Vo Quang Son-BMKTDT.DHGTVT
1
Phần mềm vẽ mạch và mô phỏng circuit maker
& tạo mạch in traxmaker
I. Giới thiệu chung:
Phần mềm vẽ và mô phỏng mạch điện Circuit Maker đ ợc đánh giá khá mạnh và
đ ợc sử dụng nhiều. Ưu điểm của nó là đơn giản, mô tả chính xác các mạch số.
Hình vẽ sau thể hiện giao diện của Circuit Maker
Để có thể học nhanh 1 phần mềm vẽ mạch, ta cần hiểu rõ các b ớc cần thiết để tạo
1 mạch điện. Với bất kỳ phần mềm vẽ mạch nào, chỉ cần nắm đ ợc 3 b ớc sau là
bạn đã có thể sử dụng tốt phần mềm đó:
1.Chọn linh kiện : Biết đ ợc linh kiện mình cần nằm ở đâu, và thay đổi các thông
số của nó nh thế nào.
2.Đi dây.
3.Tiến hành mô phỏng: cách thức chạy mô phỏng, thay đổi các tham số cho quá
trình mô phỏng.
II.Cài đặt ch ơng trình:
Phần mềm vẽ mạch này có phiên bản mới nhất (năm 2002) là CircuitMaker 6.2
kèm theo là phần mềm vẽ mạch in :TraxMaker 3.03 Pro. Tại một số cửa hàng đĩa
tại Hà Nội (Lý Nam Đế, Thuỷ Lợi, Chùa Hà) đều có bán đĩa Electronic chứa phần
mềm này, tuy vậy để tránh mua phải phiên bản cũ bạn nên kiểm tra nội dung đĩa.
Hầu hết các phần mềm ứng dụng tại n ớc ta đều kèm theo ch ơng trình bẻ
khoá (crack), bạn có thể tham khảo file Readme.txt, hay Setup.txt trong th mục
cài đặt để có thêm thông tin.
Sau đây là thứ tự cài đặt và bẻ khoá cho ch ơng trình:
B ớc 1 Chạy dsdemo.exe .
B ớc 2 Cài CircuitMaker bằng việc chạy cm62p.exe , cài TraxMaker bằng việc
chạy tm303p.exe.
B ớc 3 Sau đó chạy ch ơng trình vừa cài, bạn sẽ bị hỏi name và serial number.
Vùng không
gian vẽ mạch
Các Menu
Vo Quang Son-BMKTDT.DHGTVT
2
Sau khi nhập các thông tin trên, bạn đã có thể sử dụng không hạn chế phần mềm
này.
III Sử dụng ch ơng trình.
CircuitMaker tách rời 2 chức năng : mô phỏng số và mô phỏng t ơng tự.
Do vậy, ở đây sẽ trình bày riêng 2 phần này.
Ta sẽ chú ý rằng, với mô phỏng t ơng tự đôi khi không chính xác nh trong
thực tế. Lý do là có sự khác biệt về chủng loại linh kiện, kèm theo những ảnh
h ởng của môi tr ờng, nhiệt độ, nhiễu... Tuy vậy, mô phỏng số khá chính xác.
III.1. Mô phỏng số:
III.1.1Chọn linh kiện:
Th viện linh kiện số của Circuit Maker bao gồm từ những cổng logic cơ
bản nh AND, OR đến những IC số có các chức năng phức tạp. Có 2 cách chọn
linh kiện:
1.Từ Bảng chọn: Nhấn Device/Browse (hay nhấn chuột phải/Browse hay nhấn 'x')
sẽ hiện ra bảng chọn:
Các linh kiện sử dụng chủ yếu:
a.Các cổng logic (AND, OR...): từ bảng chọn, chọn Digital Basics/Gate.
b. Các Flip-Flop : từ bảng chọn, chọn Digital Basis/Flip-Flops.
c. Nguồn xung:
-Nguồn xung có tần số xác định: Nhấn Digital/Intrusment/Pulse.
-Nguồn xung thay đổi không liên tục (có xung khi ta tác động) :
Digital/Power/Logic Switch. Nguồn xung này thực chất là một chuyển mạch, có 2
Vo Quang Son-BMKTDT.DHGTVT
3
mức 0V và 5V, chuyển từ mức này sang mức khác khi ta nháy chuột (đơn) vào
nguồn.
d. Nguồn cung cấp: Digital/Power/+V.
e. Hiển thị:
-LED đơn: Digital Animated/Display/Logic Display.
-LED 7 vạch : Digital Animated/Display/ CC7 seg (hay CA 7seg).
f. Các IC số: tìm bởi Digital by Function hay Digital by Number. Tuy nhiên các
IC thông dụng của chúng ta thuộc họ 74xx, nên có thể tìm thấy tại: Digital by
Number/74xx.
