1 Indholdsfortegnelse.

Transkript

1 ET106 Ringsted Tekniske Skole 11. juni 1999

2 1 Indholdsfortegnelse. 1 Indholdsfortegnelse. 2 2 Indledning. 3 3 Mikroprocessorkittet. 3 4 Tegning af diagram Footprint Netlabels Netlist. 4 5 Printudlægning Komponent udlægning Autoroute Netlist generate/compare Udprintning og fremstilling. 6 6 Afprøvning. 6 7 EMC. 6 8 Montage og Køleplade. 6 9 Konklusion Litteraturliste Appendiks A: Diagramtegning Appendiks B: Netliste Appendiks C: Netliste Compare Appendiks D: Bill of material Appendiks E: Artwork Appendiks F: Komponentplacering. 19 Per Bruhn 2 af

3 2 Indledning. Fra uge 21til 23 skulle lægge et print ud i apparatteknik, vi kunne selv vælge hvad vi ville lave det skulle bare aftales og godkendes af lærerne inden den Jeg valgte at lave et minimum mikroprocessor kit, hvor man med et program i EPROM - men kan styre port 1. 3 Mikroprocessorkittet. Mikroprocessorkittet indeholder en 8031 up, den har så forbindelse med en EPROM. Via det program man brænder ned i EPROM men kan man så styre port 1 på mikroprocessoren, den port er trukket ud til et stik S2. På S3 er der ført timer og interruptben og RXD og TXD, så man enten kan sætte en seriel kreds på eller behandle nogle interrupts fra andre kredse. På printet sidder der også en 7805 som er en spændingsregulator der sørger for at lave indgangsspændingen der kan være fra 7-35 volt, om til 5 volt. I tilfælde af at spændingen skulle falde under 4,5 volt fra den 7805, sidder der en TL7705 spændingsovervågning og den vil resette mikroprocessoren i 1,3 sek. efter formlen: C T td S F = 1, Tegning af diagram. Mikroprocessorkittet blev tegnet i EDA/Client 3.2 også kaldet schematic, det er et diagram tegningsprogram fra Protel som skolen havde. Da kittet var tegnet satte jeg net direktiver på, altså information om tykkelsen på de ledninger som skulle være tykkere en standarten på 15 mil 1 mil er 1/1000 del tomme, så stel, forsyning og vcc blev sat til 20 mil. 4.1 Footprint. Da net direktiverne var sat på begyndte jeg at undersøge hvad for nogle footprints der skulle være på komponenterne, footprint er noget komponenterne skal have for at programmet Advanced PCB kan finde ud af hvor mange ben komponenten har og hvor langt der er imellem dem og hvad nummer benene har. Disse footprint kan man finde i Advanced PCB programmet, hvis man går ind under Libary, og så Components, der er så mange at vælge i mellem, hvis der så ikke er en der passer med den specielle komponent man vil bruge kan man selv designe et footprint til den. Per Bruhn 3 af

4 4.2 Netlabels. Der skal også sættes netlabels på alle de ledningsforbindelserne der køres fra kreds til kreds via en bus, for ellers kan programmet ikke finde ud af hvilke ben på den ene kreds, der går til hvilke ben på den anden kreds. Man kan også sætte netlabelspå de andre forbindelser, sådan at man nemmere kan se hvad de har forbindelse til, man kan f.eks. give vcc nettet +5 volt som netlabel. 4.3 Netlist. Når man så er færdig med at sætte net direktiver, footprints og netlabels på, så skal man lave en netliste, for at Advanced PCB kan finde ud af hvilke komponenter der skal bruges og hvilke benforbindelser der skal trækkes. Det gøres ved at man i schematic går op i Tools der vælger man så Create netlist, der kommer så et vindue hvor man kan vælge nogle ting, jeg valgte at ændre output formaten fra protel til protel 2 for at få flere oplysninger med i netlisten, f.eks. for man ikke informationer om ledningstykkelsen med hvis man vælger protel, i resten har jeg taget det standart setup programmet har sat. Når så netlisten er genereret kan man se hvad der står i den med f.eks. Nodepad, der kan man så kontrollere om det hele er med. 5 Printudlægning. Når man er færdig i schematic og har genereret netliste og det hele, så skal man til at arbejde i Advanced PCB, det er et program der kan hente komponenterne, lægge dem ud for dig og det kan også trække forbindelserne for dig men det virker bedst med små projekter, man kan også vælge at lægge alle forbindelserne ud selv, de er også et program der hedder Advanced Route 3.1 det er hurtigere og bedre. Jeg valgte fra starten at jeg ville lære det automatiske udlægningsprogram at kende, og at jeg ville have det til at lægge mit print ud, sådan at jeg selv kun skulle lave nogle smårettelser når det var lagt ud. 5.1 Komponent udlægning. Inde i Advanced PCB kan man så hente den netliste man har lavet i schematic, det gøres ved at vælge netlist i menulinien og så vælge load der skal man så give stien for der hvor netlisten ligger. Så vil alle komponenterne blive hentet og lagt i en stor bunke, der kan man så selv trække alle komponenterne ud så man får et bedre overblik, eller også kan man tegne en firkant i det som hedder keepout layer og så vælge autoplace i menuen auto, så vil den lægge alle komponenterne inde i firkanten, det er det nemmeste. Når så autoplace er færdig kan man så flytte rundt på komponenterne og dreje dem så de ligger mest hensigtsmæssigt. Per Bruhn 4 af

