Федеральное агентство по образованию  РФ

Негосударственное образовательное  учреждение

высшего профессионального  образования

Санкт -Петербургский институт управления и права 
 
 
 
 
 
 

Курсовой  проект 
 

по учебной  дисциплине: Автоматизированное проектирование 

на тему: Разработка печатной платы для функционального узла “Модуль индикации” 
 
 

Студента:    Абросимова Р.А.. 

группы  71 
 
 
 
 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ

2011 г.

 

Техническое задание

на курсовой проект 

по дисциплине: Автоматизированное проектирование

студенту 71 группы: Абросимову Р.А. 

1.Тема  проектирования «Разработка печатной  платы для функционального узла  «Модуль индикации»

2. Исходные  данные:

2.1. Приложение  к ТЗ - рисунок схемы принципиальной электрической  вар. № 5   

2.2 Условия  эксплуатации аппаратуры - морские:

    - температура воздуха от -10 до + 50 град  С, 

    - относительная влажность 98% при  нормальном давлении.

    - печатная плата ФУ должна быть выполнена с заданными габаритными, посадочными размерами  и разъемом заданного типа (привязанными к унифицированной конструктивной системе (БНК)).

2.3. Рассчитать  показатели надежности при вероятности безотказной работы Р=0.95.

3. Требования  к содержанию пояснительной записки:      

3.1. Техническое  задание на проектирование и  приложение к нему.

3.2. Анализ технического задания.

3.3. Меры  принимаемые для выполнения требований  п.п. 2.2. «Условия эксплуатации аппаратуры».           

4. Система  автоматического проектирования  PCAD.

4.1.Создание  средствами PCAD библиотеки ЭРЭ. 

4.2.Создание  средствами PCAD схемы принципиальной электрической.

4.3. Разработка  конструкции печатной платы. 

4.4.Создание  КД средствами САПР PCAD. 

5.Выводы  по результатам курсового проектирования.

6. Перечень  литературы, использованной при  проектировании.

7.Приложение:

Состав технической документации проекта в соответствии с

ГОСТ 2.102-68 «Виды и комплектность конструкторских  документов»:

    - схема электрическая принципиальная  на 1 листе;

    - перечень элементов на 1 листе.

    - печатная плата

Представление документации в электронной форме  обязательно.  

Дата выдачи задания:  «     »    ________________     2011 г. 

Задание получил                                 /                                    / 

Преподаватель                                    /   А.В. Переспелов / 

 

Содержание

 

ВВЕДЕНИЕ

 

     Цель данной курсовой работы - разработка печатной платы для функционального узла «Модуль индикации». Для этого будет создана, средствами PCAD, библиотека электрорадиоэлементов, схема электрическая принципиальная, разработана конструкция печатной платы, а также конструкторская документация.

     В ходе работы необходимо изучить пригодность  эксплуатационных характеристик элементов  для данного проекта и если необходимо принять меры по их расширению. В завершение проектирования необходимо произвести расчет показателей надежности прибора, при вероятности безотказной работы Р=0.95.

     Разработку  необходимо провести в пакете автоматического  проектирования PCAD 2002.

 

1. Анализ технического задания

 

     Согласно  техническому заданию, необходимо разработать  печатную плату для функционального  узла «Модуль индикации».

     Исходные  данные: схема электрическая принципиальная функционального узла (модуль индикации). В техническом задании указаны эксплуатационные характеристики проектируемой платы, следовательно, необходимо изучить пригодность эксплуатационных характеристик элементов для данного проекта.

     Разработку  необходимо провести в пакете автоматического  проектирования PCAD 2002. Следовательно, необходимо изучить принципы разработки проектов в среде PCAD 2002, а именно: этапы создания библиотеки элементов, создание принципиальной схемы, разводки печатной платы, подготовки конструкторской документации. 

      

 

2. Условия эксплуатации аппаратуры

 

     Разрабатываемая печатная плата должна отвечать следующим  эксплуатационным требованиям:

• тип условий эксплуатации – морской,
• температура – от -10 до +50 град С,
• влажность – 98% при нормальном давлении.

