Часть 1 - Структура окна и система меню

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего

Профессионального образования

Тульский государственный университет

Кафедра "Автомобили и автомобильное хозяйство"

СБОРНИК МЕТОДИЧЕСКИХ УКАЗАНИЙ

К ЛАБОРАТОРНЫМ РАБОТАМ

по дисциплине

“МИКРОПРОЦЕССОРНАЯ ТЕХНИКА”

НАПРАВЛЕНИЕ ПОДГОТОВКИ:

СПЕЦИАЛЬНОСТЬ:

ФОРМА ОБУЧЕНИЯ: очная, заочная

Тула 2010 г.

Страница 2 сборника МУ

Сборник методических указаний к лабораторным работам составлен доц., к.т.н. Е.В. Илюшечкиным и обсужден на заседании кафедры АиАХ технологического факультета

протокол № ____от «____» ____________200… г.

Зав. кафедрой ___________________ Н.Н. Фролов

Сборник методических указаний к лабораторным работам пересмотрен и утвержден на заседании кафедры АиАХ технологического факультета

протокол № ____от «____» ____________200… г.

Зав. кафедрой ___________________ Н.Н. Фролов

С О Д Е Р Ж А Н И Е

Стр.

ВВЕДЕНИЕ …………………………………………………………………………………4

Лабораторная работа № 1……………………………………………………………….. 5

Изучение системы моделирования с помощью программы

Electronics Workbench. Часть1 - Структура окна и система меню

Лабораторная работа № 2………………………………………………………………. 17

Изучение системы моделирования с помощью программы

Electronics Workbench. Часть2 - Создание схем

Изучение системы моделирования с помощью программы

Electronics Workbench. Часть 3 - Контрольно-измерительные приборы

Лабораторная работа № 4………………………………………………………………. 41

Исследование масштабирующих инвертирующих и неинвертирующих

схем на интегральных операционных усилителях

Лабораторная работа № 5………………………………………………………………. 47

Исследование схем сумматора и интегратора на интегральных

операционных усилителях

Лабораторная работа № 6………………………………………………………………. 52

Исследование триггеров на интегральных схемах

Лабораторная работа № 7………………………………………………………………. 60

Построение триггеров на интегральных логических элементах

Лабораторная работа № 8………………………………………………………………. 68

Исследование схем мультивибраторов на интегральных логических элементах

Лабораторная работа № 9………………………………………………………………. 75

Изучение цифровых счетчиков

ВВЕДЕНИЕ

Настоящие методические указания по выполнению лабораторных работ являются руководящим материалом при изучении принципов моделирования, работы и исследовании характеристик ряда электронных устройств.

Основная цель лабораторных работ по микропроцессорной техники - получение практических навыков в исследовании и применении электронных устройств, закрепление теоретического материала о принципах их работы и основных характеристиках.

1. Общие требования к подготовке, выполнению и оформлению

Лабораторных работ

Перед каждым выполнением лабораторной работы студенты, за счет внеаудиторных часов, самостоятельно прорабатывают соответствующий теоретический материал, пользуясь рекомендованными преподавателем учебными пособиями по микропроцессорной техники.

Качество своей подготовки можно оценить с помощью контрольных вопросов, приведенных в настоящих методических указаниях к каждой лабораторной работе.

К изучению принципа работы и исследованию основных характеристик электронных устройств приступают после выполнения лабораторных работ №1, №2 и №3.

Лабораторные работы оформляются в тетрадях.

Отчет по лабораторным работам включает в себя:

- принципиальные схемы;

- таблицы с экспериментальными результатами;

- графики основных характеристик, построенные в масштабе;

- результаты расчетов;

- краткие выводы по работе.

Если студент не успел на занятиях оформить отчет до конца, то он заканчивает оформление дома с предъявлением отчета на следующем занятии.

Основные правила техники безопасности при проведении

Лабораторных работ

Основные правила безопасности при работе с электрооборудованием, питающимся от сети переменного тока напряжением 220 В с частотой 50 Гц, изложены в инструкции по технике безопасности, с которой студенты знакомятся на вводном занятии. Кроме того, при выполнении лабораторных работ электрооборудование включается только с разрешения преподавателя. Студент должен быть ознакомлен с возможностью быстрого обесточивания электрооборудования на случай возникновения ненормального режима их работы.

Категорически запрещается:

- класть на электрооборудование посторонние предметы;

- проводить какой-либо ремонт или подналадку электрооборудования;

- подсоединять неотносящиеся к данным лабораторным работам электроприборы.

