ФЭА / АИТ / Курсовая работа "Программатор flash-РПЗУ"
(автор - student, добавлено - 14-06-2014, 16:01)
СКАЧАТЬ:
Содержание
Содержание.. 2 Введение.. 3 1. Описание схемы программатора flash-РПЗУ. 5 2. Описание элементов схемы... 8 АЛ307Б.. 8 К561ИР2. 8 К555ИР9. 11 К555ЛН1. 13 К561ЛН3. 14 3. Общая теория по выполнению чертежа печатной платы... 17 4. Описание программного пакета Novarm DipTrace V 1.21.R6. 22 Основное окно программы.. 24 5. Заключение.. 26 6. Список использованной литературы... 27 7. Приложение.. 28 7.1 Принципиальная электрическая схема.. 28 7.2 Монтажная схема.. 29 7.3 Печатная плата: вид со стороны расположения элементов. 30 7.4 Печатная плата: вид со стороны без элементов. 31 7.5 Спецификация. 32
В техническом прогрессе ЭВМ играют значительную роль: они значительно облегчают работу человека в различных областях промышленности, инженерных исследованиях, автоматическом управлении и т.д. Особенностями производства ЭВМ на современном этапе являются:
Основным направлением при разработке и создании печатных плат является широкое применение автоматизированных методов проектирования с использованием ЭВМ, что значительно облегчает процесс разработки и сокращает продолжительность всего технологического цикла. Основными достоинствами печатных плат являются: - Увеличение плотности монтажа и возможность микро-миниатюризации изделий. - Гарантированная стабильность электрических характеристик. - Повышенная стойкость к климатическим и механическим воздействиям. - Унификация и стандартизация конструктивных изделий. - Возможность комплексной автоматизации монтажно-сборочных работ. Условия эксплуатации ЭВМ могут быть различными, они зависят в основном от климатических воздействий, которые необходимо учитывать при выборе материалов и конструктивных особенностей ЭВМ, кроме того, они определяют программу и объём контрольных испытаний. Для определения влияния окружающей среды на работу ЭВМ рассматривают следующие зоны климата: умеренную, тропическую, арктическую, морскую. Для ракетной и космической аппаратуры учитывают специфику больших высот. Исходя из этого наиболее подходящим, является способ изготовления устройства на печатной плате. Так как печатная плата обладает большой поверхностью и будет быстрее охлаждаться, она имеет преимущество перед другими технологиями. Все ПП делятся на следующие классы:
Элементы располагаются с одной стороны платы. Характеризуется высокой точностью выполняемого рисунка.
Рисунок располагается с двух сторон, элементы с одной стороны. ДПП на металлическом основании используются в мощных устройствах.
Плата состоит из чередующихся изоляционных слоев с проводящим рисунком. Между слоями могут быть или отсутствовать межслойные соединения.
Имеет гибкое основание, аналогична ДПП.
Сочетание ДПП с проводным монтажом из изолированных проводов.
