giáo trình thiết kế mạch in phần 1 orcad capture

Plcae wire : Để kết nối các linh kiện lại với nhau ta sử dụng công cụ Place wire Sau khi chúng ta lấy linh kiện ra cửa sổ vẽ mạch nguyên lý thì các linh kiện này chưa được kết nối với n

Orcad Capture

Giới thiệu

Sau khi Double click vào biểu tượng chương trình thì trên màn hình máy tính xuất hiện cửa sổ Orcad Capture

Các lệnh và thanh công cụ được chọn tại Menu pull down

Tool bar chứa các lệnh và thanh công cụ thường được sử dụng

Session log là cửa sổ ghi lại những sự kiện hoặc lỗi xảy ra trong quá trình vẽ mạch Click chuột vào nút Restore để mở hoặc đóng cửa sổ session log

Tạo New Project

 Chọn menu File > New > Project trên màn hình xuất hiện hộp thoại New Project

 Click chuột vào mục Name để nhập tên sơ đồ nguyên lý mới

 Trong mục Creat a new Project using chúng ta chon mục Schematic

nút Browse để chọn đường dẫn

 Chọn OK để hoàn tất việc nhập tên file và đường dẫn lưu trữ

Sau khi chọn OK trên màn hình sẽ xuất hiện hai cửa sổ :

 Project ( tên Project ví dụ : FIRST )

 Sơ đồ mạch nguyên lý ( SCHEMATIC 1: PAGE 1 )

Một Project có thể bao gồm một hoặc nhiều folder SCHEMATIC

Một folder SCHEMATIC có thể chứa một hoặc nhiều mạch nguyên lý

Để vẽ sơ đồ mạch nguyên lý chúng ta sử dụng các công cụ sau :

Cửa sổ Project manager

Cửa sổ vẽ sơ đồ mạch nguyên lý

Công cụ vẽ sơ đồ mạch nguyên lý

1 Select :

Công cụ Select dùng để tác động các đối tượng trong sơ đồ mạch nguyên lý

2 Place part :

Công cụ Place Part dùng lấy linh kiện từ thư viện ra cửa sổ vẽ mạch nguyên

lý Khi chúng ta click vào công cụ này thì xuất hiện hộp thoại Place Part

Để chọn linh kiện chúng ta có thể nhập tên linh kiện cần tìm (bằng tiếng anh) vào mục Part Nếu có linh kiện tương ứng thì hình linh kiện đó sẽ xuất hiện ở cửa sổ bên dưới và thư viện chứa linh kiện cũng được chỉ ra ở mục Part list

Để tăng khả năng tìm linh kiện chúng ta thêm thư viện linh kiện vào mục Libraries bằng cách click chuột vào nút Add Library , xuất hiện hộp thoại Browse file

Chúng ta có thể chọn một thư viện bằng cách Click chuột vào thư viện linh kiện cần chọn , nếu chọn tất cả các thư viện có trong hộp thoại Browse file

ta nhấn Ctrl + A

Ở cửa sổ Labraries chúng ta thấy xuất hiện thêm nhiều thư viện linh kiện

3 Plcae wire :

Để kết nối các linh kiện lại với nhau ta sử dụng công cụ Place wire

Sau khi chúng ta lấy linh kiện ra cửa sổ vẽ mạch nguyên lý thì các linh kiện này chưa được kết nối với nhau như hình vẽ trên

Chú ý : trước khi thực hiện việc kết nối các linh kiện chúng ta nên sắp xếp

các linh kiện cho hợp lý

Chọn công cụ Place wire , Click chuột vào vị trí đầu kết nối của linh kiện , thả chuột tự do rồi di chuyển chuột đến vị trí đầu kết nối của linh kiện cần nối Khi đó trên cửa sổ vẽ mạch nguyên lý sẽ xuất hiện đường kết nối giữa các linh kiện với nhau

4 Place junction :

Trong vẽ mạch nguyên lý những đường kết nối giao nhau mà không có ký hiệu “ junction “ thì các đường kết nối này độc lập với nhau

Để tạo hoặc bỏ kết nối giữa những đường mạch giao nhau ta sử dụng công

cụ Place junction Sau khi chọn công cụ này chúng ta Click chuột vào vị trí cần kết nối hoặc bỏ kết nối là hoàn tất