2. Chọn linh kiện bằng phím tắt:
Bạn có thể tham khảo các phím tắt này khi nhấn: Device/Hotkey. Danh
sách các phím tắt thông dụng:
Phím
ý Nghĩa
Phím
ý Nghĩa
'1' +V '2' NOT
'3' AND '4' OR
'5' NAND 6 NOR
7 XOR 8 NOT-XOR
9 LED
"s" Logic Switch P Xung (Pulse)
X Bảng chọn CAPLOCK+'s' Chuyển mạch
Khi đã chọn đ ợc linh kiện cần dùng di chuột và nháy trái chuột để đặt linh kiện.
III.1.2. Đi dây:
Nhấn phím phải chuột, chọn Wire, hiện dấu chữ thập. Có 2 cách đi dây:
a. Đi dây thủ công:
Di chuyển dấu chữ thập đến chân linh kiện, hiện ô vuông đỏ, nháy trái để
đặt điểm đầu. Di chuyển đến chân linh kiện khác, nháy trái để đặt điểm cuối.
Trên đ ờng đi dây, nháy trái tại bất kỳ điểm nào (không phải chân linh kiện) để
đổi chiều.
b.Đi dây tự động:
Di chuột đến chân linh kiện, nháy tại điểm đầu đồng thời giữ phím trái
chuột kéo đến điểm cuối.
III.1.3. Mô phỏng :
Do trong Circuit Maker có hai chế độ mô phỏng : t ơng tự và số, nên ta phải đảm
bảo chuyển sang chế độ mô phỏng số. Chú ý trên thanh công cụ, có 1 nút chọn thể
hiện 1 trong 2 dạng:
a. Hình Transistor : chế độ mô phỏng t ơng tự
b. Hình cổng AND : chế độ mô phỏng số.
Để mô phỏng số, phải chuyển nút này về dạng cổng AND. Mô phỏng số đ ợc thực
hiện khi nhấn Simulation/Run (hay nhấn F10).
Có 3 dạng thể hiện kết quả của mạch số:
Vo Quang Son-BMKTDT.DHGTVT
4
a. Sử dụng đèn LED (Logic Display) để hiện các mức logic trên đ ờng dây.
b. Sử dụng que dò mức logic Probe Tool : nhấn trên biểu t ợng trên thanh
công cụ; lúc này biểu t ợng mũi tên chuyển thành biểu t ợng que đo; Đ a
que đo này tới đ ờng dây để kiểm tra mức logic trên các đ ờng tín hiệu này;
nhấn chuột trái để chuyển mức logic từ L H.
b. Hiện dạng sóng theo thời gian tại các điểm .
Để thực hiện, Circuit Maker yêu cầu đặt 1 thiết bị đặc biệt tại điểm cần
hiển thị dạng sóng. Nhấn Device/Browse/Intrusment/Digital/Scope để hiện thiết bị
này, có tên là TPx (Test Point). Nối dây thiết bị này với điểm cần hiện dạng sóng.
Nhấn Simulation đánh dấu chọn tại Display Waveform sau đó chạy mô phỏng bình
th ờng sẽ đồng thời hiện dạng sóng của các điểm thử.
Ví dụ 1: Vẽ và mô phỏng mạch so sánh 2 số nhị phân A(V1) và B(V2).
Giải Với mạch so sánh này, ta có 2 đầu vào và 3 đ ờng ra thể hiện các trạng thái.
Các đ ờng ra đ ợc nối với LED. Thiết lập bảng trạng thái sau:
A B L1 L2 L3
0 0 0 1 0
1 0 1 0 0
0 1 0 0 1
1 1 0 1 0
Tiến hành lập quan hệ giữa các đầu vào (A, B) và đầu ra (L1, L2, L3), sử
dụng bảng Carnaugh, ta có:
L1 (A>B) = A.B
L2 (A=B) = A B
L3 (A<B) = A.B
1.Chọn linh kiện:
a.Chọn cổng NAND bằng cách nhấn x/Digital Basics/Gate/Nand hay nhấn
'5'
b.Chọn cổng đảo bằng cách nhấn '2'.
c.Chọn logic Switch , nhấn 's'.
d.Chọn LED, nhấn '9'.
2.Tiến hành đi dây nối các linh kiện.
V2
0V
V1
5V
L3
L2
L1
U2C
U2B
U2A
U1D
U1C
U1B
U1A
Vo Quang Son-BMKTDT.DHGTVT
5
3.Nhấn F10 để chạy mô phỏng và quan sát mức logic tại các đầu ra nhờ đèn LED.
Nhấn vào nguồn để thay đổi mức logic của đầu vào và do vậy thay đổi mức logic
đầu ra của bộ so sánh.
Ví dụ 2.Thiết kế bộ đếm đồng bộ, thuận Kđ=10, sử dụng các JK-FF.