1. Описание схемы программатора flash-РПЗУ. Основой для разработки предлагаемого ниже устройства послужила конструкция, описанная в интернете по адресам www.willem.org, www.geocities.com/mpu51/eprom/, se-ed.net/mpu51/eprom/. Результат – универсальный адаптер, подключаемый к порту LPT компьютера, способный программировать микросхемы flash-памяти, EPROM, EEPROM, Nonvolatile SRAM, микроконтроллеры фирм Microchip, Intel, Atmel, Philips, получился, несомненно, хорошим, но сложным для повторения. Но если не ставить задачу программировать все выпускаемые в мире микросхемы памяти, можно значительно упростить адаптер и перевести его на доступную элементную базу. В приложении 1 приведена схема адаптера, переработанная для программирования только flash-РПЗУ серии 29: АТ29Сххх (фирмы “Amtel”), W29Cxxx (“Winbond”), M29Fxxx (“STM”), AM29Cxxx (“AMD”), MBM29Fxxx (“Fujitsu”). Их особенности – напряжение питания 5 В, страничная запись, блочное стирание, время выборки 70…120 нс, число циклов перепрограммирования 1000…10000, срок хранения информации 40…100 лет. Вилку ХР1 соединяют непосредственно или кабелем длиной 1,5…1,8 м с розеткой порта LPT компьютера. 8 из 12 имеющихся в микросхемах DD2 и DD3 буферных элементов с тремя состояниями входа связывают однонаправленную шину данных порта LPT с шиной данных программируемой микросхемы только во время записи информации в последнюю. Остальные элементы микросхем DD2 и DD3 транслируют управляющие сигналы. Сдвиговый регистр DD4 передает последовательным кодом состояние шины данных программируемой микросхемы в компьютер. Входом служит цепь ACKNLG_INV порта LPT – контакт 10 вилки ХР1, импульсы сдвига поступают по линии DATA3 (контакт 4 той же вилки). Загрузка информации в регистр адреса (в микросхемы DD5 – DD7) также идет последовательным кодом, поступающим по линии DATA2 (контакт 3 вилки ХР1) и сопровождаемым синхроимпульсами по линии DATA1 (контакт 2). Резисторы R4 и R6 поддерживают низкие логические уровни на входах микросхем регистра адреса, когда выходы соответствующих элементов микросхемы DD2 переведены в высокоимпедантное состояние. Резисторы набора R2 – нагрузочные для выходов порта LPT. Резистор R1 в некоторых случаях помогает устранить сбои чтения компьютером состояния выхода регистра DD4. Включенный светодиод HL1 свидетельствует о записи информации в программируемую микросхему или чтение из нее. Светодиод HL2 сигнализирует о наличии напряжения в цепи +5 В. Это напряжение стабилизировано микросхемой DA1. Ее вход соединен через разъем Х1, выключатель SA1 и защитный диод VD1 с источником напряжения +15 В. Адаптер разрабатывался в первую очередь для программирования модульных картриджей памяти, поэтому в правой части приложения 3 показано подключение выходных цепей адаптера (шина адреса А0 – А22, шина данных D0 – D7, сигналы управления WE_INV, OE_INV, RS) к розетке XS1 (не указана на схеме), служащей для подключения такого картриджа. На нее же подано напряжение питания. К каждой из 8 линий шины данных адаптера подключены параллельно по 2 линии 16-разрядной шины данных картриджа, физически связанные с разъемами микросхемы РПЗУ. Это позволяет запрограммировать 2 микросхемы, находящиеся в картридже, поочередно, переводя одну из них в пассивное состояние на время программирования другой. Для этого в картридже предусмотрены съемные перемычки. Если переставить любую из них в положение 2-3, соответствующая микросхема РПЗУ в картридже не будет реагировать на сигналы программирования. Конструкция и детали Чертежи двусторонней печатной платы и расположение элементов изображены в приложении. Вилка ХР1 – DRB-25M, розетка XS1 – 64-контактная розетка, которую можно заменить на более распространенную 72-контактную SL-72, удалив лишние контакты, или даже 62-контактной (использовалась в компьютерах с шиной ISA). Для того, чтобы картридж работал с такой розеткой, его устанавливают так, чтобы крайние его печатной вилки остались неподключенными. Это вполне допустимо, в картридже контакты А1 и А32 соединены параллельно, а контакты В1 и В32 свободны. Если адаптер будет использоваться для программирования отдельных микросхем, вместо розетки XS1 или параллельно ей следует подключить обычную панель для таких микросхем, причем, желательно с нулевым усилием установки – ZIF. Выведенный на контакт В27 розетки XS1 сигнал сброса (RS) не используется, но может потребоваться для программирования некоторых микросхем увеличенной информационной емкости.
2. Описание элементов схемы АЛ307Б Светоизлучающие диоды арсенид-галлий-алюминиевые в пластмассовом корпусе красного и зеленого цвета свечения. Предназначены для визуальной индикации. Диоды маркируются цветными точками: АЛ307А — одной черной, АЛЗО7Б — двумя черными, АЛЗО7В — одной черной, АЛ307Г — двумя черными.