Mạch nguyên lý ở hình trên chân 13 của IC U1 7447 đồng thời được nối vào chân 2 của IC U2 74HC573 và chân 2 của IC U3 74HC573 , các chân còn lại như 12,11,10,9,15,14 của IC U1 cũng được kết nối tương tự Như vậy sẽ gây ra khó khăn và dễ nhầm lẫn khi đọc sơ đồ mạch nguyên lý Để đơn giản hoá mạch nguyên lý chúng ta có thể sử dụng công cụ Place Bus để vẽ các đường kết nối chung

Tiếp theo ta sử dụng công cụ Place bus entry để tạo các nhánh kết nối lên Bus

6 Place bus entry :

Để xoay các nhánh kết nối lên bus cho phù hợp ta Click chuột phải chọn Rotate hoặc sử dụng phím tắt “ R “ trên bàn phím

Tiếp theo ta sử dụng công cụ Place wire để nối các nhánh vào chân các IC

Để xác định chính xác các chân nào được nối với nhau chúng ta phải đặt tên các nhánh kết nối bằng công cụ Place net alias

7 Place net alias :

Click chuột vào biểu tượng thì hộp thoại Place net alias xuất hiện ,chúng ta nhập tên vào cửa sổ Alias , chọn màu , chọn góc quay , chọn Font chữ phù hợp , sau đó chọn OK để trở lại cửa sổ vẽ mạch nguyên lý

Tiếp theo chúng ta di chuyển tên các nhánh đến các vị trí thích hợp rồi Click chuột để hoàn tất việc đặt tên các nhánh

Sau khi đặt tên các nhánh chúng ta phải đặt tên bus , tương tự như trên ta cũng sử dụng công cụ Place net alias để đặt tên cho bus

Chú ý : tên bus phải có dạng name [x y] ; name [x:y] ; name [x-y]

Ex: DATA[0 7] ; ADD[0:7] ; CONTROL[0-7]

8 Place power , Place ground :

Công cụ Place power , Place ground dùng để chọn ký hiệu nguồn và mass

Chú ý : những ký hiệu giống nhau được hiểu là kết nối với nhau

9 Place no connect :

Công cụ này dùng để đánh dấu loại bỏ các chân không kết nối Sau khi chọn Place no connect chúng ta Click chuột vào vị trí các chân loại bỏ hoặc cho phép kết nối

10 Place port :

Ở sơ đồ mạch nguyên lý trên chúng ta thấy muốn chỉ ra sự kết nối của các chân LE , OE ( IC 74HC573 ) lại với nhau ta sử dụng công cụ Place wire để kết nối Như vậy sẽ gây khó khăn trong việc dò mạch , chúng ta có thể dùng công cụ Place port vẽ các kết nối này một cách đơn giản hơn

Sau khi chọn công cụ Place port thì hộp thoại Place hierarchical port xuất hiện , chúng ta có thể chọn loại port thích hợp

Để đặt tên port cho phù hợp chúng ta Double click vào phần chữ của port , sau đó nhập tên port vào cửa sổ Value , chon OK để kết thúc Ngoài ra

chúng ta còn có thể thay đổi cỡ chữ , font chữ , màu sắc tuỳ ý

Chú ý : Các port có phần tên giống nhau được hiểu là kết nối với nhau mặc

dù hai ký hiệu port khác nhau

11 Place text :

Công cụ Place text dùng để chèn một đoạn văn bản vào sơ đồ mạch nguyên

lý

Sau khi chọn công cụ Place text hộp thoại Place text xuất hiện , chúng ta

nhập đoạn văn bản vào , ngoài ra chúng ta có thể thay đổi font chữ , góc

quay và có thể gõ đoạn văn bản bằng tiếng Việt

12 Place line , Place polyline , Place rectangle , Place ellipse , Place arc :

Đây là các công cụ có chức năng đồ họa giúp chúng ta tạo ra các hình vẽ

như : đường thẳng , đường gấp khúc , hình chữ nhật , hình tròn và đường

cong

Chỉnh sửa linh kiện

Dùng công cụ Select chọn linh kiện cần chỉnh sửa , Click chuột phải

chọn …

3 Mirror Vertically :

Lấy đối xứng linh kiện theo chiều ngang

4 Edit part :

Để chỉnh sửa chân linh kiện chúng ta chọn mục Edit part , lúc này cửa sổ

chỉnh sửa linh kiện được mở ra như sau :

a Select :

