List – Accept
Changes – OK (hoặc T – A – N)
Ta có mạch nguyên lí hoàn chỉnh sau khi đánh số -Vẽ mạch in PCB
Chọn Project – Add new to Project – PCB – Ctrl S
Để cập nhật Netlist từ mạch nguyên lí sang mạch
in, từ cửa sổ Schematics ấn D – U
Kiểm tra lỗi, chọn Validate Changes – Execute Changes – Close
Sắp xếp linh kiện hợp lí, ấn 3 để hiển thị ở dạng 3D
Thiết lập các quy tắc thiết kế mạch in:
Từ cửa sổ thiết kế mạch in ấn chọn Design – Rule ta có
+ Clearance: thiết lập khoảng cách giữa các đường dây trong mạch in
+ Width: thiết lập độ rộng các đường mạch
+ Routing Vias: thiết lập kích thước lỗ Via
+ Thiết lập khoảng cách giữa các đối tượng trong
mạch in: Design Rules – Electrical – Clearance – Minimum Clearance – Apply
Đi dây mạch in, chọn lớp linh kiện cần đi dây.
Chọn Bottom Layer hoặc Top Layer rồi ấn P – T, đi
dây đến khi hết các Connection thì dừng lại
Cắt bo mạch, ấn P – L, bao toàn bộ mạch rồi ấn Ctrl A – D – S – D
Phủ đồng, ấn P – G ta được mạch in hoàn chỉnh Kết luận
Khi nghiên cứu đề tài này em muốn phát huy thành quả ứng dụng
của kỹ thuật số nhằm tạo ra những sản phẩm, những thiết bị tiên
tiến và đạt hiệu quả cao hơn trong cuộc sống. Ngoài ra trong quá
trình nghiên cứu thực hiện đề tài là một cơ hội để kiểm tra lại
nhưng kiến thức đã học ở trường đồng thời phát huy tính sáng tạo
khả năng giải quyết vấn đề theo yêu cầu đặt ra. Trong bài báo
cáo này em thực hiện mạch đếm thuận nghịch bằng phương pháp
đếm tín hiệu. Như vậy mỗi tín hiệu đi qua thì phải có 1 thiết bị
cảm nhận tín hiệu thiết bị này gọi là cảm biến (led thu phát). Khi
có tín hiệu đi qua cảm biến sẽ nhận và tạo thành 1 xung điện đưa
về khối xử lý để tăng dần số đếm. Tại một thời điểm tức thời để
xác định được số đếm cần phải có một bộ hiển thị là led 7 thanh.
Hướng phát triển của sản phẩm: nó sẽ xuất hiện nhiều trong các cửa hàng, siêu thị,
garage,... một trong những khâu đơn giản trong dây truyền sản
xuất tự động hóa là số lượng sản phẩm làm ra được đếm một cách tự động thay thế cho con người.
Trong quá trình thực hiện bài báo cáo này em được rất nhiều sự
giúp đỡ của thầy Vũ Hồng Vinh đã tận tình chỉ bảo em trong suốt
quá trình học tập. Do kiến thức còn hạn hẹp lên trong quá trình
thực hiện bài báo cáo em còn gặp nhiều sai sót, mong thầy bỏ
qua và có hướng giúp đỡ em có thể hoàn chỉnh bài báo cáo của mình.