Электрические и световые параметры Сила света, не менее: при IПР 10 мА...................................................................................... 0,9мкд Постоянное прямое напряжение, не более: (при Iпр=10 мА................... 2,0В Цвет свечения................................................................................... Красный Постоянный прямой ток при температуре от 213 до 343 К: ........... 20мА Обратное напряжение................................................................................ 2В Температура окружающей среды.............................................. -60…+70 °С К561ИР2 Микросхемы представляют собой два четырехразрядных регистра сдвига с последовательным вводом информации.
Назначение выводов:
Таблица истинности
Электрические параметрыНапряжение питания......................................................................... 3..15 В Выходное напряжение низкого уровня при воздействии помехи при UП=10В <=1В Выходное напряжение высокого уровня при воздействии помехи при UП=10В >=9В Ток потребления при UП=15В.................................................... <=100мкА Входной ток низкого (высокого) уровня при UП=15В.............. <=0,3мкА Выходной ток низкого уровня при UП=10В.............................. >=0,25мА Выходной ток высокого уровня при UП=10В.............................. >=1,3мА Время задержки распространения при включении (выключении) при UП=10В <=160нс Входная емкость при UП=10В........................................................ <=10пФ Напряжение питания.......................................................................... 3..15В Входное напряжение........................................................... -0,2..(UП+0,2)В Температура окружающей среды............................................. -45..+85 ˚С Потребляемая мощность................................................................. 300мВт
К555ИР9
Микросхемы представляют собой восьмибитовый сдвиговый регистр с параллельным вводом информации.
Таблица истинности
Где Qin – состояние выхода i разряда после прихода n-го импульса; Qi0 – первоначальное состояние выхода i разряда.
Назначение выводов
Электрические параметрыНоминальное напряжение питания................................................ 5В ±5%; Выходное напряжение низкого уровня при I0ВЫХ=4мА............................................................................. <=0,4В при I0ВЫХ=8мА............................................................................. <=0,5В Выходное напряжение высокого уровня........................................ >=2,5В Ток потребления............................................................................. <=36мА Входной ток низкого уровня на входах по входу 1................................................................................ <=-1,2мА по остальным входам.............................................................. <=-0,4мА Входной ток высокого уровня на входах по входу 1................................................................................... <=60мА по остальным входам................................................................. <=20мА Потребляемая мощность................................................................. 158мВт Время задержки распространения при включении от вывода 1.................................................................................. <=35нс от вывода 2.................................................................................. <=40нс от вывода 6 до вывода 9............................................................. <=30нс от вывода 6 до вывода 7............................................................. <=25нс Время задержки распространения при выключении от вывода 1.................................................................................. <=35нс от вывода 2.................................................................................. <=40нс от вывода 6 до вывода 9............................................................. <=25нс от вывода 6 до вывода 7............................................................. <=30нс Коэффициент разветвления по входу...................................................... 20
К555ЛН1
Микросхемы представляют собой 6 логических элементов НЕ.
Электрические параметрыТемпература окружающей среды................................................... 0..+70 ˚С Напряжение питания........................................................................ -0,5..18В Потребляемая мощность.................................................................... 200мВт Выходной ток при UП=10В................................................................. >=8мА
К561ЛН3
Микросхема представляет собой 6 повторителей.