При обнаружении каких-либо неисправностей в работе электрооборудования необходимо:

- сообщить лаборанту или преподавателю, проводящим занятие;

- быть готовым к быстрому отключению электрооборудования или полном обесточиванию лаборатории.

При возникновении возможной угрозы жизни человека следует быстро отключить электрооборудование или полностью обесточить лабораторию.

Лабораторная работа № 1

Изучение системы моделирования с помощью программы

Electronics Workbench. Часть1 - Структура окна и система меню

1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ

В данной лабораторной работе студенты знакомятся со структурой окна и системой меню программы Electronics Workbench

2. ОСНОВЫ ТЕОРИИ

Часть 1 - Структура окна и система меню

Окно программы EWB (рис. 1.1) содержит поле меню, линейку контроль­но-измерительных приборов и линейку библиотек компонентов, одна из которых в развернутом виде показана в левой части окна. В рабочем поле программы распо­лагается моделируемая схема с подключенными к ней иконками контрольно-изме­рительных приборов и краткое описание схемы (description), к сожалению, только на английском языке. При необходимости каждый из приборов может быть развер­нут для установки режимов его работы и наблюдения результатов. Линейки про­крутки используются только для перемещения схемы.

Рис. 1.1. Окно программы EWB

Меню File

Меню File предназначено для загрузки и записи файлов, получения твердой копии выбранных для печати составных частей схемы, а также для импорта/экспор­та файлов в форматах других систем моделирования и программ разработки печат­ных плат.

1. Первые четыре команды этого меню: New (Ctrl+N), Open... (Ctrl+O), Save (Ctrl+S), Save As... — типичные для Windows команды работы с файлами и по­этому пояснений не требуют.

2. Revent to Saved... — стирание всех изменений, внесенных в текущем сеансе ре­дактирования, и восстановление схемы в первоначальном виде.

3. Print... (CTRL+P) — выбор данных для вывода на принтер: Schematic — схемы (опция включена по умолчанию); Description — описания к схеме;

Part list — перечня выводимых на принтер документов; Label list — списка обозначений элементов схемы; Model list — списка имеющихся в схеме компонентов;

Subcircuits — подсхем (частей схемы, являющихся законченными функциональны­ми узлами и обозначаемых прямоугольниками с названием внутри);

Analysis options — перечня режимов моделирования;

Instruments — списка приборов.

4. Print Setup... — настройка принтера.

5. Exit (ALT + F4) — выход из программы.

6. Install... — установка дополнительных программ с гибких дисков.

7. Import from SPICE — импорт текстовых файлов описания схемы и задания на моделирование в формате SPICE (с расширением.cir) и автоматическое построе­ние схемы по ее текстовому описанию.

8. Export to SPICE — составление текстового описания схемы и задания на модели­рование в формате SPICE.

9. Export to РСВ — составление списков соединений схемы в формате OrCAD и дру­гих программ разработки печатных плат.

Меню Edit

Меню Edit позволяет выполнять команды редактирования схем и копирова­ния экрана.

1. Cut (CTRL+X) — стирание (вырезание) выделенной части схемы с сохранением ее в буфере обмена (Clipboard). Выделение одного компонента производится щелч­ком мыши на изображении (значке) компонента.

2. Copy (CTRL+C) — копирование выделенной части схемы в буфер обмена.

3. Paste (CTRL+V) — вставка содержимого буфера обмена на рабочее поле програм­мы.

4. Delete (Del) — стирание выделенной части схемы.

5. Select All (CTRL+A) — выделение всей схемы.

6. Copybits (CTRL+I) — команда превращает курсор мыши в крестик, которым по правилу прямоугольника можно выделить нужную часть экрана, после отпуска­ния левой кнопки мыши выделенная часть копируется в буфер обмена, после чего его содержимое может быть импортировано в любое приложение Windows

7. Show Clipboard — показать содержимое буфера обмена.

Одноименное меню EWB 5.0 аналогично рассмотренному, за исключением на­звания команды копирования экрана в п. 6. Она называется Copy as Bitmap и, к сожа­лению, не имеет клавиатурного дублирования (комбинации CTRL+I для EWB 4.1), что в некоторых случаях затрудняет возможность копирования элементов схемы.

Меню Circuit

Меню Circuit используется при подготовке схем, а также для задания параме­тров моделирования.

1. Activate (CTRL+G) — запуск моделирования.

2. Stop (CTRL+T) — остановка моделирования. Эта и предыдущая команды могут быть выполнены также нажатием кнопки , расположенной в правом верх­нем углу экрана.