Để tác động lên các chân ta chọn công cụ Select

b Place IEEE symbol :

Đây là công cụ dùng để thêm các ký hiệu theo chuẩn IEEE

c Place pin , Place pin array :

Để thêm chân vào linh kiện chúng ta sử dụng công cụ Place pin hoặc Place

pin array

Các công cụ còn lại có chức năng đồ hoạ như đã giới thiệu ở phần trên

d Chỉnh sửa linh kiện :

 Thay đổi kích thước và vị trí chân linh kiện :

Sử dụng công cụ Select , chọn đường bao linh kiện giữ chuột và rê chuột để

mở rộng hoặc thu nhỏ kích thước linh kiện

Tương tự như trên ta click và giữ chuột vào chân linh kiện cần thay đổi sau

đó di chuyển đến vị trí mới rồi thả chuột

 Thay đổi thuộc tính chân linh kiện :

Double click vào chân cần thay đổi , khi đó hộp thoại Pin properties xuất hiện

Để thay đổi tên và số thứ tự chân linh kiện ta nhập tên mới và số thứ tự chân vào mục Name và Number

Chú ý : để tạo ra ký hiệu “đảo “ ta phải thêm dấu “ \ ” theo sau ký tự

Để thay đổi hình dạng chân linh kiện , ta vào mục Shape và chọn hình dạng chân thích hợp

Tương tự như như trên chúng ta cũng chọn đặc tính điện cho chân linh kiện

ở mục Type

Chú ý : sau khi thay đổi chúng ta phải chọn mục Pin visible

Sau khi chỉnh sửa linh kiện xong , chúng ta đóng cửa sổ Edit part hộp thoại Save part instance xuất hiện

Chọn Update current nếu bạn chỉ muốn thay đổi duy nhất một linh kiện đang chỉnh sửa

Chọn Update all nếu bạn muốn thay đổi linh kiện đang chỉnh sửa và cả

những linh kiện cùng loại khác

Chọn Discard nếu bạn muốn bỏ qua phần chỉnh sửa linh kiện

Thay đổi kích thước trang vẽ mạch nguyên lý

Để thay đổi kích thước trang vẽ mạch nguyên lý chọn công cụ Option >

Schematic Page Properties > Page size , sau đó chọn kích thước trang vẽ

thích hợp

Tạo linh kiện mới

Từ cửa sổ Project manager chọn File > New > Library

Tại thư mục Library xuất hiện thư mục con Library1.olb

Chọn thư mục Library.olb , Click phải chuột chọn New part

Hộp thoại New part xuất hiện , chúng ta nhập tên linh kiện và chon OK Cửa sổ tạo linh kiện mới xuất hiện , với các công cụ tạo linh kiện đã được giới thiệu như ở phần chỉnh sửa linh kiện

Ví dụ : Tạo LED 7 đoạn

Chúng ta sử dụng công cụ Place rectangle để vẽ đường bao linh kiện , công

cụ Place line để tạo ra các đoạn , tạo chân bằng công cụ Place pin Để thay đổi thuộc tính các đối tượng chúng ta Click chuột phải chọn Edit properties

và chọn các thuộc tính thích hợp

Sau khi tạo linh kiện xong chúng ta đóng cửa sổ tạo linh kiện và lưu linh

kiện mới tạo vào thư viện Chọn thư mục , đường dẫn và OK để hoàn thành

Annotate

Trong quá trình vẽ mạch nguyên lý để tiết kiệm thời gian chúng ta thường

copy những linh kiện sẵn có trên trang vẽ , như vậy sẽ có nhiều linh kiện

trùng tên điều này gây khó khăn trong việc dò mạch và tạo lỗi nếu chúng ta

sử dụng công cụ kiểm tra lỗi Để sắp xếp thứ tự các linh kiện tăng dần (

R1,R2….;C1,C2 ….) ta sử dụng công cụ Annotate

Từ cửa sổ Project manager chúng ta chọn trang vẽ cần sắp xếp thứ tự linh kiện , sau đó chọn công cụ Annotate

Hộp thoại Annotate xuất hiện chúng ta chọn Reset part references to “ ? ” , chọn OK để thay đổi thứ tự các linh kiện về dạng R? , C? ,U? …