5 5.2 Autoroute. Når komponenterne ligger som de skal, skal der trækkes forbindelser mellem de forskellige ben, det kan gøres ved at man selv tegner forbindelserne, men det tager meget tid og man skal hele tiden være utrolig koncentreret, man kan også få advanced PCB til at lægge det det ud ved at vælge autoroute all i menuen auto, men den har svært ved at lægge det hele ud hvis det er et lidt større projekt, og så kan man bruge advanced route programmet, det virker noget bedre. For at få en fil der kan bruges i advanced route bliver man nødt til at gemme filen som en protel tekst fil, det kan være smart at kalde den et andet navn for den får den samme extension som den gamle fil, når man har gjort det kan man så åbne den i advanced route. Der skal man så ind i menuen options og vælge auto-router, der inde under parameter kan man vælge hvilke lag printbanerne skal lægges ud i, hvor brede de skal være, hvor store pads ne skal være, om der må være via s, min opsætning ser sådan ud: Jeg har valgt først at lægge stel nettet ud på oversiden, derefter disabler jeg oversiden og vælger at lægge resten ud på undersiden. Når man så har gjort det går man op i menuen tools og vælger start autorouter og så går den i gang med at lægge printbanerne ud. Hvis man i opsætningen har valgt at den skal lave en analyse for man at vide hvor meget den regner med at kunne lægge ud og hvor lang tid det tager, min analyse sagde at den kunne lægge 100% ud og det ville tage 2 timer og 12 minutter. Når den er færdig kan man så gemme det i en design fil, den hedder xxx.prf. For at få den tilbage til advanced PCB skal man op i menuen filer og vælge to host og der skal man så vælge at det skal være en protel fil, den kommer så til at hedde xx.pdf som den man startede ud med det var derfor det var smart at kalde den noget andet. Per Bruhn 5 af

6 5.3 Netlist generate/compare. Når man har hentet filen fra advanced route ind i advanced PCB, kan man få programmet til at sammenligne det routede print med den netliste man startede ud med. Det gør man ved at netlist i menuen, og så vælge generate så laver den en netliste over det routede print. Den kan man så sammenligne med gamle netliste, ved at vælge netlist i menuen og derefter netlist compare og så skal man vælge de to netlister den skal sammenligne, der får man så en udskrift af hvilke net der passer sammen og hvilke der mangler, filen kommer tilat hedde xx.rep, når der så er 100% der matcher skulle det gerne virke og man kan printe det ud så der kan laves print af det. 5.4 Udprintning og fremstilling. Når der så er 100% der matcher skulle det gerne virke og man kan printe det ud så der kan laves print af det. Når man printer det ud skal top laget printes ud spejlvendt, det printes ud på noget specielt kalkerpapir, det ligner madpapir. Da det var gjort blev udprintningen sendt ned til skolepraktikken, hvor de skulle fremstille printet efter mine tegninger. Da jeg fik det tilbage blev det slebet let med noget ståluld, derefter renset med sprit, og da det var tørt fik det en gang lak beregnet til print. 6 Afprøvning. Printet blev afprøvet med et lille testprogram som er skrevet i C, og brændt ned i en EPROM. Programmet tænder lysdioderne som er sat på port1. 7 EMC. Med hensyn til EMC har jeg kikket i nogle forskellige bøger, men det er en ordentlig mundfuld at sætte sig ind i, og da vi kun havde 3 uger til at tegne en diagramtegning, lægge komponenterne ud, og trække printbaner har jeg valgt at lægge komponenterne ud uden den store hensyn til EMC. 8 Montage og Køleplade. Borehullernes diameter skal være: S1 1,5 mm. J3, S2, V1, C3 og C4 1 mm. Resten skal være: 0,8 mm. Vi har regnet på om der skulle køle plade på spændingsregulatoren, og da kittet trækker under 0,1 A, og vi ved stuetemperatur under 25 C kan afsætte 2 watt i den, kan vi ved indgangsspændinger under 25 volt undlade at bruge køleplade. Per Bruhn 6 af