 

     Проанализировав эксплуатационные характеристики элементов, необходимых для сборки функционального узла, составим таблицу подходящих элементов (Таблица 1). 

Таблица 1. Перечень элементов.

 

     Так как, устройство предполагается использовать в условиях повышенной влажности, для  защиты от влаги, необходимо покрыть  плату слоем защитного лака. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

3. Система автоматического проектирования PCAD

 

     Система P-CAD предназначена для проектирования многослойных печатных плат (ПП) вычислительных и радиоэлектронных устройств. В состав P-GAD входят четыре основных модуля - P-CAD Schematic, P-CAD PCB, P-CAD Library Executive, P-CAD Autorouters и ряд других вспомогательных программ (рис. 1). 

Рис. 1. Структура  системы проектирования P-CAD 

     P-CAD Schematic и P-CAD PCB - соответственно графические редакторы принципиальных электрических схем и ПП. Редакторы имеют системы всплывающих меню в стиле Windows, а наиболее часто применяемым командам назначены пиктограммы. В поставляемых вместе с системой библиотеках зарубежных цифровых ИМС имеются три варианта графики: Normal - нормальный (в стандарте США), DeMorgan — обозначение логических функций, IEEE — в стандарте Института инженеров по электротехнике (наиболее близкий к российским стандартам).

Редактор P-CAD PCB может запускаться автономно и позволяет разместить модулл на выбранном монтажно—коммутационном поле и проводить ручную, полуавтоматическую и автоматическую трассировку проводников. Если P-CAD PCB вызывается из редактора P-CAD Schematic, то автоматически составляется список соединений схемы и на поле ПП переносятся изображения корпусов компонентов с указанием линий электрических соединений между их выводами. Эта операция называется упаковкой схемы на печатную плату. Затем вычерчивается контур ПП, на нем размещаются компоненты и, наконец, производится трассировка проводников.

Применение шрифтов True Type позволяет использовать на схеме и ПП надписи на русском языке.

     Автотрассировщики вызываются из управляющей оболочки P-CAD РСВ, где и производится настройка стратегии трассировки. Информацию об особенностях трассировки отдельных цепей можно с помощью стандартных атрибутов ввести на этапах создания принципиальной схемы или ПП. Первый трассировщик QuickRoute относится к трассировщикам лабиринтного типа и предназначен для трассировки простейших ПП. Второй автоматический трассировщик PRO Route трассирует ПП с числом сигнальных слоев до 32. Трассировщик Shape-Based Autorouter - бессеточная программа автотрассировки ПП. Программа предназначена для автоматической разводки многослойных печатных плат с высокой плотностью размещения элементов. Эффективна при поверхностном монтаже корпусов элементов, выполненных в различных системах координат. Имеется возможность размещения проводников под различными углами на разных слоях платы, оптимизации их длины и числа переходных отверстий.

Document Toolbox - дополнительная опция P-CAD РСВ и P-CAD Schematic для размещения на чертежах схем или ПП различных диаграмм и таблиц, составления различных списков и отчетов, которые динамически обновляются, таблиц сверловки, данных о структуре платы, технологической и учетной информации, размещения на чертежах схем списков соединений, выводов подключения питания и другой текстовой информации. Программа предназначена для расширения возможностей выпуска технической документации без использования чертежных программ типаAutoCAD. Document Toolbox позволяет автоматизировать создание конструкторской документации, необходимой для производства проектируемых ПП.

     SPECCTRA - программа ручного, полуавтоматического и автоматического размещения компонентов и трассировки проводников. Трассирует ПП большой сложности с числом слоев до 256. В программе используется так называемая бессеточная Shape-Based - технология трассировки. За счет этого повышается эффективность трассировки ПП с высокой плотностью размещения компонентов, а также обеспечивается трассировка одной и той же цепи трассами различной ширины. Программа SPECCTRA имеет модуль AutoPlace, предназначенный для автоматического размещения компонентов на ПП. Вызов программы производится автономно из среды Windows или из программы P-CAD РСВ.

