Прикладная машинная графика
Машинная графика становится все более доступным и популярным средством общения
человека с ЭВМ. В настоящее время создано немало систем машинной графики,
графических редакторов и пакетов прикладных графических программ, позволяющих
успешно использовать средства машинной графики практически во всех сферах
человеческой деятельности.
Наиболее широко применяемым средством при проектировании радиоэлектронной
аппаратуры является пакет P-CAD.
Cистема P-CAD (Personal Computer Aided Design) предназначена для
автоматизированного проектирования печатных плат. Данный пакет включает в себя
средства, позволяющие пользователю создавать описания радиоэлектронных
компонентов (РЭК), электрических принципиальных схем, задавать форму печатной
платы, расставлять РЭК на плате как вручную, так и автоматически, а также
производить трассировку печатной платы. Результаты могут быть выданы на принтер,
плоттер, фотошаблон.
В данном руководстве рассматриваются вопросы использования одного из графических
редакторов пакета - программы PC-CAPS в курсе "Машинная графика".
1. НАЗНАЧЕНИЕ И ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПРОГРАММЫ PC-CAPS
Программа PC-CAPS предназначена для графического ввода и редактирования схем и
библиотечных элементов для них (схемных символов) на персональном компьютере и
является мощным диалоговым инструментом проектировщика. При этом обеспечивается
работа с пользовательской библиотечной базой данных. PC-CAPS выполняет следующие
основные функции:
- создание и редактирование символов;
- создание и редактирование схем.
PC-CAPS состоит из символьного и схемного процессоров. Символьный процессор
позволяет пользователю создавать оригинальные (собственные) символы, на основе
которых в дальнейшем создаются принципиальные схемы. Схемный процессор позволяет
создавать разнообразные схемы из имеющихся символов. Программа поддерживает
иерархию проекта, позволяя создавать схемы с иерархией, когда у схемы верхнего
уровня иерархии символ сам является схемой, состоящей, в свою очередь, из
символов более низкого уровня. Введенная с помощью PC-CAPS информация о
созданных схемах запоминается в пользовательской базе данных, откуда извлекаются
таблицы связей, необходимые для работы других программ системы P-CAD.
Главная зона показа предназначена для изображения редактируемой схемы или
символа. Зона меню команд предназначена для меню и подменю команд схемного или
символьного редактора. Зона текста предназначена для диалоговой связи между
пользователем и программой. В этой зоне выводятся запросы значений различных
переменных и параметров, а также выводятся сообщения об ошибках. Зона (строка)
статуса показывает текущие параметры активной команды, включая активные слои,
текущую координатную сетку, координаты курсора и другую информацию о выбранной
команде.
1.2. Координатная сетка.
Координатная сетка используется для упрощения процесса построения схем и
символов в главной зоне показа. Пользователь определяет местоположение точки на
экране установкой на это место графического курсора, имеющего вид перекрестья.
Это место на экране автоматически передвигается к ближайшей точке экрана,
разбитого сеткой на клетки определенных размеров. Размер клетки (шаг
координатной сетки) определяется в единицах, равных сотым долям дюйма. Например,
шаг сетки в 20 единиц соответствует 20/100 дюйма, или примерно 5 мм. Шаг сетки
показан в строке статуса, там же отображаются текущие координаты курсора. Можно
устанавливать шаг сетки от 1 до 200 единиц (по умолчанию 10).
1.3. Функциональные клавиши
Функциональные клавиши на клавиатуре дублируют ряд команд (опций), вводимых с
использованием "мыши", и позволяют осуществить быстрый доступ к параметрам
строки статуса и другие функции.
1.4. Структура слоев программы PC-CAPS.
В программе PC-CAPS используется развитая структура слоев. Она предназначена для
удобного использования комплексной информации о проекте, хранящейся в базе
данных. При редактировании схем использование слоев просто необходимо.
F1 Позволяет посмотреть/установить слой F2 Позволяет посмотреть/установить
текущий угол і F3 Позволяет назначать или изменять имя цепи при исполнении
команды ENTR/WIRE F4 Позволяет именовать компонент при размещении совместно с
командой ENTR/COMP F5 Позволяет ввести новый размер текста при использовании
команд ввода текста F6 Позволяет посмотреть/установить текущую ориентацию текста
(показ зеленым цветом символа F на строке статуса) F7 Позволяет сделать
видимой/невидимой масштабную сетку F8 Позволяет управлять дискретноcтью
передвижения курсора F9 Позволяет разместить курсор между главной зоной показа
экрана и строкой статуса F10 Позволяет разместить курсор между главной зоной
показа экрана и меню
Структура слоев, принятая по умолчанию, приведена в таблице 1.2.
Слои могут иметь любой из 15 цветов:
- 1 - зеленый;
- 2 - красный;
- 3 - желтый;
- 4 - синий;
- 5 - голубой;
- 6 - фиолетовый;
- 7 - темно-серый;
- 8 - темно-зеленый;
- 9 - оранжевый; - 10 - коричневый;
- 11 - темно-голубой;
- 12 - морковный;
- 13 - малиновый;
- 14 - светло-серый;
- 15 - зеленый.
Каждый слой имеет статус, который может принимать следующие значения:
- OFF - не виден и не доступен для редактирования;
- ON - виден, но для редактирования недоступен;
- ABL - виден и может становиться активным;
- ABL A - виден и активен.
При создании схемы рекомендуется использовать стандартные имена слоев, для
возможности последующей обработки схемы другими программами системы P-CAD.
1.5. Выбор команд.
Программа PC-CAPS использует меню команд для вызова редактирующих команд.
Чтобы выбрать команду, пользователь передвигает графический курсор в зону меню
команд и устанавливает его на нужную команду. При перемещении в зону меню или в
строку статуса курсор приобретает вид прямоугольника, окаймляющего нужную
команду или параметр в строке статуса. Затем пользователь нажимает клавишу BUT#1
(или пробел), и выбранная команда становится активной до тех пор, пока не будет
выбрана другая команда (клавишей BUT#1), или отменена текущая выбранная
(клавишей BUT#2).
1.6. Команды выбора режима.
Редактор обеспечивает возможность работы пользователя в двух режимах, задаваемых
командами:
SYMB
установить систему в режим редактирования библиотечных
элементов (символов) - главное меню при этом изменяет
цвет на красный;
DETL
установить систему в режим редактирования схемы - главное
меню изменяет цвет на зеленый. По умолчанию после запуска
программы PC-CAPS устанавливается режим DETL.
2. ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ
Лабораторные работы, содержащиеся в данном руководстве, позволяют получить
практические навыки по использованию графического редактора PC-CAPS на примерах
создания символьного описания элементов РЭУ и изображений электрических
принципиальных схем.
Лабораторная работа N 1.
Создание символьного описания элементов
в системе P-CAD
Цель работы: изучение методики создания символьного описания элементов с помощью
графического редактора PC-CAPS.
Создание символьного описания элементов осуществляется в редакторе PCCADS
системы проектирования P-CAD (режим SYMB). При использовании версии 4.5
необходимо предварительно загрузить системный драйвер PALT.COM.
Методика создания символьного описания элементов будет изложена на примере
описания элемента К155ЛА3.
Порядок выполнения работы.
1. Получить у преподавателя задание на подготовку символьного описания элемента.
2. Ознакомиться с основными командами графического редактора PC-CAPS по
документации на систему P-CAD.
3. Подготовить программу к работе:
- запустить программу PC-CAPS;
- установить режим SYMB;
- выбрать команду VLYR; установить в состояние ABL
слои GATE, PINNUM, PINCON, REFDES, DEVICE, имеющие
следующее функциональное назначение (цифры после на именования слоя обозначают
рекомендуемый цвет слоя):
GATE 1 ABL - слой изображения компонента;
PINNUM 2 ABL - слой хранения номеров выводов;
PINNNAM 3 ABL - слой хранения имен выводов;
PINCON 4 ABL - слой выводов;
REFDES 5 ABL - слой конструкторских обозначений;
DEVICE 6 ABL - слой хранения названия элемента.
4. Создать графическое изображение компонента (форма и размеры компонента должны
соответствовать требованиям ГОСТов):
- слой GATE сделать активным;
- используя команды меню DRAW (DRAW/RECT, DRAW/LINE,
DRAW/CIRC и др.) сформировать графический образ эле мента, при этом в строке
статуса установить следую щие параметры:
GATE - активный слой
SOLID - сплошная линия
ORTH - перпендикулярныe отрезки
W:0 - толщина линии
10:10 - масштаб в единицах базы данных (DBU)
S,G - зеленого цвета
- для коррекции изображения использовать команды DEL,
EDIT.
- выбрать команду DRAW/TEXT, в строке статуса устано вить следующие параметры:
DEVICE - активный слой
SIZ:38 - размер букв текста (в единицах DBU)
CCF - параметры размещения текста M - запрет на зеркальное отображение букв
(красный)
10:10 - масштаб
S,G - зеленого цвета
- курсор установить в верхний левый угол графического изображения элемента и на
клавиатуре набрать символ "&".
- установить курсор под графическим изображением эле мента и на клавиатуре
набрать текст: К155ЛА3.
6. Ввести и обозначить контакты:
- выбрать команду ENTR/PIN, в строке статуса устано вить следующие параметры:
PICON - активный слой
INPUT (OUTPUT,I/O) - назначение контакта
10:10 - масштаб
S,G - зеленого цвета
- установить курсор в точку расположения первого кон такта, нажать клавишу мыши
BUT-1.
На запрос:
Select pin name location.(Attrib. OK?)...
(Установите место для имени контакта...) указать месторасположение имени
контакта, нажать BUT-2 и после запроса
Enter pin name...
(Введите имя контакта...)
набрать имя, например, AIN и нажать клавишу [Enter].
- аналогичные действия выполнить в отношении второго и третьего контактов
элемента, присвоив им имена, соответственно, BIN и OUT.
7. Задать точку привязки.
По точке привязки происходит вызов компонента на принципиальную схему. Точку
привязки можно ставить в любом месте рисунка, но рекомендуется ставить в центре
левого верхнего контакта элемента.
Выбрать команду ENTR/ORG, курсор поместить в центр контакта AIN и нажать кнопку
мыши BUT-1. При этом в центре контакта появится окружность белого цвета.
8. Задать информацию об упаковке элемента.
Упаковка состоит в "привязке" описанного вентиля к номерам выводов корпуса
микросхемы, в которой данный вентиль размещается.
- вызвать команду SCMD/SCAT и по таблице идентификато ров библиотеки примитивов
установить тип вводимого
компонента. Данная информация необходима для логи ческого моделирования. Если
компонент не предполага ется использовать во встроенной библиотеке примити вов
PCLOGS (что обычно и бывает), на запрос системы:
Symbol old type = 255. New type = ...
указать тип 100.
- вызвать команду SCMD/PNLC. Информацию, вводимую по команде SCMD/PNLC,
необходимо предварительно ра зыскать в справочной литературе. На запрос:
Enter gates per package...
(Введите число вентилей в корпусе...) указать 4. По подсказке системы:
Select loc for ref designator...
(Выберите место для обозначения элемента...)
установите курсор в то место на графическом изобра жении элемента, где в
дальнейшем (при использовании элемента на принципиальной электрической схеме) бу
дет находиться конструкторское (мнемоническое) обоз начение элемента (D1/1,
D1/2...). При этом в строке статуса установить следующие параметры:
REFDES - активный слой
SIZ:38 - размер букв текста (в единицах DBU)
10:10 - масштаб
S,G - зеленого цвета
Нажать клавишу BUT-1. Вслед за этим напоявившееся сообщение:
Select loc for pin number...
(Выберите местоположение номера контакта...)
установить в строке статуса:
PINNUM - активный слой
SIZ:30 - размер букв текста (в единицах DBU)
10:10 - масштаб
S,G - зеленого цвета
Обойти ВСЕ контакты элемента и с помощью курсора указать места (обычно над
контактом), на которые бу дут помещены номера выводов микросхемы при использо
вании описанного вентиля на принципиальной схеме.
Внимание: Номер контакта не путать с именем контакта! Последовательность
указания мест расположения номеров выводов должна соответствовать последова
тельности ввода контактов. После обхода всех контак тов появится сообщение:
Enter package pin number for AIN:
Gate assigned to section A.
(Введите номер вывода микросхемы
для контакта с именем AIN вентиля A)
ввести 1 и [Enter].
Для остальных контактов ввести:
для контакта BIN вентиля A ввести 2;
для контакта OUT вентиля A ввести 3;
для контакта AIN вентиля B ввести 4;
для контакта BIN вентиля B ввести 5;
для контакта OUT вентиля B ввести 6;
для контакта AIN вентиля C ввести 10;
для контакта BIN вентиля C ввести 9;
для контакта OUT вентиля C ввести 8;
для контакта AIN вентиля D ввести 13;
для контакта BIN вентиля D ввести 12;
для контакта OUT вентиля D ввести 11.
- уточнить типы контактов. Выбрать команду SCMD/SPAT.
Тип 0 означает, что контакт входной (IN), а тип 1, что контакт выходной (OUT).
Логическая эквивалент ность LEQ:0 означает уникальность контакта. Другие цифры
означают логическую эквивалентность. Например, контакты AIN и BIN эквивалентны
между собой (взаимо заменяемы), поэтому они имеют одинаковый номер 1.
Указать:
Контакт AIN - тип 0 и LEQ:1.
Контакт BIN - тип 0 и LEQ:1,
Контакт OUT - тип 1 и LEQ:0.
9. Используя команду FILE/SAVE сохранить символьное описание компонента К155ЛА3
в файле K155LA3.SYM.
Содержание отчета:
1. Название и цельработы.
2. Краткое описание порядка выполнения работы.
3. Эскиз элемента, символьное описание которого необходи мо составить.
4. Твердая копия символьного описания заданного элемента, выполненная с помощью
программы PCPRINT.
Контрольные вопросы:
1. Назначение автоматизированной системы P-CAD.
2. Назначение графического редактора PC-CAPS.
3. Что такое символьное описание элемента и для каких целей оно создается?
4. Какие слои используются в редакторе PC-CAPS при формировании символьного
описания элемента?
5. Как учитывается эквивалентность контактов элемента в его символьном описании?
6. Какое назначение операции упаковки элемента?
7. Для каких целей в описание элемента вводится точка привязки?
Лабораторная работа N 2
Cоздание описания электрической принципиальной схемы в системе P-CAD
Цель работы: изучение методики создания и редактирования электрических
принципиальных схем с помощью графического редактора PC-CAPS.
Создание описания электрической принципиальной схемы осуществляется в редакторе
PC-CAPS системы проектирования P-CAD (режим DETL). При использовании версии 4.5
необходимо предварительно загрузить системный драйвер PALT.COM. Схемный
процессор программы PC-CAPS позволяет создавать разнообразные схемы из имеющихся
символов, поддерживать иерархию проекта, что делает возможным создание проекта с
иерархией, когда у схемы верхнего уровня иерархии символ сам является схемой,
состоящей, в свою очередь, из символов более низкого уровня. Введенная с помощью
PC-CAPS информация о созданных схемах запоминается в пользовательской базе
данных, откуда извлекаются таблицы связей, необходимые для работы других
программ системы P-CAD.
Методика создания описания электрической принципиальной схемы будет изложена на
примере схемы усилителя.
Порядок выполнения работы.
1. Получить у преподавателя задание - электрическую принципиальную схему
радиотехнического устройства.
2. Ознакомиться с основными командами графического редактора PC-CAPS по
документации на систему P-CAD.
3. Запустить программу PC-CAPS и установить рабочие параметры:
- установить режим DETL; - командой VLYR установить рабочие слои:
WIRES ABL A - слой проводников
GATE ABL - изображение РЭК
PINCON ABL - слой выводов
SDOT ABL - слой соединений
NETNAM ABL - имена цепей
CMPNAM ABL - имена компонентов
ATTR ABL - слой атрибутов
REFDES ABL - конструкторские обозначения
остальные слои - в состоянии OFF.
4. Создать графическое изображение электрической принципиальной схемы:
- Командой ENTR/COMP вызвать элементы, используемые в схеме в ответ на запрос
системы ввести имя файла, который содержит
графическое изображение РЭК. Расположить на поле и нажать 1 кнопку мыши. При
необходимости можно воспользоваться коман дами редактирования
MOV - перемещение объектов
DEL - удаление объектов
COPY - копирование объектов
ROT - поворот объектов
PAN - панорамирование изображения схемы
ZIN - увеличение изображения
ZOUT - уменьшение изображения
- Команда ENTR/WIRE. Проведение электрических соединений.
В строке статуса установить параметры:
WIRES un-named ORTH W:O L 10:10 S G 210 200 Расстояние для захвата ближайшей
цепи задается командой /SCAT с клавиатуры.
Внимание: При подключении к существующей цепи система запра шивает подтверждение
на объединение цепей:
- Merse the nets?
- Построение жгута (если это необходимо)
1. DRAW/LINE - рисование жгута. В строке статуса установить:
BUS - слой жгута активный
ORTH - рисование перпендикулярными линиями
W:8 - толщина линии в DBU
2. ENTR/WIRE - проведение соединений от контактов РЭА к жгу ту. В строке статуса
установить:
WIRES - слой проводников активный
45 D - возможно соединение проводников под углом 45~
W:0 - толщина линии в DBU буква L - зелёного цвета
3. NAME/NET - указываем для каждого проводника в жгуте имя связи, которой он
принадлежит. В строке статуса установить:
NETNAM - слой имён связей активный
5. Присвоить имена элементам (команда NAME/COMP).
Именование компонентов и электрических цепей схемы используется для задания
однозначного определения элементов схемы. Введенные имена используются другими
программами пакета для выделения списка цепей и создания библиотеки используемых
элементов, предназначаемых для программ автоматизированной компоновки печатных
плат. Одновременно при проведении электрических соединений происходит
автоматическое именование цепей, что может быть достаточным при описании простых
схем. В строке статуса установить параметры:
CMPNAM SIZ:15 C C F M 10:10 S G 210 200
Выбрать элемент (Select of component ..). Ввести имя элемента (Enter component
name:). Выбрать место для имени (Name=... Select location...).
6. Нумерация вентилей (команда SCMD/PNUM).
Первый вентиль в корпусе D1 имеет номер D1/A, второй - D1/B, ... , двадцать
шестой - D1/Z, двадцать седьмой- D1/AA и так далее.
7. Присвоить имена цепям (команда NAME/NET).
Выбрать любую точку цепи (цепь высвечивается). Ввести имя (Enter name...).
8. Сохранить созданную схему в файле (команда FILE/SAVE). Ввести имя файла. Файл
будет сохранен с расширением SCH.
9. Создать файл для вывода на принтер (команда SYS/PLOT).
Для вывода существующей схемы на графопостроитель или печатающее устройство
используются программы системы P-CAD PCPRINT и PCPLOTS. Для их работы необходимо
создать выходной файл программы PC-CAPS, имеющей расширение .PLT.
Порядок создания выходного файла следующий:
- вывести схему на экран;
- SYS/PLOT - создать выходной файл; на подсказку системы:
PLOT: Select Page Corner 1 ...
выбрать курсором один из углов прямоугольника, внутри которого будет
располагаться схема; на подсказку системы:
PLOT: Select Page Corner 2 ...
выбрать противоположный по диагонали угол прямоугольника высветится
прямоугольник, который соответствует выходному файлу; на подсказку системы:
Plot file name:
ввести имя выходного файла (по умолчанию оно соответствует имени выбранной схемы
и имеет расширение .PLT).