7 9 Konklusion. På de 3 uger jeg har haft til apparatteknik synes jeg at jeg har nået meget, jeg har nået at tegne en diagram tegning i Schematic, give komponenterne footprint, sætte netlabels og netdirektiver på, og der er lavet en netliste. I Advanced PCB fik jeg hentet netlisten, og brugt autoplace til at lægge komponenterne ud med, jeg flyttede derefter rundt på dem for jeg ville have at alle kredsene skulle ligge samme vej. Jeg fik lavet en fil så det kunne bruges i Advanced Route. I Advanced Route fik jeg sat den op til at lægge stelledningen ud på oversiden og resten skulle lægges ud på undersiden, sat printbanetykkelsen til 15 mil, sat loddeøernepads til 65 mil. Jeg fik sendt det færdig routede tilbage til Advanced PCB hvor det blev printet ud. De problemer jeg løb ind i, var at skolepraktikken ikke kunne lave gennemplaterede loddehuller, så de steder hvor jeg skulle lodde stellen på skulle det gøres på oversiden, men det er også godt nok til en prototype. Jeg ville også lave loddeøerne lidt større. Jeg syntes det har været spændende at prøve hele processen, det er først gang jeg brugt de andre programmer, før har jeg kun tegnet diagrammer i Schematic, nu har jeg også lært hvordan man skal gøre for at få filerne fra det ene program til det andet, så nu kan man nemt rette de fejl man har lavet og så lave et nyt print. Afprøvningen af printet forløb godt, testprogrammet kunne godt styre det lille testprint med lysdioderne på, resetknappen virker også og hvis spændingen falder under 4,5 volt resettes det automatisk. Per Bruhn d Per Bruhn 7 af

8 10 Litteraturliste. Turbo C++ Finn Elvekjær Systime ISBN Elektronik Ståbi Teknisk Forlag ISBN Printteknik Preben Lund Teknisk Forlag ISBN EMC håndbogen H. G. Nissen Teknisk Forlag ISBN Per Bruhn 8 af

9 11 Appendiks A: Diagramtegning. Se næste side for diagramtegning udprintet fra Schematic. Per Bruhn 9 af

10 12 Appendiks B: Netliste. PROTEL NETLIST 2.0 C1 RAD0.2 33pF C2 RAD0.2 33pF C3 RB.3/ uF C4 RB.3/ uF C5 RAD nF C6 CAP uF C7 RB.1/.2 10uF C8 RAD nF C9 RAD nF Per Bruhn 10 af

11 Per Bruhn 11 af C10 RAD nF C11 RAD nF C12 RAD nF IC1 DIP IC2 DIP20 74HC573 IC3 DIP IC4 DIP8 TL7705A J3 SIP8 CON8 Q1 XTAL1 CRYSTAL M R1 AXIAL0.5

12 8,2K R2 AXIAL0.5 10k S1 POWER4 CON4 S2 SIP8 CON8 SW1 SWITCH RESET V1 TO-126 LM7805CT N00001 SW1-3 RESET- PASSIVE IC4-2 TL7705A-R\E\S\I\N\ INPUT R2-1 10k- PASSIVE P0_1 S2-1 CON8-1 PASSIVE IC P10 IO P1_1 S2-2 CON8-2 PASSIVE IC P11 IO P2_1 S2-3 CON8-3 PASSIVE IC P12 IO P3_1 S2-4 CON8-4 PASSIVE IC P13 IO P4_1 S2-5 CON8-5 PASSIVE IC P14 IO P5_1 S2-6 CON8-6 PASSIVE IC P15 IO P6_1 S2-7 CON8-7 PASSIVE IC P16 IO P7_1 S2-8 CON8-8 PASSIVE Per Bruhn 12 af

