Обзор программы Altium Designer

Altium Designer предоставляет возможность использования самых передовых технологий в области проектирования плат (в том числе гибко-жестких плат и встраиваемых компонентов).

При создании комплекса компания Altium приняла революционное решение: впервые обеспечить проведение всего процесса проектирования и отладки устройства в единой программной среде. При этом результаты одного этапа проектирования передаются на следующий этап, а вносимые на любом этапе изменения отображаются во всех частях проекта. Разработчик отслеживает и синхронизирует произведенные правки и контролирует целостность проекта. В результате отлаженный, согласованный и полностью предсказуемый прототип устройства создается задолго до его физического воплощения.

В новом поколении Altium Designer разработчик также продолжает развивать упрощенную методологию проектирования электроники с глубоко интегрированной платформой управления данными проекта Altium Vault. Эта методика сосредоточена вокруг концепции проектирования для повторного использования, что все элементы дизайна (модели, компоненты, схемы листов, дизайн модулей и т.д.) уже выпускались, ратифицированы для использования и хорошо управляются в постоянно расширяющемся хранилище, обеспечивают быстрое создание проектов и высокую производительность труда. Методология носит название «Vault-Driven Electronics Design»

Отметим некоторые из возможностей Altium Designer:

• простой, интуитивно понятный пользовательский интерфейс: возможность его настройки в соответствии с требованиями конкретного пользователя, а также меню с командами на русском языке и множество «горячих» клавиш позволяют научиться эффективно работать с программой менее чем за две недели;
• возможность коллективной работы над проектом;
• поддержка совместимости со многими старыми и современными популярными САПР РЭС (ECAD) и механическими САПР (MCAD);
• возможность переключения в проекте систем измерения (дюймовая/метрическая), а также большое количество других настроек снимают практически все ограничения при оформлении проекта в соответствии с требованиями ГОСТ и ЕСКД;
• все действия, совершаемые пользователем вручную, могут быть описаны с помощью макросов и выполнены автоматически, что открывает широкие возможности для автоматизации рутинных операций процесса создания принципиальных схем и проектирования печатных плат;
• к программе прилагается набор документации на русском языке, в том числе — специальные методические указания для начинающих. Базовая программа обучения рассчитана на пять дней и позволяет пользователям выработать правильные навыки работы в системе;
• Satellite Vaults: интеллектуальная платформа для управления данными проекта, в том числе — жизненным циклом изделия;
• все настройки пользователя могут храниться в «облаке», а при переносе и открытии проекта на другом ПК система автоматически извлекает их и создает пользователю подобное рабочее место;
• это программно-аппаратный комплекс для создания большинства современных РЭС при достаточно небольшой стоимости.

В основе системы Altium Designer лежит программная платформа Design Explorer (DXP), объединяющая различные модули для реализации всех функций сквозного автоматизированного проектирования:

• Редактор схем;
• Редактор библиотек моделей электронных компонентов;
• программу моделирования всевозможных схем РЭС;
• текстовый Редактор списка соединений и описаний на языке VHDL;
• Редактор синтеза логики для ПЛИС (FPGA);
• Редактор печатных плат, автотрассировщик;
• средство Интернет-доступа к хранилищу онлайн-сообщества AltiumLive;
• интерфейсы импорта и экспорта файлов и проектов;
• CAM-средства и др.

 

Рис. 3. 3 состовляющие Altium Designer

 

 

Основные элементы

Основными, центральными, элементами на схеме являются микроконтроллер, который служит вычислительным звеном и событийным обработчиком, LCD – дисплей для индикации информации, а также модуль стабилизации, который может отсутствовать, если питание подается 5V, если больше, то для его понижения и сохранности элементов от сгорания необходимо использовать стабилизатор напряжения. Мы будем считать, что питание подается от адаптера в 9V, а адаптер из общественной сети в 220V

 

Подбор LCD-экрана

 

Для индикации информации об изменениях используется LCD дисплей серии LM016L. Основные его характеристики перечислены ниже.

· Очень низкое потребление порядка 7,5 мВт;

· Символы дисплея ASCII плюс японские символы Кандзи математики, греческие символы и simpolos.;

· Смещение символов влево или вправо;

· Память 40 символов в строке дисплея, 16 символов в строке отображается;

· Курсор движение и изменять свой внешний вид;

· Позволяет пользователю запрограммировать восемь символов;

· Они могут управляться связи шины с 4 или 8 бит;

 

Стабилизатор напряжения

7805 - cтабилизатор, выполненный в корпусе, похожем на транзистор и имеет три вывода. См. рисунок. (+5V стабилизированного напряжения и ток 1A). Так же в корпусе имеется отверстие для крепления стабилизатора напряжения 7805 к радиатору охлаждения. 7805 является стабилизатором положительного напряжения. Его зеркальное отражение - 7905 - аналог 7805 для отрицательного напряжения. Т.е. на общем выводе у него будтет +, а на вход будет подаваться -. С его выхода, соответственно, будет сниматься стабилизированное напряжение -5 вольт.