Назначение выводов
Таблица истинности
Электрические параметрыНапряжение питания............................................................................ 3..15В Максимальное выходное напряжение низкого уровня при UП=10В <=0,5В Максимальное выходное напряжение высокого уровня при UП=10В >=9,5В Ток потребления при UП=10В.................................................................................. <=8мкА при UП=15В................................................................................ <=16мкА Входной ток низкого (высокого) уровня при UП=18В................. <=0,1мкА Выходной ток низкого уровня при UП=10В...................................... >=6мА Выходной ток высокого уровня при UП=10В............................... >=-2,2мА Выходной ток в состоянии «выключено» при UП=18В.................................................................................. >=2мкА при UП=10В............................................................................... >=0,8мкА Время задержки распространения при включении (выключении)... <=70нс Время задержки распространения от входов «блокировка» к выходам при UП=10В при включении (выключении)............................................................ <=70нс Входная емкость................................................................................ <=10пФ Напряжение питания............................................................................ 3..15В Максимальное напряжение на входе............................................. (UП+0,5)В Минимальное напряжение на входе...................................................... -0,5В Максимальная мощность, рассеиваемая корпусом.......................... 200мВт Максимальная мощность, рассеиваемая на одном выводе.............. 100мВт Максимальная емкость нагрузки...................................................... 1000пФ Температура окружающей среды.............................................. -45…+85 ˚С
3. Общая теория по выполнению чертежа Печатная плата - изделие, представляющее собой изоляционное основание с нанесённым на его поверхность плоскими печатными проводниками, монтажом или печатной схемой. На двусторонних платах проводники и элементы расположены с обеих сторон изоляционного основания. Многослойные платы соответствуют своему наименованию: слои разделены промежуточными изоляционными плёнками. На печатной плате имеются металлические проводники; контактные площадки для присоединения выводов навесных элементов; контактные отверстия в двусторонних платах для соединения проводников, расположенных на разных сторонах или в разных слоях многослойной платы; монтажные отверстия для закрепления навесных элементов; крепёжные отверстия для закрепления платы в блоке или элементов на плате. При применении печатных плат (вместо традиционного монтажа проводниками) увеличивается плотность монтажа и появляется возможность микроминиатюризации изделий; печатные проводники образуются за один технологический цикл; повышается стабильность качеств и надёжность изделий в целом; появляется возможность комплексной автоматизации монтажных работ; снижаются трудоёмкость изготовления, себестоимость и материалоёмкость. Проводящий рисунок может образовываться за счёт удаления "лишней" фольги (химическим или механическим способом) с поверхности фольгированного основания, а также за счёт осаждения токопроводящего покрытия на диэлектрическое основание. Рисунок печатного монтажа выполняется краской с помощью офсетной печати, сеткографии и фотопечати. Основания плат изготавливаются из слоистых диэлектриков, состоящих из наполнителя и связующего вещества (смолы). Наполнителем является стеклоткань. Могут применяться керамические материалы, фторопласт, лавсан, полиамид. Фольга обычно медная, толщиной 0,015; 0,020; 0,030; 0,040 или 0,050 мм. Для удаления меди с непроводящих (пробельных) участков применяются хлорные железо или медь, хромовая кислота, персульфат аммония. Диэлектрик фольгируется с одной или с двух сторон при температуре до 180° и давлении до 15 МПа. Координатная сетка на чертеже платы определяет положение контактных и монтажных отверстий, а также печатных проводников и других в прямоугольной или полярной системе координат. Шаг координатной сетки - постоянная величина, определяющая расстояние между связанными линиями координатной сетки и кратность расстояний