Giải: B ớc 1 Xây dựng mạch.
1.Mô tả:
Khi xây dựng bộ đếm thuận có Kđ<>2
n
sẽ có một số trạng thái không dùng
đến và ta có thể lợi dụng các trạng thái này trong quá trình tối thiểu hoá. Bộ đếm
thập phân, đồng bộ sẽ thực hiện đếm (thay đổi mức logic ở các đầu ra) khi có xung
nhịp tác động. Do Kđ=10, ta sẽ sử dụng 4 FF để tạo bộ đếm.
2. Bảng trạng thái:
Ck Q
D
Q
C
Q
B
Q
A
Q
D
Q
C
Q
B
Q
A
J
D
K
D
J
C
K
C
J
B
K
B
J
A
K
A
1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 x 0 x 0 x 1 x
1 0 0 0 1 0 0 1 0 0 x 0 x 1 x x 1
1 0 0 1 0 0 0 1 1 0 x 0 x x 0 1 x
1 0 0 1 1 0 1 0 0 0 x 1 x x 1 x 1
1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 x x 0 0 x 1 x
1 0 1 0 1 0 1 1 0 0 x x 0 1 x x 1
1 0 1 1 0 0 1 1 1 0 x x 0 x 0 1 x
1 0 1 1 1 1 0 0 0 1 x x 1 x 1 x 1
1 1 0 0 0 1 0 0 1 x 0 0 x 0 x 1 x
1 1 0 0 1 0 0 0 0 x 1 0 x 0 x x 1
Để thiết lập đ ợc bảng trạng thái này, tr ớc tiên chú ý đến 3 cột đầu (Ck,
Q, Q), ta thấy rằng, khi có 1 xung nhịp đến, các đầu ra Q sẽ thay đổi đến các
trạng thái Q. Chú ý rằng, sự thay đổi trạng thái này tuỳ thuộc vào yêu cầu, chẳng
hạn thay vì đổi 0000->0001, bạn có thể đổi 0000->0010. Và để có đ ợc sự thay đổi
này, bạn phải thiết kế các đầu vào của các FF để nó tự động nhảy đến trạng thái
kế tiếp ứng với trạng thái hiện tại của các đầu ra Q. Điều đó có nghĩa, các đầu ra
Q phải có sự hồi tiếp về đầu vào J,K. Ta xét đến bảng chân lý của JK-FF:
Bộ đếm
Ck
Q
D
Q
C
Q
B
Q
A
Vo Quang Son-BMKTDT.DHGTVT
6
Ck J K Q
0 x x Q
0 0 Q
0 1 0
1 0 1
1 1 Q
Từ bảng chân lý này, có thể thấy rằng:
+Khi Q từ 0 -> 1 thì J=1 còn K =1 hay K=0 (K=x).
+Khi Q = 0->1 thì J=x và K=1.
+Khi Q = Q =1 thì J=x và K=0.
+Khi Q=Q = 0 thì J=0 và K=x.
Nh vậy, từ bảng trạng thái có 3 cột: đầu vào và ra của bộ giải mã (Ck, Q,
Q), ta có thể xây dựng thêm các trạng thái của các đầu vào JK-FF, để khi có xung
nhịp kích các đầu ra Q sẽ tự động chuyển trạng thái sang Q.
3. Xây dựng quan hệ giữa đầu vào và ra của bộ giải mã cũng nh với đầu
vào của các FF:
Từ bảng trạng thái của bộ giải mã, xây dựng bảng Carnaugh để tối thiểu
hoá, ta có thể thu đ ợc các quan hệ sau:
K
A
= J
A
=1.
J
B
= A ; K
A
= A.
J
C
= K
C
=A.B.
J
D
= A.B.C ; K
D
=A;
B ớc 2 Vẽ và mô phỏng.
1 Đặt linh kiện : Để tạo bộ đếm, ta cần 4 JK-FF (2 IC 7476), 2 cổng AND;
đồng thời cần nguồn xung tần số xác định Pulse đ a tới đầu vào kích; IC giải mã
7447 và LED 7 vạch để hiển thị kết quả.
Ta sẽ sử dụng IC giải mã 7447. Chú ý rằng, đầu ra của IC này tích cực ở
mức thấp, phù hợp với LED 7 vạch kiểu Anode. Có nghĩa là, khi đấu các đầu ra
của IC 7447 với LED, bình th ờng các chân này ở mức 5V, khi tín hiệu ra trên 1
chân nào đó =H, tín hiệu này qua 1 cổng đảo NOT bên trong của IC khiến tại đầu
ra của chân này thay vì mức H lại chuyển xuống mức L. Vì thế, sẽ làm sáng thanh
LED đ ợc nối với chân này.
Bộ đếm
IC giải
mã
7447
a
f
bg
ce
d
Xung
nhịp Ck