Tài liệu Hướng dẫn sử dụng CircuitMaker 2000 doc

Tài liệu được biên soạn gồm ba phần: phần đầu, MỞ ĐẦU, sẽ giới thiệu một số khái niệm căn bản, các phím nóng…; phần thứ hai, VẼ VÀ CHỈNH SỮA MẠCH NGUYÊN LÝ, sẽ hướng dẫn cách vẽ mạch ng

Mục lục

Mục lục i

Giới thiệu iii

Chương 1 Mở Đầu 1

1.1 CircuitMaker là gì 1

1.2 Môi trường làm việc CircuitMaker 1

1.3 Các file của CircuitMaker 2

1.4 Quy trình sử dụng CircuitMaker 2

1.5 Toolbar của CircuitMaker 3

1.6 Phím nóng (hotkey) 4

Chương 2 Vẽ và chỉnh sữa các mạch nguyên lý 6

2.1 Tìm các thiết bị 6

2.1.1 Tab Browse 6

2.1.2 Tab Search 7

2.1.3 Thiết lập phím nóng 7

2.1.4 Thay đổi phím nóng .7

2.2 Đặt thiết bị vào trong bản vẽ 8

2.3 Các công cụ vẽ và chỉnh sửa 8

2.3.1 Arrow Tool 8

2.3.2 Wire Tool 8

2.3.3 Text Tool 8

2.3.4 Delete Tool 9

2.3.5 Zoom Tool 9

2.3.6 Rotate Tool 9

2.3.7 Mirror Tool 9

2.4 Lưới 9

2.5 Nối dây cho mạch 10

2.5.1 Nối dây tự động 10

2.5.2 Nối dây bằng tay 10

2.5.3 Nối dây nhanh 10

2.6 Dây BUS 11

2.6.1 Nối dây dẫn tới bus 11

2.6.2 Nối các dây dẫn trên Bus với nhau .12

2.7 Tên của node và sự kết nối 12

2.8 Thông số của các thiết bị 13

2.9 Thay đổi dữ liệu RAM/ ROM: 15

Chương 3 Mô phỏng mạch số 16

3.1 Bắt đầu mô phỏng mạch số 16

3.2 Các công cụ mô phỏng mạch số 16

3.2.1 Công cụ Prope 16

3.2.2 Công cụ Reset 17

3.2.3 Công cụ Trace 17

3.2.4 Công cụ Run \ Pause: 17

3.2.5 Công cụ Step 17

3.2.6 Công cụ Tile Windows 17

3.3 Bộ tạo xung 18

3.4 Các thông số mô phỏng: 18

3.5 Thời gian trễ 19

3.6 Xem dạng sóng 19

Giới thiệu

CircuitMaker là một phần mềm thân thiện, dễ sử dụng để mô phỏng mạch Đặc biệt là

mô phỏng mạch số Những người bắt đầu tìm hiểu thế giới số cũng như các chuyên gia trong lĩnh vực này đều tìm thấy các công cụ hữu ích trong phần mềm CircuitMaker

Từ ý nghĩa đó, tài liệu này được biên soạn nhằm cung cấp cho những người mới bắt đầu những kiến thức căn bản nhất để có thể nhanh chóng làm chủ được phần mềm CircuitMaker Tài liệu được biên soạn gồm ba phần: phần đầu, MỞ ĐẦU, sẽ giới thiệu một số khái niệm căn bản, các phím nóng…; phần thứ hai, VẼ VÀ CHỈNH SỮA MẠCH NGUYÊN

LÝ, sẽ hướng dẫn cách vẽ mạch nguyên lý trong CircuitMaker; phần thứ ba, MÔ PHỎNG MẠCH SỐ, sẽ hướng dẫn cách thực hiện mô phỏng mạch nguyên lý đã vẽ

Để giúp tài liệu tốt hơn mong nhận được các ý kiến đóng góp từ các bạn đọc Mọi ý kiến đóng góp về nội dung, hình thức trình bày, bố cục… của tài liệu xin vui lòng gửi qua e- mail:

Trần Hoàng Hà: hoangha@dit.hcmut.edu.vn

Bùi Văn Hiếu: bvhieu@dit.hcmut.edu.vn

Phạm Quốc Cường: cuongpham@cse.hcmut.edu.vn

Chương 1 Mở Đầu

Phần này cung cấp những kiến thức cơ bản về CircuitMaker như: môi trường làm việc, quy trình sử dụng… Đây là những kiến thức cơ bản để có thể thiết kế mạch cũng như là mô phỏng mạch trên môi trường CircuitMaker