3. Pause (F9) — прерывание моделирования.

4. Label... (CTRL+L) — ввод позиционного обозначения выделенного компонента (например, R1 — для резистора, С5 — для конденсатора и т. д.) с помощью диалотового окна. При необходимости сдвига обозначения вправо мож­но слева ввести необходимое число пробелов (не более 14 символов в строке).

5. Value... (CTRL+ U) — изменение номинального значения параметра компонента с помощью диалогового окна; команда выполняется также двой­ным щелчком по компоненту. Номинальное значение параметра вводится с кла­виатуры, после чего нажатием курсором мыши на кнопки вверх-вниз выбирается множитель, кратный 1000. Например, для конденсатора задается его емкость в пикофарадах (пФ), нанофарадах (нФ), микрофарадах (мкФ) или миллифарадах (мФ).

6. Model... (CTRL+M) — выбор модели компонента (полупроводникового прибора, операционного усилителя, трансформатора и др.); команда выполняется также двойным щелчком по компоненту. В меню команды выбираются:

Library — перечень библиотек, в которых находятся компоненты выбранного типа;

Model — перечень моделей компонентов выбранной библиотеки;

New Library — создание новой библиотеки; после внесения ее имени в диалоговом окне и нажатия клавиши Accept (принять) это имя появится в колонке Library.

Edit — после нажатия этой кнопки вызывается диалоговое окно с параметрами вы­бранной модели, показанное для операционного усилителя .

Сору — копирование отмеченного в колонке Model компонента в буфер обмена;

Paste — вставка скопированной в буфер обмена модели компонента в выбранную в колонке Library библиотеку (в том числе и вновь созданную) с последующим редак­тированием ее параметров без изменения характеристик компонента основной биб­лиотеки;

Rename — переименование отмеченной модели компонента.

Работа с меню, как и во всех других подобных случаях, заканчивается нажа­тием кнопок Accept или Cancel — с сохранением или без сохранения введенных из­менений.

При создании библиотеки моделей отечественных компонентов целесообразно действовать в следующей последовательности:

♦ создать библиотеку, например, под именем rus_lib;

♦ скопировать в эту библиотеку модель компонента, наиболее близкого по параме­трам к отечественному компоненту;

♦ переименовать скопированную модель, присвоив ей, например, имя K140UD5 (латинская транскрипция К140УД5);

♦ при необходимости отредактировать значения параметров переименованной мо­дели, используя данные каталогов отечественных микросхем или литературных источников [4 — 11].

7. Zoom(CTRL+Z)— раскрытие (развертывание) выделенной подсхемы или кон­трольно-измерительного прибора, команда выполняется также двойным щелч­ком мыши по иконке компонента или прибора.

8. Rotate(CTRL+R) — вращение выделенного компонента; большинство компо­нентов поворачиваются по часовой стрелке (в EWB 5.0 — против) на 90° при каж­дом выполнении команды, для измерительных приборов (амперметр, вольтметр и др.) меняются местами клеммы подключения; команда используется при под­готовке схем. В готовой схеме пользоваться командой нецелесообразно, посколь­ку это чаще всего приводит к путанице, — в таких случаях компонент нужно сначала отключить, а затем вращать.

9. Fault(CTRL+F)— имитация неисправности выделенного компонента путем вве­дения:

Leakage — сопротивления утечки; Short — короткого замыкания; Open — обрыва;

None — неисправность отсутствует (включено по умолчанию).

10. Subcircuit...(CTRL+B) — преобразование предварительно выделенной части схемы в подсхему. Выделяемая часть схемы должна быть расположена таким об­разом, чтобы в выделенную область не попали не относящиеся к ней проводники и компоненты. В результате выполнения команды вызывается диалоговое окно, в строке Name которого вводится имя подсхемы, после чего возможны следующие варианты:

Copy from Circuit — подсхема копируется с указанным названием в библиотеку Custom без внесения изменений в исходную схему;

Move from Circuit — выделенная часть вырезается из общей схемы и в виде подсхе­мы с присвоенным ей именем копируется в библиотеку Custom;

Replace in Circuit — выделенная часть заменяется в исходной схеме подсхемой с присвоенным ей именем с одновременным копированием в библиотеку Custom.

11. Wire Color... — изменение цвета предварительно выделенного проводника (вы­деленный проводник утолщается).

12. Preferences... (CTRL+E) — выбор элементов оформления схемы в соответствии с меню, в котором опции имеют следующие назначения:

Show grid — показывать сетку для удобства рисования схемы (по умолчанию эта оп­ция выключена, остальные включены); опция активна только при включенной оп­ции Use grid — использовать сетку;

Show labels — показывать позиционные обозначения компонентов, например, CI, С2 для конденсаторов;

Show models — показывать наименование моделей компонентов, например, типов транзисторов;

Show values — показывать номиналы компонентов, например, сопротивления рези­сторов.