Рис 4. Внешний вид стабилизатора

Так же стоит отметить, что для нормальной работы на вход обоим стабилизаторам необходимо подавать напряжение около 10 вольт.

 

Выбор микроконтроллера

Для нашего проекта подойдет любой промышленный или бюджетный микроконтроллер. Основными фирмами, которые предлагают, на данный момент, чипами, предназначенными для малогабаритной радиоппаратуры это такие известные фирмы, как Atmel (чипы с архитектурой AVR(8 битная архитектура) и ARM(32 битная архитектура)), Microchip Technology Inc(чипы с архитектурой PIC) и др. Выбор был сделан исходя из технических возможностей, которые возлагалются на наш проект бегущей строки, еще учитывались легкодоступность и взаимозаменяемость внутри архитектуры между разными маркировками. Все эти особенности вполне соответствуют чипам от компании Atmel архитектуры AVR c 8 битной адресацией памяти и был выбран микроконтроллер марки ATMega 8.

Микроконтроллер ATMega8 (мега8, mega8) от компании AVR выбирают благодаря идеальному сочетанию цены, функциональности и простоте применения в проектируемых электронных устройствах. Для прошивки микроконтроллера ATMega8 не требуется сложного специализированного оборудования - программаторы для ATMega8 просты в устройстве и могут быть легко куплены в нашем магазине или изготовлены самостоятельно.

На нашем сайте можно ознакомиться с различной документацией по устройству и программированию микроконтроллера, найти описание ATMega8, посмотреть схемы устройств, основанных на этом микроконтроллере, а также купить ATMega8 и всё необходимое для работы с ним - программаторы, отладочные платы и т.д

 

Микроконтроллер необходим для обработки сигналов от датчика и прорисовке этих результатов в понятном виде для человека на LCD, так как мы иначе не сможем, просто используя датчик, узнать по его импульсам какова сейчас температура.

Ниже описаны краткие характеристики данного микроконтроллера:

· 8-разрядный высокопроизводительный AVR микроконтроллер с малым потреблением

· Прогрессивная RISC архитектура

130 высокопроизводительных команд, большинство команд выполняется за один тактовый цикл;

32 8-разрядных рабочих регистра общего назначения Полностью статическая работа;

Приближающаяся к 16 MIPS (при тактовой частоте 16 МГц) производительность;

Встроенный 2-цикловый перемножитель;

· Энергонезависимая память программ и данных

8 Кбайт внутрисистемно программируемой Flash памяти (In-System Self-Programmable Flash);

Обеспечивает 1000 циклов стирания/записи;

Дополнительный сектор загрузочных кодов с независимыми битами блокировки;

Обеспечен режим одновременного чтения/записи (Read-While-Write)

512 байт EEPROM;

Обеспечивает 100000 циклов стирания/записи;

1 Кбайт встроенной SRAM;

Программируемая блокировка, обеспечивающая защиту программных средств пользователя;

· Встроенная периферия

Два 8-разрядных таймера/счетчика с отдельным предварительным делителем, один с режимом сравнения;

Один 16-разрядный таймер/счетчик с отдельным предварительным делителем и режимами захвата и сравнения;

Счетчик реального времени с отдельным генератором;

Три канала PWM;

8-канальный аналого-цифровой преобразователь (в корпусах TQFP и MLF);

6 каналов с 10-разрядной точностью;

2 канала с 8-разрядной точностью;

6-канальный аналого-цифровой преобразователь (в корпусе PDIP);

4 канала с 10-разрядной точностью;

2 канала с 8-разрядной точностью;

Байт-ориентированный 2-проводный последовательный интерфейс;

Программируемый последовательный USART;

Последовательный интерфейс SPI (ведущий/ведомый);

Программируемый сторожевой таймер с отдельным встроенным генератором;

Встроенный аналоговый компаратор;

· Специальные микроконтроллерные функции

Сброс по подаче питания и программируемый детектор кратковременного снижения напряжения питания;

Встроенный калиброванный RC-генератор;

Внутренние и внешние источники прерываний;

Пять режимов пониженного потребления: Idle, Power-save, Power-down, Standby и снижения шумов ADC;