1.1 CircuitMaker là gì

CircuitMaker là một chương trình cho phép người dùng nhanh chóng lắp ráp thử nghiệm và mô phỏng các mạch số cũng như các mạch tương tự ở mức logic Đồng thời cũng hỗ trợ việc xuất ra file netlist để vẽ mạch in Tài liệu hướng dẫn sử dụng này tập trung vào việc lắp ráp và mô phỏng mạch số

1.2 Môi trường làm việc CircuitMaker

Môi trường CircuitMaker bao gồm Title Bar, Menu Bar, Toolbar, Status Bar, Panel, Schematic Window và Analysis Window như Hình 1.1

Hình 1.1: Môi trường làm việc của CircuitMaker

Ngoài những thành phần căn bản tồn tại trong hầu hết các ứng dụng đồ họa hiện nay như Title Bar, Menu Bar, Status Bar các thành phần còn lại có ý nghĩa như sau:

• Panel gồm ba tab là Browse, Search, Digital dùng để tìm kiếm các thiết

bị phục vụ cho việc ráp mạch và mô phỏng, thiết lập các thông số cho

mô phỏng số,

• Schematic Window là cửa sổ soạn thảo, trên đó ta sẽ thực hiện vẽ mạch,

• Analysis Window là cửa sổ hiển thị các kết quả đo đạc như áp, dòng, dạng sóng… Hai cửa sổ Schematic và Analysis có thể có hoặc không tùy theo ta thay đổi, cụ thể sẽ trình bày trong phần mô phỏng mạch số Các linh kiện sau khi đã được đặt đúng vị trí sẽ được kết nối với nhau bằng các dây nối Mạch sau khi đã được nối dây cho phép mô phỏng, kiểm tra bằng các công cụ mô phỏng của CircuitMaker

1.3 Các file của CircuitMaker

CircuitMaker gồm nhiều file sử dụng cho các mục đích riêng với các phần đuôi như sau:

.CKT Mạch nguyên lý DAT File dữ liệu (phím nóng; đặc tả kỹ thuật của các thiết bị) MOD File lưu trữ chế độ hoạt động

.LIB Thư viện các thiết bị

.SUB File các mạch con SDF Dạng sóng mô tả file setup

1.4 Quy trình sử dụng CircuitMaker

Việc sử dụng CircuitMaker có thể chia làm sáu bước như sau

1 Chọn các thiết bị cần thiết (điện trở, tụ, IC …) và đưa lên bản vẽ,

2 Sắp xếp các thiết bị này cho hợp lý,

3 Thiết lập các thông số của thiết bị (độ trễ, nội dung ROM…),

4 Xóa hoặc thêm các thiết bị tùy theo yêu cầu,

5 Nối dây,

6 Mô phỏng và kiểm tra mạch đã vẽ

1.5 Toolbar của CircuitMaker

Có thể thực hiện các chức năng của CircuitMaker bằng các nút nhấn trên thanh Toolbar nằm phía trên của Schematic Window Toolbar gồm có các thành phần như Hình 1.1

Hình 1.2: Tool bar của CircuitMaker

Chức năng của các công cụ này được giới thiệu ở Bảng 1.1 Chức năng chi tiết sẽ được trình bày ở các phần sau

