Конструювання комп’ютерних вузлів засобами САПР.. Курсова робота з Інші. Робота № 523180

Перехід до торгівельного партнера Binance

Конструювання комп’ютерних вузлів засобами САПР.

Інформація про навчальний заклад

ВУЗ:

Національний університет Львівська політехніка

Інститут:

Не вказано

Факультет:

КН

Кафедра:

Кафедра електронних обчислювальних машин

Інформація про роботу

Рік:

2004

Тип роботи:

Курсова робота

Предмет:

Інші

Завантажити

Частина тексту файла (без зображень, графіків і формул):

Міністерство освіти і науки України Національний університет „Львівська політехніка” Кафедра електронних обчислювальних машин КУРСОВА РОБОТА на тему Конструювання комп’ютерних вузлів засобами САПР. Виконано: студент групи КІ-34 Сорокевич М.І. Перевірено: Сокіл О. М. Львів – 2004 Вступ Основною метою даної курсової роботи є розвиток навичок розробки схеми комп’ютерного пристрою, створення друкованої плати цього пристрою засобами системи автоматизованого проектування OrCad, а також ознайомлення із принципами розрахунку корпуса комп’ютерного блока. Зміст Завдання 4 1. Теоретична частина 5 1.1 Створення схеми в OrCad Capture 5 1.2 Створення друкованої плати в OrCad Layout 11 1.3 Тепловий розрахунок комп’ютерного блока 14 2. Практична частина 16 2.1 Розробка схеми 16 2.2 Розробка друкованої плати 16 2.3 Тепловий розрахунок комп’ютерного блока 19 Висновки 23 Завдання Створити схему, згідно із заданим варіантом, у системі OrCad Capture. На основі створеної схеми розробити друковану плату за допомогою програми OrCad Layout. Розрахувати тепловий режим комп’ютерного блока згідно із заданим варіантом. Варіант схеми для завдань 1 і 2 (dialoff4ab_sch) зображено на рисунку 1. Варіант для завдання 3 ( розрахунок теплового режиму комп’ютерного блоку ) подано у таблиці 1. Рис.1. Задана схема Варіант для розрахунку теплового режиму Таблиця 1 № L, мм B, мм H, мм ε tc, град Р, Вт δ, δв, δн, мм εз 99 360 300 120 0,94 40 75 12 0,8 1.Теоретична частина 1.1 Створення схеми у середовищі OrCad Capture Система автоматизованого проектування OrCAD Capture призначена для створення проекту, частина якого може бути задана у вигляді принципової схеми, а інша частина - на мові високого рівня VHDL. Крім того, з оболонки OrCAD Capture запускаються програми моделювання аналогових, цифрових та змішаних аналогово-цифрових пристроїв Pspiee та параметричної оптимізації PSpiee Optimizer. При створенні проекту відповідно до його типу автоматично завантажуються необхідні бібліотеки компонентів (пізніше їхній перелік можна змінити вручну), при цьому для всіх спеціалізованих проектів можлива передача інформації в програму OrCAD Layout для створення друкованих плат (ДП).При створенні принципових схем проекту необхідна інформація відшукується в убудованій базі даних, що поставляється разом із системою й поповнюється користувачами. Для початку запускаємо середовище OrCad Capture. Усі роботи із компонентами інтерфейсу є стандартними. Рис.1.1.Загальний вигляд інтерфейсу OrCad Capture Для створення нового проекту виконується команда File>New Project, після чого в діалоговому вікні, що відкрилося. на рядку Name указується ім'я проекту , а на рядку Location - ім'я підкаталогу розташування проекту (при цьому для перегляду файлової структури зручно користуватися кнопкою Browse). Далі в середній частині цього вікна вибирається тип проекту. Рис.1.2. Діалогове вікно створення нового проекту Після натискання кнопки ОК, з’являється вікно, зображене на рис.1.1. Щоб розмістити елементи на робоче поле, необхідно вибрати піктограму Place Part, після чого з’являється меню підключення бібліотек компонентів(якщо створюється новий проект),або(якщо редагується вже існуючий проект) меню