Thông bào yêu cầu lưu thiết kế lại và hỏi có tiếp tục hay không , Chọn OK

để tiếp tục

Tiếp theo chúng ta chọn công cụ Annotate một lần nữa , sau đó chọn

Incremental reference update và chọn OK để hoàn tất việc sắp xếp thứ tự các linh kiện

Kiểm tra lỗi

Để kiểm tra lỗi trên mạch nguyên lý ta sử dụng công cụ Design rules check

Ở cửa sổ Project manager chúng ta chọn trang vẽ cần kiểm tra lỗi , chọn công cụ Design rules check , hộp thoại DRC xuất hiện ta chọn các mục cần kiểm tra lỗi sau đó chọn OK để bắt đầu kiểm tra

Sau khi kiểm tra xong các lỗi ( ERROR ) và các cảnh báo ( WARNING ) sẽ xuất hiện ở cửa sổ Session log hoặc xuất hiện dưới dạng file Notepad nếu ta chọn mục View Output

Đồng thời trên trang vẽ nguyên lý xuất hiện các vị trí đánh dấu lỗi (DRC marker ) , Double click vào các vị trí lỗi này để biết chi tiết các lỗi , để xoá các vị trí đánh dấu lỗi ta sử dụng phím Delete

Tạo file Netlist

Để chuyển file mạch nguyên lý ở phần Capture sang file mạch in ở phần Layout chúng ta phải tạo file Netlist Chọn công cụ Creat netlist trên Tool bar để tạo file Netlist

Hộp thoại Create Netlist xuất hiện ,chúng ta chọn mục Layout , chọn đơn vị

đo inch hoặc milimet tùy ý , chọn đường dẫn chứa file Netlist , chọn OK

Nếu mạch nguyên lý không có vấn đề gì thì file Netlist sẽ xuất hiện ở cửa sổ Project manager