Panel Bật tắt cửa sổ panel Rotate Xoay thiết bị

New Tạo bản vẽ mới Mirror Lật thiết bị đối xứng qua trục đứng

Open Mở bản vẽ đã lưu Traxmaker Tạo netlist và chạy traxmaker

Print In bản vẽ Reset Khởi động lại quá trình mô phỏng

Arrow tool Chọn, di chuyển các

thành phần Analyses setup Thiết lập thông số phân tích

Wire tool Vẽ dây nối, bus Run analog Chạy, dừng mô phỏng tương tự

Text tool Chèn đoạn văn bản Trace digital Hiển thị giá trị số của dây dẫn

Delete tool Xóa một thành phần Run digital Chạy, dừng mô phỏng số

Probe tool Đo tín hiệu Step digital Chạy một bước mô phỏng số

Zoom tool Phóng to thu nhỏ bản

vẽ Tile windows Chọn cách hiển thị các cửa sổ

Fit to window Hiện toàn bộ bản vẽ

Ctrl+A Chọn tất cả F3 Hiển thị tỉ lệ bình thường

Ctrl+D Nhân đôi thiết bị F5 Thay đổi thông số bản vẽ

Ctrl+F Tìm thành phần F7 Vẽ lại màn hình

Ctrl+K Hiển thị thông số thiết bị F8 Thiết lập phân tích

Ctrl+L Hiển thị thông số bản vẽ F9 Mô phỏng số một bước

Ctrl+M Lật thiết bị F10 Chạy dừng mô phỏng

Bảng 1.2: Các phím nóng của CircuitMaker

Ctrl+N Tạo bản vẽ mới F11 Hiển thị giá trị số

Ctrl+O Mở bản vẽ đã lưu Esc Bỏ qua thao tác đang làm

Ctrl+P In bản vẽ Page Up Phóng to bản vẽ

Ctrl+Q Khởi động lại mô phỏng Page Down Thu nhỏ bản vẽ

Ctrl+R Xoay thiết bị Delete Xóa thành phần đang chọn

Ctrl+S Lưu bản vẽ Home Vị trí trung tâm là vị trí con trỏ

Ctrl+V Paste Arrow Keys Di chuyển thiết bị đang chọn

F1 Trợ giúp Shift+Insert Di chuyển một nhóm thiết bị

F2 Thay đổi tỉ lệ hiển thị

Chương 2 Vẽ và chỉnh sữa các mạch nguyên lý

CircuitMaker cung cấp nhiều công cụ mạnh mẽ cho phép vẽ và chỉnh sửa mạch nguyên lý nhanh chóng và dễ dàng Phần này sẽ cung cấp các kiến thức về các công cụ vẽ và chỉnh sửa mạch nguyên lý

2.1 Tìm các thiết bị

CircuitMaker cung cấp thư viện hàng ngàn các thiết bị (có thể tham khảo hướng dẫn sử dụng các thiết bị để có thêm thông tin) Có thể lấy các thiết bị bằng cách dùng tab Browse hay tab Search trong cửa sổ Panel hay sử dụng phím nóng

Hình 2.1: Tab Browse và Tab Search

2.1.1 Tab Browse

Người sử dụng có thể lựa chọn các thiết bị thông qua tab browse Các thiết

bị được chia theo dạng cây phân cấp Để tìm một thiết bị cần thực hiện các bước sau:

1 Chọn tab Browse trong panel,

2 Lựa chọn các thiêt bị bằng cách chọn theo cây phân cấp (có thể chọn theo tên, theo chức năng…),

3 Nhấn đúp chuột để chọn thiết bị đưa vào vùng vẽ Thiết bị sẽ theo con trỏ chuột cho đến khi nào nhấn chuột trái Trong khi đang kéo thiết bị có thể quay (nhấn phím R) hay lật ngược (nhấn phím M) thiết bị

3 Tìm phím tắt nào muốn gán cho thiết bị đang chọn và chọn Assign

2.1.4 Thay đổi phím nóng

Để thay đổi phím nóng ta làm những bước như sau:

1 Thực hiện các bước 1 và 2 như phần thiết lập phiếm nóng

2 Gán một thiết bị mới hay gán rỗng (ở trên đầu của các thiết bị) như là phím nóng

Hình 2.2: Hộp thoại quản lý phím nóng

2.2 Đặt thiết bị vào trong bản vẽ

Sau khi đã tìm thấy thiết bị, có thể đặt chúng vào trong bản vẽ Để đặt một thiết bị thực hiện theo các bước sau:

1 Lựa chọn thiết bị bằng các phương pháp đã nêu ở trên,

2 Nhấn phím R hay nhấn chuột phải để quay thiết bị đến vị trí mong muốn,

3 Nhấn phím M để lât ngược thiết bị,

4 Nhấn chuột trái để đặt thiết bị vào trong bản vẽ Hay nhấn bất kỳ phím nào (trừ

M và R) để đặt thiết bị vào bản vẽ

2.3 Các công cụ vẽ và chỉnh sửa

Phần này giới thiệu tính năng của các phần tử trên thanh Toolbar để người

sử dụng có thể đặt và nối dây các thiết bị với nhau

Hình 2.3: Các công cụ vẽ và chỉnh sữa

2.3.1 Arrow Tool

Công cụ Arrow cho phép lựa chọn và di chuyển các thành phần của sơ đồ, kích công tắc… Ngoài ra còn có thể nhấn đúp chuột lên một thiết bị để thực hiện một số thao tác như thay đổi thông số thiết bị