13 IC P17 IO RXD_1 J3-1 CON8-1 PASSIVE IC RXD IO TXD_1 J3-2 CON8-2 PASSIVE IC TXD IO INT0_1 J3-3 CON8-3 PASSIVE IC INT0 IO INT1_1 J3-4 CON8-4 PASSIVE IC INT1 IO T0_1 J3-5 CON8-5 PASSIVE IC T0 IO T1_1 J3-6 CON8-6 PASSIVE IC T1 IO N00016 Q1-1 CRYSTAL M- PASSIVE IC X2 INPUT C2-2 33pF- PASSIVE N00017 Q1-2 CRYSTAL M- PASSIVE IC X1 INPUT C1-1 33pF- PASSIVE N00018 C7-1 10uF-1 PASSIVE IC4-3 TL7705A-CT PASSIVE RESET_1 IC RESET INPUT R1-1 8,2K- PASSIVE IC4-6 TL7705A-RST OUTPUT N00022 IC4-1 TL7705A-REF OUTPUT C nF- PASSIVE FORSYNING_1 S1-4 CON4-4 PASSIVE V1-1 LM7805CT-Vin PASSIVE C uF-1 PASSIVE C nF- PASSIVE P\S\E\N\_1 IC P\S\E\N\ OUTPUT IC O\E\ INPUT IC C\E\ INPUT N00027 IC ALE/P\ OUTPUT IC HC573-C INPUT GND C nF- PASSIVE C nF- PASSIVE C nF- PASSIVE C nF- PASSIVE C uF- PASSIVE C uF-2 PASSIVE IC2-1 74HC573-O\C\ INPUT V1-2 LM7805CT-GND PASSIVE C nF- PASSIVE C uF-2 PASSIVE C nF- PASSIVE S1-2 CON4-2 PASSIVE S1-3 CON4-3 PASSIVE R1-2 8,2K- PASSIVE IC E\A\/VP INPUT C1-2 33pF- PASSIVE Per Bruhn 13 af

14 C2-1 33pF- PASSIVE C7-2 10uF-2 PASSIVE J3-7 CON8-7 PASSIVE SW1-1 RESET- PASSIVE IC GND POWER IC HC573-GND POWER IC GND POWER IC4-4 TL7705A-GND POWER A0_1 IC A0 INPUT IC HC573-1Q OUTPUT A1_1 IC A1 INPUT IC HC573-2Q OUTPUT A2_1 IC A2 INPUT IC HC573-3Q OUTPUT A3_1 IC A3 INPUT IC HC573-4Q OUTPUT A4_1 IC A4 INPUT IC HC573-5Q OUTPUT A5_1 IC A5 INPUT IC HC573-6Q OUTPUT A6_1 IC A6 INPUT IC HC573-7Q OUTPUT A7_1 IC A7 INPUT IC HC573-8Q OUTPUT A8_1 IC A8 INPUT IC P20 IO A9_1 IC A9 INPUT IC P21 IO A10_1 IC A10 INPUT IC P22 IO A11_1 IC A11 INPUT IC P23 IO A12_1 IC A12 INPUT IC P24 IO A13_1 IC A13 INPUT IC P25 IO A14_1 IC A14 INPUT IC P26 IO +5V IC VPP INPUT V1-3 LM7805CT-+5V PASSIVE C nF- PASSIVE C nF- PASSIVE C nF- PASSIVE C nF- PASSIVE C uF-1 PASSIVE C uF- PASSIVE S1-1 CON4-1 PASSIVE J3-8 CON8-8 PASSIVE R2-2 10k- PASSIVE IC4-7 TL7705A-SEN INPUT Per Bruhn 14 af