между монтажными отверстиями. Угол координатной сетки - точка пересечения линий координатной сетки. Печатные платы - изделия своеобразные по устройству и способу изготовления. Соответственно это обстоятельство отражается на чертежах печатных плат. Печатные платы предназначаются для использования в продукции электронной промышленности. Для полноты картины отметим, что для установки элементов в устройствах могут использоваться листы нефольгированного стеклотекстолита по ГОСТ 10292-74. Чертежи печатных плат выполняются линиями, толщина которых обеспечивает качественное микрофильмированное, при необходимости отклоняясь от требований ГОСТ 2.303-68 <Линии>. Размеры на чертеже печатной платы могут указываться одним из следующих способов: 1. В соответствии с требованиями ГОСТ 2.307-68 <Нанесение размеров и предельных отклонений>; 2. Нанесением координатной сетки в прямоугольной системе координат; 3. Нанесением координатной сетки в полярной системе координат; 4. Комбинированным способом при помощи размерных и выносных линий и координатных сеток. При задании размеров нанесением координатной сетки линии сетки должны нумероваться. Координатная сетка наносится либо на всё поле чертежа, либо на изображаемую поверхность печатной платы. Могут использоваться также риски по периметру контура платы или расположенные на некотором расстоянии от него. Основным шагом координатной сетки является значение 2,50 мм, но допускается применение шагов 1,25; 0,625; 0,5 мм. В случае применения фотоспособа при изготовлении печатных плат координатная сетка (и все другие знаки и надписи, которые не должны быть на готовом изделии) выполняются на чертеже цветными линиями. При производстве различных изделий, включая печатные платы, оформление чертежей во многом зависит от того, к чему привыкли исполнители. Этим объясняются различия в оформлении чертежей печатных плат, выпускаемых разными КБ. За ноль в прямоугольной системе координат на главном виде печатной платы принимают: 1. Центр крайнего левого нижнего отверстия; 1. Левый нижний угол печатной платы (даже если он срезан фаской ); 2. Левую нижнюю точку, образованную линиями построения. Перечисленные правила и их формулировки взяты из стандарта, относящегося к ЕСКД. Применяя их, следует помнить, что выбор конкретной системы нанесения размеров определяется конструктором, а стандарт определяет форму её выражения на чертеже. Круглые отверстия с зенковкой и круглые контактные площадки с круглыми отверстиями условно изображаются одной окружностью, а их форма и величина задаётся на чертеже с помощью условных обозначений (что вполне удовлетворяет требованиям к качеству чертежа ввиду небольшого разнообразия отверстий, выполняемых на плате, и является удобным в учебных условиях). Круглые отверстия на плате вне зависимости от назначения должны иметь значения диаметров из ряда: 0,4; 0,5; 0,6; 0,7; 0,8; 0,9; 1,0; 1,2; 1,3; 1,4; 1,5; 1,6; 1,7; 1,8; 1,9; 2,0; 2,2; 2,3; 2,4; 2,5; 2,6; 2,7; 2,8; 3,0 . Центры отверстий должны располагаться в узлах сетки. При необходимости выделения изображений отверстий могут применяться приёмы различного их изображения. Проводники на чертеже изображаются одной линией, являющейся как бы осью изображения проводника, действительная ширина проводника указывается численно. Но проводники шириной 2,5 мм могут изображаться двумя линиями и, при несовпадении этих линий с линиями сетки, их толщина указывается численно. Пункты в текстовую часть чертежа записываются по общим правилам за исключением того, что способ изготовления печатной платы (при необходимости) указывается первым (по общему правилу первыми записываются особенности чтения чертежа). Если на чертеже печатной платы необходим вид сзади, то торцевой вид допускается не применять, а над изображением тогда помещается запись: Вид сзади. Этому способствуют правило записи применяемого сортамента в основной надписи чертежа и указание толщины листа с помощью линии-выноски и полки со знаком s . Масштаб изображения печатной платы обычно 4:1, но для простых плат допускается применение масштаба 2:1 Размеры каждой стороны печатной платы должны быть кратными: - 2,5 мм при длине до 100 мм; - 5,0 мм при длине свыше 100 до 350 мм; - 10,0 мм при большей длине. Соотношение сторон печатной платы не может быть более, чем 3:1, а максимальный размер стороны более 470 мм.