· Выводы I/O и корпуса

23 программируемые линии ввода/вывода;

28-выводной корпус PDIP, 32-выводной корпус TQFP и 32-выводной корпус MLF;

· Рабочие напряжения

2,7 - 5,5 В (ATmega8L);

4,5 - 5,5 В (ATmega8);

· Рабочая частота

0 - 8 МГц (ATmega8L);

0 - 16 МГц (ATmega8);

 

Рис 5. расположение ПИНов

 

Исследование рынка

В последнее время радиоинженеры в сотрудничестве с программистами создали немалое количество конструкций, устройств и механизмов для изображений, которые создаются светодиодами: глобусы с бегущими строками, изображения часов с секундной стрелкой, также всякие мигающие картинки. В последнее время передовые технологии настолько расширили свой ассортимент, что сейчас можно без особого труда самому сконструировать табло с эффектами бегущих строк. Рынок уже полон компонентами для этих конструкций. Можно заказать готовое, в котором бегущие строки будут спрограммированы для каждого заказчика в индивидуальном порядке.

Конструкция бегущей строки является очень простой для применения в качестве текстового информационного табло. Главной спецификой конструкции является работа в полностью автономном режиме без необходимости подключения к персональному компьютеру, как во время использования, также и во время загрузки текста. А также главной спецификой является то, что оператор может регулировать знаковые символы и во время особой надобности делать свои. Бегущая строка работать может от аккумулятора либо любого источника питания 9-12В переменного либо постоянного тока. Ток потребления 0.5-3А это зависит от наполненности и кол-ва табло, которые установлены. Соединяется строка с ПК 3-х проводным кабелем с разъёмами DB-9. Кабель может быть длиной 100 метров. Чтобы соединить, всегда можно применять удлинитель Сом. Для строк, установленных на большом удалении всегда можно применять спец. Память-FLASH. Вначале с ПК загружается информация на флеш-память, затем из флеш-памяти в строку.

В недавнем прошлом для эффекта бегущих строк использовались исключительно радиоустройства, собранные на светодиодах, которые управлялись релейным генератором переключений. Спустя некоторое время на свет появился транзисторный генератор переключений. А сейчас в широком пользовании есть и компьютерные программы, которые разработаны специально для конструирования эффекта бегущих строк.

 

Специальная часть

Работа частей устройства

К проекту прилагаются все необходимые чертежи и схемы расположения на плате радиодеталей, а так же, в спецификации, указаны их номиналы и маркировки, что позволит без труда собрать данное устройство.

Принципиальная схема проекта, после сборки, будет таков:

Рис 6.Принципиальная схема проекта бегущей строки

Далее описывается назначение каждого элемента в системе измерения температуры.

Общие положения обработки данных

Для начала нужно отконфигурировать подключение дисплея в мастере начального кода CVAVR.

Перечень самых ходовых команд:

Очистка дисплея: lcd_clear();

Размещение надписи на дисплее задается функцией lcd_gotoxy(2,0); где цифра 2 означает что первый слева символ надписи будет выводиться в третью по счету ячейку дисплея слева, имеющую порядковый номер 1, так как счет ячеек идет с цифры 0.

Цифра 0 означает что надпись выводится в первую строчку сверху, 1 соответственно будет значить размещение надписи во второй строке, и.т.д.

Чтобы просто написать что-то на дисплее латиницей, достаточно применить следующий код;

lcd_gotoxy(1,0); // задаем положение первого символа

lcd_putsf("Eto moy text");

В итоге на дисплей будет выведена надпись “Eto moy text”. Вывод содержимого текстовых массивов

Можно создать текстовый массив в оперативной памяти контроллера или в памяти программ. В данном случае массивы, сидящие в разных типах памяти выводятся разными командами.

К примеру создадим текстовый массив в памяти программ:

flash char text_mass[] = "Eto moy text";

Для вывода его содержимого нужно воспользоваться функцией lcd_putsf

пример: lcd_putsf(text_mass);

На дисплей будет выведено: “Eto moy text”

Если же массив вписан в оперативную память контроллера:

char text_mass[] = "Eto moy text";

то его вывод осуществляется аналогично функцией lcd_puts(text_mass);

(без буквы f)

Чтобы просто вывести один символ, достаточно ввести команду:

lcd_putchar('D'); // Будет выведена просто буква D

Можно конечно, поизвращаться как указано строкой выше, а можно пойти более легким путем:

Были предложены разные варианты, такие как специальная функция-перекодировщик, и еще один вариант с прагмами.

Первый – лишнее утяжеление программы.

Второй вариант не работает во второй версии CVAVR.