15 IC VCC POWER IC HC573-VCC POWER IC VCC POWER IC4-8 TL7705A-VCC POWER AD0_1 IC D0 HIZ IC2-2 74HC573-1D INPUT IC P00 IO AD1_1 IC D1 HIZ IC2-3 74HC573-2D INPUT IC P01 IO AD2_1 IC D2 HIZ IC2-4 74HC573-3D INPUT IC P02 IO AD3_1 IC D3 HIZ IC2-5 74HC573-4D INPUT IC P03 IO AD4_1 IC D4 HIZ IC2-6 74HC573-5D INPUT IC P04 IO AD5_1 IC D5 HIZ IC2-7 74HC573-6D INPUT IC P05 IO AD6_1 IC D6 HIZ IC2-8 74HC573-7D INPUT IC P06 IO AD7_1 IC D7 HIZ IC2-9 74HC573-8D INPUT IC P07 IO { FORSYNING_1 TRACK 20 VIA 50 NET TOPOLOGY SHORTEST ROUTING PRIORITY MEDIUM LAYER UNDEFINED_1 } { GND TRACK 20 VIA 50 NET TOPOLOGY SHORTEST ROUTING PRIORITY MEDIUM LAYER TOP LAYER } { +5V TRACK 20 VIA 50 NET TOPOLOGY SHORTEST ROUTING PRIORITY MEDIUM LAYER UNDEFINED } Per Bruhn 15 af

16 13 Appendiks C: Netliste Compare. Matched Nets AD7_1 and AD7_1 Matched Nets AD6_1 and AD6_1 Matched Nets AD5_1 and AD5_1 Matched Nets AD4_1 and AD4_1 Matched Nets AD3_1 and AD3_1 Matched Nets AD2_1 and AD2_1 Matched Nets AD1_1 and AD1_1 Matched Nets AD0_1 and AD0_1 Matched Nets +5V and +5V Matched Nets A14_1 and A14_1 Matched Nets A13_1 and A13_1 Matched Nets A12_1 and A12_1 Matched Nets A11_1 and A11_1 Matched Nets A10_1 and A10_1 Matched Nets A9_1 and A9_1 Matched Nets A8_1 and A8_1 Matched Nets A7_1 and A7_1 Matched Nets A6_1 and A6_1 Matched Nets A5_1 and A5_1 Matched Nets A4_1 and A4_1 Matched Nets A3_1 and A3_1 Matched Nets A2_1 and A2_1 Matched Nets A1_1 and A1_1 Matched Nets A0_1 and A0_1 Matched Nets GND and GND Matched Nets N00027 and N00027 Matched Nets P\S\E\N\_1 and P\S\E\N\_1 Matched Nets FORSYNING_1 and FORSYNING_1 Matched Nets N00022 and N00022 Matched Nets RESET_1 and RESET_1 Matched Nets N00018 and N00018 Matched Nets N00017 and N00017 Matched Nets N00016 and N00016 Matched Nets T1_1 and T1_1 Matched Nets T0_1 and T0_1 Matched Nets INT1_1 and INT1_1 Matched Nets INT0_1 and INT0_1 Matched Nets TXD_1 and TXD_1 Matched Nets RXD_1 and RXD_1 Matched Nets P7_1 and P7_1 Matched Nets P6_1 and P6_1 Matched Nets P5_1 and P5_1 Matched Nets P4_1 and P4_1 Matched Nets P3_1 and P3_1 Matched Nets P2_1 and P2_1 Per Bruhn 16 af

17 Matched Nets Matched Nets Matched Nets P1_1 and P1_1 P0_1 and P0_1 N00001 and N Total Matched Nets = 48 Total Partially Matched Nets = 0 Total Extra Nets in c:\mydocu~1\per\appara~1\mincpu.net = 0 Total Extra Nets in c:\mydocu~1\per\appara~1\amincpu9.net = 0 Total Nets in c:\mydocu~1\per\appara~1\mincpu.net = 48 Total Nets in c:\mydocu~1\per\appara~1\amincpu9.net = Appendiks D: Bill of material. Bill of Material for C:\MYDOCU~1\PER\APPARA~1\MINCPU.Sch Used Part Type Designator Footprint Description ==== =============== ================== ========= ========= 4 100nF C10 C11 C12 C9 RAD k R2 AXIAL uF C7 RB.1/ nF C5 C8 RAD uF C3 C4 RB.3/ uF C6 CAP IC3 DIP pF C1 C2 RAD HC573 IC2 DIP20 1 8,2K R1 AXIAL IC1 DIP40 1 CON4 S1 POWER4 2 CON8 J3 S2 SIP8 1 CRYSTAL M Q1 XTAL1 1 LM7805CT V1 TO RESET SW1 SWITCH 1 TL7705A IC4 DIP8 Per Bruhn 17 af

18 15 Appendiks E: Artwork. På de næste sider findes print-layout på kalkerpapir og almindelig papir. Per Bruhn 18 af

19 16 Appendiks F: Komponentplacering. Se næste side. Per Bruhn 19 af