4. Описание программного пакета Novarm DipTrace Программный пакет DipTrace представляет собой полнофункциональную систему для разработки принципиальных схем и печатных плат. Включает в себя четыре программы: 1. DipTrace - проектирование плат с удобной интерактивной и автоматической трассировкой. 2. Schematic - создание принципиальных схем с последующей возможностью перевода их в платы. 3. ComEdit - редактор корпусов для печатной платы. 4. SchemEdit - редактор компонентов. Рисование символов схемотехники и связка их с корпусами. Работа сопровождается подсветкой редактируемых объектов и связанных с ними (в зависимости от ситуации) для улучшения наглядного восприятия платы или принципиальной схемы. Редактирование одного объекта ведет за собой соответствующие изменения связанных с ним: система не допускает "висящих в воздухе" связей или сетей, поскольку при построении сразу создается логическая структура принципиальной схемы или платы, изменять которую можно как в наглядном режиме (рисование), так и указывая связи в табличном виде. Создано минимальное количество режимов работы с максимальной функциональностью каждого: так например в Default режиме PCB возможно выделение, редактирование и перемещение компонентов, трасс, границ платы, построение связей. Переход из любого режима построения или редактирования в Default осуществляется кликом правой кнопкой мыши в области построения. При этом некоторые функции для различных режимов являются общими. В DipTrace применена удобная система работы со слоями, количество которых фактически соответствует числу сигнальных слоев печатной платы. Проводники устанавливаются в текущий сигнальный слой, при построении трасс можно переходить в другой слой. После построения любой фрагмент трассы, вся трасса или сеть может перемещаться в другой слой, при этом автоматически создаются межслойные переходы, которые не существуют в программе как отдельные объекты - их свойства фактически являются свойствами точки, которая является переходной. Графические элементы, текст и растровые изображения представляют собой отдельные объекты которые могут создаваться как графика, маркировка или проводник текущего сигнального слоя. После создания можно изменять расположение этих объектов. Программа содержит встроенный сеточный оптимизационный автотрассировщик, который может создавать несколько вариантов трассировки платы и выбирать лучший. Существует четыре режима настройки автотрассировщика различных по скорости и качеству. Опытные разработчики могут самостоятельно настраивать параметры автотрассировки. В будущем планируется создание более мощного автотрассировщика на Shape-основе с предварительным топологическим анализом. Поддерживается экспорт в форматы Gerber и N/C Drill. Для Gerber производится векторизация текста и растровых черно-белых изображений: возможен экспорт любых шрифтов, установленных в системе, логотипов. 1. Печатная плата (*.dip) - создается и открывается с помощью программы DipTrace. Содержит информацию о корпусах, сетях, трассированных дорожках, границах платы, графических объектах. 2. Принципиальная схема (*.dch) - создается с помощью программы Schematic, поддерживается также DipTrace. Содержит информацию о компонентах и привязанных к ним корпусах, связях, графических объектах и страницах для схемотехники. При открытии в DipTrace автоматически преобразуется в печатную плату с неразведенными сетями (связями). 3. Библиотеки корпусов (*.lib) - создаются в редакторе корпусов (ComEdit). Открываются непосредственно в редакторе корпусов, DipTrace для размещения корпусов на печатной плате, SchemEdit и Schematic - для соединения компонентов схемотехники с корпусами. 4. Библиотеки компонентов (*.eli) - создаются в редакторе компонентов (SchemEdit). Помимо редактора поддерживаются программой Schematic для размещения компонентов на принципиальной схеме, DipTrace - для установки компонентов на печатную плату. Основное окно программы
В области построения производится создание и редактирование объектов из которых состоит принципиальная схема (компонентов, сетей, шин, межстаничных переходов и графических объектов).
5. Заключение В результате выполнения данной курсовой работы была спроектирована печатная плата и монтажная схема для изготовления программатора flash-РПЗУ с помощью специализированного программного средства уровня САПР Novarm DipTrace V 1.21.R6. В процессе выполнения данного курсового проекта были изучены основные правила и ГОСТы по выполнению разработки и проектирования печатных плат электронных приборов. Дополнительно были освоены новый пакеты прикладных программ Novarm DipTrace V 1.21.R6 и CircuitMaker 2000 (TraxMaker 2000) для проектирования печатных плат, в которых была произведена сборка принципиальной электрической схемы и проектирование печатной платы с оптимизацией расположения элементов и проводников на печатной плате. Принципиальная электрическая схема приведена в Приложении 1. Монтажная схема приведена в Приложении 2. Разработанная печатная плата – в Приложениях 3 и 4. Спецификация – в Приложении 5.
7. Приложение 7.1 Принципиальная электрическая схема
7.2 Монтажная схема
7.3 Печатная плата: вид со стороны расположения элементов
7.4 Печатная плата: вид со стороны без элементов
7.5 Спецификация Похожие статьи:
|
|