P-CAD Library Executive - менеджер библиотек. Интегрированные библиотеки P-CAD содержат как графическуюинформацию о символах и типовых корпусах компонентов, так и текстовую информацию (число секций в корпусе компонента, номера и имена выводов, коды логической эквивалентности выводов и т.д.). Программа имеет встроенные модули: Symbol Editor — для создания и редактирования символов компонентов и Pattern Editor — для создания и редактирования посадочного места и корпуса компонента. Упаковка вентилей компонента, ведение и контроль библиотек осуществляются модулем Library Executive. Модуль имеет средства просмотра библиотечных файлов, поиска компонентов, символов и корпусов компонентов по всем возможным атрибутам.

     Вспомогательные утилиты, образующие интерфейс DBX (Data Base Exchange), в частности, производят перенумерацию компонентов, создают отчеты в требуемом формате, автоматически создают компоненты, выводы которых расположены на окружности или образуют массив, рассчитывают паразитные параметры ПП и т. п.

Основные  характеристики системы проектирования P-CAD приведены ниже.

Общие характеристики:

• 32-разрядная база данных;
• разрешающая способность P-CAD РСВ и других программ равна 0,001мм;
• до 100 открытых одновременно библиотек;
• число компонентов в одной библиотеке - неограничено;
• до 64 000 электрических цепей в одном проекте;
• до 10 000 выводов в одном компоненте;
• до 5000 секций (вентилей) в одном компоненте;
• до 2000 символов в атрибуте компонента;
• до 2000 символов в текстовой строке;
• до 20 символов в имени вывода, имени цепи, позиционном обозначении вывода (пробелы, знаки табуляции, точки и скобки не допускаются);
• до 16 символов в имени типа компонента (пробелы и знаки табуляции не допускаются);
• до 30 символов в позиционном обозначении компонента (двоеточие, пробелы, знаки табуляции, точка и точка с запятой не допускаются);
• до 8 символов в имени файла (в том числе и при работе в среде Windows);
• многошаговый «откат» вперед и назад. По умолчанию количество запоминаемых шагов установлено равным 10, но эту величину можно при необходимости изменить, редактируя файл конфигурации *.ini.
• минимальный шаг сетки 0,1 mil в английской системе и 0,001 мм в метрической системе (1 mil = 0,001 дюйма = 0,0254 мм, 1 мм = 40 mil). Систему единиц можно изменять в любой фазе проекта.
• Графический редактор принципиальных схем P-CAD Schematic:
• до 99 листов схем в одном проекте, максимальный размер листа 60 х 60 дюймов;
• поддержка стандартных форматов листов от А до Е, АО-А4 и др. форматов;
• дискретность угла поворота компонента 90°;
• работает утилита ERC для просмотра и сортировки ошибок в принципиальных схемах;
• перекрестные связи между P-CAD Schematic и P-CAD РСВ позволяют для выбранной на схеме цепи высветить на ПП соответствующий ей проводник и наоборот;
• возможна передача данных в программу моделирования Dr. Spice A/D.
• Графический редактор печатных плат, P-CAD РСВ:
• до 99 слоев в ПП, из них 11 слоев предварительно определены;
• максимальный размер ПП 60 х 60 дюймов;
• автоматическая коррекция принципиальных схем по изменениям в печатной плате и наоборот (коррекция «назад» и «вперед»);
• до 64 000 типов контактных площадок в проекте;
• ширина проводника на ПП до 10 мм;
• до 64 000 стилей стеков контактных площадок в проекте;
• контактные площадки различных форм: эллипс, овал, прямоугольник, скругленный прямоугольник, сквозное переходное отверстие, перекрестье для сверления (target), непосредственное соединение, тепловой барьер с 2 или 4 перемычками;
• контроль соблюдения зазоров и полноты разводки ПП;
• минимальный дискрет угла поворота текста и графических объектов — 0,1 град;
• поддержка управляющих файлов фотоплоттеров Gerber и сверлильных станков с ЧПУ типа Excellon.