13. Analysis Options... (RL+Y) — выбор режимов моделирования в диалоговом окне с установкой следующих опций:

Transient — расчет переходных процессов после включения источника питания (ре­зультаты представляются на экране осциллографа в графическом виде);

Steady-state — расчет стационарного режима схемы (режима по постоянному току);

Assume linear operation — при расчете принять линеаризованную модель активных компонентов (Active Component Simulation);

Pause after each screen — пауза после заполнения экрана осциллографа (Oscilloscope Display);

Store results for all nodes — сохранение (запоминание) результатов моделирования для всех контрольных точек (узлов) схемы;

Tolerance — задание допустимой погрешности моделирования (по умолчанию 1%); чем меньше погрешность моделирования, тем больше затраты времени на моделирование;

Time domain points per cycle — выбор количества отсчетов отображаемого на экране осциллографа сигнала (по умолчанию — 100 точек на период, может быть увеличено в 100 раз);

Bode Analysis points per cycle — выбор количества расчетных точек для отображения результатов моделирования на экране измерителя амплитудно-частотных и фазо-частотных характеристик; увеличение количества точек позволяет уменьшить погрешность от дискретности установки визирной линейки по оси X (оси частот).

Temporary file size for simulation [Mb] — размер временного файла для хранения результатов моделирования (по умолчанию 10 Мбайт), при необходимости может быть изменен.

Меню Circuitв пятой версии EWB заметно отличается от рассмотренного. От­личия заключаются в следующем:

1. Исключены команды по пп. 1, 2 и 3, они перенесены в меню Analysis и могут выполняться также нажатием кнопок , .

2. Введены дополнительные команды управления расположением графического изображения компонентов: Flip Horizontal — зеркальное отображение компо­нента по горизонтали и Flip Vertical — то же, но по вертикали. Команды Rotate, Flip Horizontal и Flip Vertical могут быть выполнены также нажатием кнопок .

3. Команды по пп. 4, 5 и 6 объединены в команду Component Properties (свойства компонента). Команда выполняется также после двойного щелчка по компонен­ту или нажатия кнопки.

4. Введены дополнительные команды масштабирования схемы: увеличения Zoom In и уменьшения Zoom Out с указанием масштаба в диапазоне 50 — 200%. Эти команды могут быть выполнены также с помощью мнемонических средств со стандартным обозначением .

5. Вместо команды Preferences (п. 12) введена команда Schematic Options, диалоговое окно которойсостоит из ряда закладок. Закладки Grid и Show/Hide, по сравнению с EWB 4.1, содержат следующие дополнительные оп­ции:

Show Nodes — показывать нумерацию нод — всех точек соединения компонентов;

Autohide part bins — по умолчанию не показывать состав библиотеки компонентов, используемой в данной схеме;

Keep parts bin positions — сохранять положение используемой библиотеки компо­нентов на экране при оформлении схемы. Обычно выбор новой библиотеки компо­нентов приводит к выключению предыдущей. Для сохранения на экране сразу нескольких библиотек их необходимо разнести по экрану, при этом их положение при выборе новой библиотеки останется неизменным.

При выборе закладки Fonts можно установить тип (Font name) и размер (Font size) шрифта раздельно для обозначения компонента (кнопка Set label font) и номинального значения его параметра (кнопка Set value font).

Окно команды Schematic Options при выборе закладки Wiring со­держит опции, связанные с прокладкой проводников на схеме и организацией их взаимных соединений (Routing options), удалением проводников (Rewiring options) и соединений (Auto-delete connectors — автоматическое удаление неиспользуемых соединений, например, дублирующих друг друга). При выборе закладки Printing можно установить масштаб выводимой на принтер информации.

Меню Window

Меню Window содержит следующие команды:

Arrange (CTRL+W) — упорядочение информации в рабочем окне EWB путем перезаписи экрана, при этом исправляются искажения изображений компонентов и соединительных проводников;

Circuit — вывод схемы на передний план;

Description (CTRL+D) — вывод на передний план описания схемы (если оно имеется) или окна-ярлыка для его подготовки (только на английском языке).

Меню Help

Меню Help построено стандартным для Windows способом. Оно содержит краткие сведения по всем рассмотренным выше командам, библиотечным компонентам и измерительным приборам, а также сведения о самой программе. Отметим, что для получения справки по библиотечному компоненту его необходимо отметить на схеме щелчком мыши (он высветится красным цветом) и затем нажать клавишу F1.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: