Bài giảng Hướng dẫn sử dụng CircuitMaker 2000 pot

Bài giảng Hướng dẫn sử dụng CircuitMaker 2000 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, GIỚI THIỆU 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 Tài liệu bổ trợ Hướng dẫn sử dụng CircuitMaker 2000 -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. CircuitMaker là gì CircuitMaker là một chương trình cho phép người dùng nhanh chóng lắp ráp thử nghiệm và mô phỏng các mạch số ở mức logic cũng như các mạch tương tự. Đồng thời cũng hỗ trợ việc xuất ra file netlist để vẽ mạch in. Trong phần hướng dẫn sử dụng này tập trung vào việc lắp ráp và mô phỏng mạch số. 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 menu căn bản như Title Bar, Menu Bar, Status Bar các thành phần còn lại có ý nghĩa như sau. Panel: gồm ba tab, 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: cửa sổ soạn thảo, trên đó ta sẽ thực hiện vẽ mạch. Analysis Window: cửa sổ hiển thị các kết quả đo đạc như áp, dòng, dạng sóng … Hai cửa sổ Schematic và Window có thể có hoặc không tùy theo ta thay đổi, cụ thể sẽ trình bày trong phần mô phỏng mạch số. Tài liệu bổ trợ Hướng dẫn sử dụng CircuitMaker 2000 -2- Sau khi đã đặt các linh kiện đúng vị trí, tiếp theo nối chúng lại bằng dây dẫn. Mạch sau khi đã nối dây cho phép mô phỏng, kiểm tra bằng các công cụ mô phỏng của CircuitMaker. 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. 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 Toolbar của CircuitMaker Có thể thực hiện các chức năng của CircuitMaker bằng các nút nhấn trên thanh Toolbar nằm phía trên của vùng làm việc. Toolbar gồm có các thành phần như hình 1.2 Hình 1.2: Tool bar của CircuitMaker Chức năng của các công cụ này được giới thiệu ở bảng 1. Chức năng chi tiết sẽ được trình bày ở các phần sau. Tài liệu bổ trợ Hướng dẫn sử dụng CircuitMaker 2000 -3- Panel Bật tắt cửa sổ panel Rotate Xoay thiết bị New Tạo bản vẽ mới Mirror Lật thiết bị Open Mở bản vẽ đã lưu Traxmaker Tạo netlist và chạy traxmaker Save Lưu bản vẽ Help Trợ giúp 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 trên cửa sổ Bảng 1: Chức năng của Toolbar Phím nóng (hotkeys) CircuitMaker cung cấp các phím nóng được liệt kê trong bảng 2. Đồng thời cũng cho phép người dùng định nghĩa tối đa sáu mươi hai phím nóng để lấy các thiết bị thường sử dụng, chi tiết sẽ được trình bày ở phần Vẽ và chỉnh sửa mạch nguyên lý. Ctrl+A Chọn tất cả F3 Hiển thị tỉ lệ bình thường Ctrl+C Copy F4 Hiển thị toàn bộ bản vẽ 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 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 Bảng 2: Các phím nóng của CircuitMaker Tài liệu bổ trợ Hướng dẫn sử dụng CircuitMaker 2000 -4- Vẽ và chỉnh sửa 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 kiến thức về các công cụ vẽ và chỉnh sửa mạch nguyên lý. Tìm và đặt 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). Ta có thể lấy các thiết bị bằng cách dùng tab Browse hay tab Search trong cửa sổ Panel hay sử dụng phím tắt. Tab Browse Ta có thể lựa chon các thiết bị thông qua tab browse. Các thiết bị được chia theo dạng cây phân cấp. Để tìm một thiết bị cân thực hiện các bước sau: 1. Chọn tab Browse trong panel. 2. Lưa chọn các thiêt bị bằng cách chọn theo cây phân lớp (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 bạn có thể quay (nhấn phím R) hay lật ngược (nhấn phím M) thiết bị. Tab Search Tab này cho phép ta tìm kiếm các thiết bị thỏa điều kiện tìm kiếm của ta. Điều kiện này là tên thiết bị hoặc phần mô tả chức năng thiết bị có chứa các kí tự ta tìm kiếm. Có thể dùng các kí tự đại diện như *. Ví dụ tìm kiếm 74* là tìm tất cả IC họ 74. Hình 2.1: Tab Browse và Tab Search Tài liệu bổ trợ Hướng dẫn sử dụng CircuitMaker 2000 -5- Thiết lập phím nóng Ngoài ra ta cũng có thể chọn thiết bị trực tiếp bằng phím nóng. Để gán phím nóng cho một thiết bị ta thực hiện các bước sau: 1. Chọn tab Browse trong Panel, sau đó tìm thiết bị mà ta muốn gán phím nóng cho nó. 2. Nhấn vào nút Hotkey, hộp thoại quản lý các phím nóng sẽ xuất hiện, tất cả các phím nóng xếp theo thứ tự alphabet cùng với các thiết bị tượng ứng được gán với nó. 3. Tìm phím tắt nào mà ta muốn gán cho thiết bị đang chọn và chọn Assign. Thay đổi phím nóng. Để thay đổi phím nóng ta làm những bước như sau: 1. Thực hiện các bước 1 và 2 như trên. 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 Đặt thiết bị vào trong bản vẽ Sau khi đã tìm thấy thiết bị, ta có thể đặt chúng vào trong bản vẽ. Để đặt một thiết bị ta làm 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 tri 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. Các công cụ vẽ và chỉnh sửa Phần này giới thiệu tính năng của các phần tử trên thanh Toolbar để bạn có thể đặt và nối dây các thiết bị với nhau. Tài liệu bổ trợ Hướng dẫn sử dụng CircuitMaker 2000 -6- Hình 2.3: Các công cụ vẽ và chỉnh sữa Arrow Tool Công cụ mũi tên cho phép lựa chọn và di chuyển các thành phần của sơ đồ, có thể 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… Wire Tool Sử dụng công cụ vẽ dây (wire tool) ta 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 liên 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. Text Tool Sử dụng công cụ text để có thể đặt các đoạn văn bản vào trong bản vẽ. Delete Tool Sử dụng công cụ xóa ta có thể xóa các thành phần (dây dẫn, thiết bị…) trên sơ đồ nguyên lý . Chọn delete tool sau đó nhấn vào thành phần nào mà bạn muốn xóa. Bạn cũng có thể xóa bằng cách chọn thành phần muốn xóa bằng công cụ mũi tên rồi bấm phím Delete trên bàn phím. Zoom Tool Sử dụng Zoom tool bạn có thể phóng to thu nhỏ bản vẽ (zoom in và zoom out). Rotate Button Sử dụng Rotate Button để quay thiết bị ngược chiều kim đồng hồ. Ngoài ra ta còn có thể quay các thiết bị sau khi đã chọn chúng trong thư viện bằng cách nhấn phím r. Mirror Button Sử dụng nút nhấn Mirror để quay các thiết bị theo chiều thẳng đứng góc 1800 (giốn như ta lật trang sách). Ta cũng có thể quay các thiết bị bằng cách nhấn phím m khi chọn thiết bị từ thư viện. Tài liệu bổ trợ Hướng dẫn sử dụng CircuitMaker 2000 -7- Lưới Ta có thể hiển thị lưới để sắp xếp các linh kiện trong khung vẽ dễ dàng hơn. Để chọn hiển thị lưới ta làm như sau. Vào menu Options|Schematic, trong tab General ta chọn Visible. 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: Chỉnh hiển thị lưới 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 cho ta các phương thức tự động nối dây, nối dây bằng tay và nối dây nhanh. Nối dây tự động Để nối dây tự động ta làm như sau: (hình 7a) 1. Chọn công cụ vẽ dây (Wire Tool) trên Toolbar. 2. Đưa tool đến nơi ta cần nối dây(chân của một thiết bị hay là dây dẫn) 3. Nhấn và giữ nút trái chuột. 4. Kéo đến nơi mà ta cần nối dây đến. 5. Dây dẫn sẽ tự động được sinh ra giữa hai điểm. Chế độ vẽ dây tự động chỉ vẽ dây dẫn giữa hai điểm là một dây dẫn hay là chân của một linh kiện. Tài liệu bổ trợ Hướng dẫn sử dụng CircuitMaker 2000 -8- 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: (hình 7b) 1. Chọn công cụ vẽ dây (Wire Tool) trên Toolbar. 2. Đưa tool 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. 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 ta 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: (hình 7c) 1. Chọn một thiết bị trong thư viện hay là một thiết bị đã có săn trong bản vẽ. 2. Di chuyển thiết bị sao cho chân chưa nối của thiết bị cham vào một dây dẫn hay là một chân của một thiết bị khác. Hình 2.5: Nối dây cho hai thiết bị 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 ta làm 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 [...]... rồi bấm OK lưu lại -11- Tài liệu bổ trợ Hướng dẫn sử dụng CircuitMaker 2000 Hình 2.11: Thay đổi dữ liệu ROM/RAM -12- Tài liệu bổ trợ Hướng dẫn sử dụng CircuitMaker 2000 Mô phỏng mạch số Mục đích của mô phỏng là để chạy thử, kiểm tra mạch, phát hiện lỗi, gỡ lỗi Circuit maker vừa có thể mô phỏng mạch tương tự vừa có thể mô phỏng mạch số, trong phần hướng dẫn sử dụng này ta chỉ đề cập đến vấn đề mô phỏng... Hướng dẫn sử dụng CircuitMaker 2000 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 Nối các dây dẫn trên Bus với nhau Nếu ta 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), hai dây dẫn. .. 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, tên của node được sinh ra tự động khi dây dẫn được nối... 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 -10- Tài liệu bổ trợ Hướng dẫn sử dụng CircuitMaker 2000 Hình 2.10: Hộp thoại thay đổi thông số thiết bị Các thuộc tính của thiết bị: 1 Device: tên của thiết... 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 -9- Tài liệu bổ trợ Hướng dẫn sử dụng CircuitMaker 2000 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... một ngõ xuất của thiết bị nào đó thì sau khi đổi nó sẽ chuyển ngay lại giá trị của ngõ xuất đó -13- Tài liệu bổ trợ Hướng dẫn sử dụng CircuitMaker 2000 Công cụ Reset Khởi động lại quá trình mô phỏng Công cụ Trace Bật tắt tính năng Trace Tính năng này hiển thị giá trị logic của các dây dẫn bằng các màu khác nhau Màu đỏ mức 1, màu xanh dương mức 0, màu xanh lá là không xác định hoặc ba trạng thái Công... công cụ này sẽ khác nếu chọn chế độ mô phỏng là tương tự Hình 3.1 Công cụ mô phỏng số Công cụ Prope Sử dụng công cụ Prope để xem giá trị logic của một dây dẫn hoặc một nốt trong mạch; ngoài ra còn có thể sử dụng công cụ Prope để thay đổi trạng thái của dây nối Để xem trạng thái, rê công cụ này lên dây dẫn hoặc chân của thiết bị muốn xem Khi đó công cụ sẽ hiển thị một trong bốn giá trị : Mức 1 Mức 0... không của bộ tạo xung, giá trị hợp lệ là 1 đến 100 External Trigger là chỉnh bộ tạo xung sẽ đóng vai trò như Trigger, chỉ phát ra xung khi có kích vào chân CP1 hoặc CP2 -14- Tài liệu bổ trợ Hướng dẫn sử dụng CircuitMaker 2000 Các thông số mô phỏng: Step size: chỉnh số bước mỗi khi nhấn Step tool Có thể chọn Cycles hoặc Ticks Một Cycle bằng 10 Ticks Tick là đơn vị nhỏ nhất, một Tick sẽ thực hiện một bước... đến 14 Để thay đổi thời gian trễ làm như sau 1 Chọn thiết bị cần thay đổi 2 Chọn Edit| Set Prop Delays 3 Gán giá trị mới và bấm OK Hình 3.5: Thay đổi thời gian trễ -15- Tài liệu bổ trợ Hướng dẫn sử dụng CircuitMaker 2000 Xem dạng sóng Bằng cách nối với thiết bị Scope có thể xem được dạng sóng khi đang mô phỏng cũng như kết quả của mô phỏng Sau khi kết nối, có thể xem dạng sóng trong cửa sổ phân tích... sau: sử dụng Instruments/ Digital/SCOPE để nối với dây hoặc chân thiết bị, mở cửa sổ vẽ dạng sóng Nhấn chuột vào ô nhỏ trước tên của tín hiệu như hình sau Hình 3.4: Thiết lập Breakpoint Nhấn sẽ lần lượt là chọn logic 1, logic 0; chọn kiểu là kích cạnh (Edge) hay kích mức (Level) Thời gian trễ Thời gian trễ của thiết bị là thời gian cần thiết để tín hiệu input lan truyền đến tín hiệu output Trong CircuitMaker . bấm OK lưu lại Tài liệu bổ trợ Hướng dẫn sử dụng CircuitMaker 2000 -12- Hình 2.11: Thay đổi dữ liệu ROM/RAM Tài liệu bổ trợ Hướng dẫn sử dụng CircuitMaker 2000 -13- Mô phỏng mạch số. Bài giảng Hướng dẫn sử dụng CircuitMaker 2000 Giới thiệu CircuitMaker là một phần mềm thân thiện, dễ sử dụng để mô phỏng mạch. Đặc biệt là mô. nóng của CircuitMaker Tài liệu bổ trợ Hướng dẫn sử dụng CircuitMaker 2000 -4- Vẽ và chỉnh sửa mạch nguyên lý CircuitMaker cung cấp nhiều công cụ mạnh mẽ cho phép vẽ và chỉnh sửa mạch