Bài Tập

Bài 1 : Mạch nguồn ổn áp 5-12V DC

C5 1000uF 25V

C1 1000uF 25V

VCC_5V

C2 104

220V AC

U2 LM7805/TO

1

3 VIN

VCC_12V

15V AC

MACH NGUON 5-12VDC

C6 104

C3 1000uF 25V

R2 R

U1 LM7812/TO

1

3 VIN

D VOUT

D2 LED

D3 LED

Bài 2 : Mạch tạo xung dùng IC LM555

ASTABLE OCILLATOR

R2

R

D1 LED

T- ON

T-ON = 0.693x( R1 + R2 )xC T-OFF = 0.693xR2xC

T = T-ON + T-OFF

f = 1/T

VCC 12VDC

T- OFF T

C1

CAP

C2 O.1uF

R4 1K

R2 22K

R3

POT VR 104

D1 1N4007

+ U2A

CÓ ÁNH SÁNG R GIẢM

KHÔNG CÓ ÁNH SÁ NG R TĂNG

VCC 12VDC

C1 10uF 16V U1

OPAMP LM324

V+ > V- => Vout = V+= VCC 12VDC

V+ < V- => Vout = V- = 0V

R1 1K

LS1 RELAY 8 CHAN

3 4 5

7 1 2 VCC 12VDC

AUTO LIGHT

Q1 D468

Bài 4 : Mạch Line sensor

D1 LED

D4 LED

VCC

R11 R

VCC

R3 R

VCC VCC

R30 R

SENSOR1

D12 LED

+ U5B

POT 104

SENSOR2 VCC

POT 104

VCC

D13 LED

VCC

VCC

+ U10C

VCC

R6 R

VCC

D14 LED

R35 R

VCC

POT 104

VCC

R28 R D9

LED

SENSOR5

D6 LED

POT 104

+ U5A

POT 104

R24 R

R9 R

R7 R

+ U10A

R36 R

R4 R

R12 R

D8 LED

D2

LED

VCC

VCC VCC

D5 LED

SENSOR7

D3 LED

R34 R

SENSOR4

R27 R

R23 R

+ U5C

D16 LED

VCC

R26 R

+ U10B

+ U5D

Bài 5 : Mạch Auto robot

Q3 IRF 540 OPTO PC817

SENSOR6

R14 4K7

D3 LED

FET MOTOR_RIGHT

ENCODER_RIGHT

R15 220

D2 1N4007

D4 1N4007

D5 LED

ENCODER_LEFT

Q1 D468

R6 4K7

VDD_24VDC

C1 104

R16 4K7

R18

330 5W

Q6 D468

D8 1N4007

VCC_5VDC

Q8 A1013

Y1 11.0592 Q5

D468

R5 220

C3 104

R8

330 5W

SENSOR2

Q2 D468

18 19

21

23 25 27 29 31

32 34 36 38

1 3

5 7

XTAL2 XTAL1

P2.0/A8

P2.2/A10 P2.4/A12 P2.6/A14

PSEN ALE/PROG EA/VPP

P0.7/AD7 P0.5/AD5 P0.3/AD3 P0.1/AD1

P1.0/T2 P1.1/T2EX P1.2

P1.4/SS P1.5/MOSI P1.7/SCK

RST

P3.0/RXD

R9 100 Q4

RELAY MOTOR_LEFT

R10 R

SENSOR5 SENSOR3

R7 4K7

R12 220

Bài 6 : Mạch đồng hồ LED 7 đoạn

R10 4K7

LED9

D7 LED13

D3 D3

9 10

Y1 11.0592

A1015

LED8

D7 D3

C3 33p

BUZZER

Q8 A1015

D7 D1

VCC

D2

U12 LED7

1

4

5 6

9 10

RN1 330

1 3 5

10 12 14

D2

U1 LED7

1

4

5 6

9 10

9 10

D1

SW1 UP

U14 LED7

1

4

5 6

9 10

LED5

D1

U13 LED7

1

4

5 6

9 10

D4

U17

AT89S52

11 13

29 30

31

32 34 36 38

1 3

5 7

9

10 P3.1/TXDP3.2/INT0P3.4/T0 P3.6/WR P3 7/RD

XTAL2

P2.0/A8 P2.2/A10 P2.4/A12 P2.6/A14

PSEN ALE/PROG

EA/VPP

P0.7/AD7 P0.5/AD5 P0.3/AD3 P0.1/AD1

P1.0/T2 P1.1/T2EX P1.2

P1.4/SS P1.5/MOSI P1.7/SCK

RST P3.0/RXD

D1 D4

Q1 A1015

R4 4K7

D4

Q15 A1013

LED8

D7

U5 LED7

1

4

5 6

9 10

VCC

U19 MOC3020

1 2

1

4

5 6

9 10

VCC D4

Q16 TRIAC BT137

1

4

5 6

9 10

LED6 VCC

D5

D4

D6 D3

Q3 A1015

D[1 7]

Q5 A1015

U20 74LS245

2 4 6 8

18 16 14 12

A0 A2 A4 A6

IR B0

B1 B3 B5 B7

R6 4K7

Q10 A1015

D7

R14 4K7

LED7

Q4 A1015

VCC

D3

D5 D4

1

4

5 6

9 10

1

4

5 6

9 10

U6 LED7

1

4

5 6

9 10

1

4

5 6

9 10

U18 DS12887

19

12

4 6 8 10

GND

AD0 AD2 AD4 AD6

23 21 18

Y0 Y2 Y4 Y6 Y8 Y10 Y12

A C G1

LED11 D2 VCC

LED10

VCC

R18

LED14 VCC

Bài 7 : Mạch đồng hồ LCD 1602A

Y1 11.0592

U3

AT89S52

11 13

29 30

31

32 34 36 38

1 3

5 7

9

P3.2/I NT0 P3.4/T0 P3.6/WR P3.7/RD

XTAL2

P2 0/A8 P2.2/A10 P2.4/A12 P2.6/A14

PSEN ALE/PROG

EA/VPP

P0.7/AD7 P0.5/AD5 P0.3/AD3 P0.1/AD1

P1.0/T2 P1.1/T2EXP1.2

P1.4/SS P1.5/MOSI P1.6/MISO P1.7/SCK

RST P3.0/RXD

SW3 DOWN

VCC SW1 UP

SW2 MODE

Q2

A1013 UP

D1 LED

C 8 33p

U1 BUZZER

BUZZER VCC

C 2 10uF

3 VIN

UP DOWN

GND

AD0 AD2 AD4 AD6

C1

0 1uF

R5 8K2 R3 2K4

BUZZER

U5 MOC3020 1 2

SW4 RESET