2.3.2 Wire Tool

Sử dụng công cụ vẽ dây (Wire tool) có thể vẽ dây nối các thiết bị Có thể vẽ Bus bằng cách nhấn và giữ phím Shift khi bắt đầu vẽ Có thể vẽ dây không liền nét bằng cách nhấn giữ phím Alt khi bắt đầu vẽ Dây không liền nét giống như dây dẫn thông thường nhưng nếu nó không được nối với bất kỳ thiết bị nào thì đường dây sẽ không hiện diện trong mạch netlist

2.3.3 Text Tool

Sử dụng công cụ text để có thể đặt các đoạn văn bản vào trong bản vẽ

2.3.4 Delete Tool

Sử dụng công cụ xóa ta có thể xóa các thành phần (dây dẫn, thiết bị…) trên bản vẽ Chọn delete tool sau đó nhấn vào thành phần nào muốn xóa Ngoài ra có thể xóa bằng cách chọn thành phần muốn xóa bằng công cụ mũi tên rồi bấm phím Delete trên bàn phím

2.3.5 Zoom Tool

Sử dụng Zoom tool để phóng to hay thu nhỏ bản vẽ (zoom in và zoom out)

2.3.6 Rotate Tool

Sử dụng Rotate Button để quay thiết bị ngược chiều kim đồng hồ Ngoài ra

có thể quay các thiết bị sau khi đã chọn chúng trong thư viện bằng cách nhấn phím

Size là khoảng cách ô lưới, Snap To là các thiết bị sẽ đặt ngay lưới, Print là khi in ra có in lưới hay không

Hình 2.4: Hộp thoại điều chỉnh lưới

2.5 Nối dây cho mạch

Để mô phỏng hoặc để tạo nestlist vẽ mạch in thì các thành phần của mạch phải được nối với nhau bằng dây dẫn CircuitMaker cung cấp các phương thức tự động nối dây, nối dây bằng tay và nối dây nhanh

2.5.1 Nối dây tự động

Để nối dây tự động ta làm như sau:

1 Chọn công cụ vẽ dây (Wire Tool) trên Toolbar,

2 Đưa con trỏ đến nơi cần nối dây (chân của một thiết bị hay là dây dẫn),

3 Nhấn và giữ nút trái chuột,

4 Kéo đến nơi cần nối dây đến,

5 Dây dẫn sẽ tự động được sinh ra giữa hai điểm Chế độ vẽ dây tự động chỉ có thể vẽ dây dẫn giữa hai điểm là một dây dẫn hay là chân của một linh kiện

2.5.2 Nối dây bằng tay

Nối dây bằng tay cho phép vẽ dây dẫn trong bản vẽ chính xác như mong muốn Thực hiện như sau:

1 Chọn công cụ vẽ dây (Wire Tool) trên Toolbar,

2 Đưa con trỏ đến nơi ta cần nối dây (chân của một thiết bị hay là dây dẫn),

3 Nhấn và nhả chuột trái,

4 Con trỏ vẽ dây tự động được thay bằng con trỏ vẽ dây bằng tay Nhấn chuột trái một lần để có thể đổi chiều dây, nhấn hai lần để kết thúc

Chú ý: Muốn vẽ một dây bus ta sử dụng phương pháp vẽ bằng tay

2.5.3 Nối dây nhanh

Một trong những cách đơn giản để nối dây là sử dụng tính năng vẽ dây nhanh Chức năng này cho phép đặt thiết bị chưa được nối dây vào một dây dẫn hoặc một chân chưa nối của một thiết bị khác và dây nối sẽ được tự động vẽ Thực hiện như sau:

1 Chọn một thiết bị trong thư viện hay là một thiết bị đã có sẵn trong bản vẽ,

2 Di chuyển thiết bị sao cho chân chưa nối của thiết bị cham vào một dây dẫn hay

Hình 2.5: Nối dây cho hai thiết bị

2.6 Dây BUS

Dây bus là một loại dây nối đặc biệt bao gồm nhiều dây nối riêng biệt Mỗi dây nối có một tên riêng và bus cũng có tên riêng Bus được nhận diện dễ dàng vì

nó được vẽ đậm hơn các dây còn lại Để vẽ Bus thực hiện như sau:

1 Nhấn giữ phím Shift trước khi vẽ dây nối,

2 Vẽ dây dẫn sử dụng phương pháp như phương pháp vẽ dây dẫn bằng tay đã đề cập ở trên,

3 Sau khi vẽ xong sẽ có hộp thoại yêu cầu đặt tên cho bus

Hình 2.6: Đặt tên cho BUS

2.6.1 Nối dây dẫn tới bus

Để nối dây dẫn tới bus ta làm như sau:

1 Chọn công cụ nối dây,

2 Nối dây từ vị trí muốn nối tới bus,

3 Đặt tên cho dây dẫn

Hình 2.7: Đặt tên cho dây dẫn nối tới BUS

2.6.2 Nối các dây dẫn trên Bus với nhau

Nếu đặt tên cho hai dây dẫn nối đến bus cùng một tên và nối đến cùng một đường bus (hoặc nối đến hai bus khác nhau nhưng cùng một tên) thi hai dây dẫn trên sẽ tự động nối với nhau

2.7 Tên của node và sự kết nối

CircuitMaker sử dụng tên cho các node trên mạch Tên của node sử dụng để xác định các sóng khi mô phỏng hay phân biệt các dây dẫn khi vẽ mạch in Ngoài

ra node còn được dùng để nối dây dẫn, hai đoạn dây dẫn được đặc cùng tên node sẽ nối với nhau Có nhiều cách để đặt tên cho node: ngầm định, các thiết bị đặc biệt, nhãn

Tên node ngầm định là tên của node được sinh ra tự động khi dây dẫn được nối vào một thiết bị Ví dụ, node name U2_6 có tên như vậy vì được nối vào chân

số 6 của thiết bị U2 Dây dẫn trên có thể nối với các thiết bị khác, tên node của nó được xác định bởi thiết bị được đặt lên bản vẽ trước nhất trong các thiết bị nối với

nó Một số thiết bị có độ ưu tiên cao hơn (VCC, GND…) thì khi nối với nó thì tên node sẽ là tên của thiết bị đó

Sử dụng các thiết bị kết nối đặc biệt, đó là các thiết bị Input (Connectors| Active| Input), Output (Connectors| Active| Output) và Terminal (Connectors| Active| Terminal), các thiết bị trên cho phép gán nhãn cho các node Khi đặt một trong các thiết bị trên vào mạch thì phải gán nhãn cho thiết bị nói trên Và khi nối với một node (dây dẫn) thì tên node sẽ là tên của thiết bị đó Các thiết bị này có độ

ưu tiên về tên của node cao hơn các thiết bị khác kể cả nguồn điện

Hình 2.8: Thiết bị output

Nhãn (label), một Node Label có thể được gán cho dây dẫn để tạo thành tên của một node Đặt Node label như sau:

1 Chọn Edit > Place Node Label,

2 Kéo hình vuông của Node Label cho đến khi nào góc trái của nó chạm vào dây dẫn Nhấn nút trái chuột,

3 Nhấn tên của node và nhấn OK

Hình 2.9: Gán node label

Để xem tất cả tên của các node trong bản vẽ ta thực hiện các bước sau

• Chọn Options > Schematic (hay nhấn F5.)

• Cho phép Show Node Names checkbox Nhấn OK Tên của các node sẽ xuất hiện trên các dây dẫn của bản vẽ

2.8 Thông số của các thiết bị

Người sử dụng có thể chỉnh thông số, thông tin liên quan đến bản vẽ, mô phỏng, netlist và các thông số khác một cách dễ dàng Ở trong mục này, chỉ giới thiệu những thông số có liên quan đến việc vẽ mạch và sử dụng trong các mạch số

Để có thể điều chỉnh các thông số ta nhấn dup chuột vào thiết bị hoặc nhấn chuột phải và chọn Device Properties

Hình 2.10: Hộp thoại thay đổi thông số thiết bị

Các thuộc tính của thiết bị:

1 Device: tên của thiết bị được lưu trong thư viện,

2 Label-Value: nhãn của thiết bị,

3 Designation: dùng để phân biệt các thiết bị trong bản vẽ, như U1, U2…

4 Description: thông tin thêm, chỉ có ý nghĩa tham khảo trong bản vẽ, không ảnh hưởng mô phỏng,

Lưu ý: bốn thuộc tính trên có thể cho hiển thỉ hay không bằng cách chọn hay không tùy chọn Visible tương ứng

5 Package: cách đóng gói của thiết bị ( DIP, TO…), có ý nghĩa khi vẽ mạch in,

6 Auto Designation Prefix: tiền tố tự động thêm vào phần Designation mỗi khi tạo thiết bị mới,

7 Spice Prefix Character, Parameters, Spice Data: có ý nghĩa khi chạy Spice, ở đây ta không cần quan tâm,

8 Bus Data: mô tả chân nào của thiết bị sẽ nối với nguồn, đất,

9 Exclude From PCB: không đưa vào netlist, thường dùng cho các thiết bị chỉ phục vụ mô phỏng(tạo xung…),