із заздалегідь підключеними бібліотеками елементів. Рис.1.3. Підключення бібліотек компонентів. За допомогою кнопки Add Library вибираємо необхідні нам бібліотеки елементів. Рис.1.4. Вибір компонентів. Вибираємо потрібний елемент та розміщуємо його на робочому полі. Якщо у стандартній бібліотеці немає необхідного для нас елементу то його можна створити за допомогою редактора бібліотек. Робиться це наступним чином: File->New->Library. Потім вибираємо пункт меню Design->New Part, з’являється вікно властивостей. Рис.1.5. Вибір компонентів. Після натискання кнопки ОК, відкривається вікно редактора елемента. Рис.1.6. Вікно редагування компонентів - новий компонент. За допомогою набору стандартних інструментів створюємо елемент. Після створення і збереження елементу, його можна використовувати у схемах. Рис.1.7. Вікно редагування компонентів - новий компонент. Після створення схеми в системі OrCad Capture, готуємося до продовження проектування в середовищі OrCad Layout, але перед цим виконаємо ще низку дій. Перш ніж безпосередньо перейти до проектування плати, необхідно створити файл зв’язків (*.mnl) та виконати перевірку схеми на наявність помилок. Для продовження проектування після створення схемного опису проекту виконується команда Tools>Create Netlist менеджера проектів. При виконанні моделювання за допомогою OrCAD PSpice ця команда завантажується автоматично; для передачі даних у програму розробки ДП OrCAD Layout й інші (усього передбачене складання списку з'єднань приблизно в 40 форматах, обираних користувачем) ця команда виконується вручну, попередньо виділивши ім'я проекту в менеджері проектів. Але для початку виконуємо перевірку правильності з’єднання провідників із елементами схеми за допомогою команди Tools>Design Rules Check Рис.1.8. Діалогове вікно Design Rules Check. За допомогою матриці перевірки з’єднань(ERC Matrix) встановлюємо правила визначення помилок. Завдяки цій матриці проектант має змогу встановити, або заборонити підключення одних провідників до інших. Рис.1.9. Матриця перевірки з’єднань. Після успішної перевірки схеми , створюємо список елементів Tools>Create Netlist. Рис.1.10. Вікно створення списку елементів. Одержуємо файл *.mnl який згодом використаємо для розробки друкованої плати. 1.2 Створення друкованої плати в OrCad Layout Перед розробкою плати необхідно кожному елементу поставити у відповідність корпус. Для цього відкриваємо OrCad Layout і відкриваємо Library Manager (Tools->Library Manager) і шукаємо у бібліотеці відповідний корпус. Потім у редакторі Capture ставимо у відповідність кожному елементу його корпус(виділяємо елемент, вибираємо пункт меню Edit Properties і у закладці PCB Footprint ставимо назву відповідного корпусу) . Тепер можна розпочинати роботу над розробкою друкованої плати. Завантажуємо OrCAD Layout, виконуємо команди File>New. Спочатку запитується ім'я технологічного шаблона ДП (розширення імені файлу *.ТСН або *.TPL). Потім — ім'я файлу списку з'єднань *.MNL. На закінчення вказується ім'я файлу створюваної ДП *.МАХ . Рис.1.11. Вікно завантаження технологічного шаблона ДП. Рис.1.12. Вікно завантаження списку з'єднань. Рис.1.12. Вікно збереження друкованої плати. У процесі завантаження списку з'єднань для кожного символу схеми в бібліотеках корпусів компонентів *.LLB (Footprint Libraries) відшукується відповідний корпус. Якщо в процесі завантаження списку з'єднань виявлений компонент, що не має посилань на його корпус, то виводиться діалогове вікно (мал. 3, а) для його визначення. Після натискання на панель Link existing footprint to component (Укажіть ім'я існуючого типового корпуса) відкривається діалогове вікно (мал. 3, б), у якому вибирається ім'я бібліотеки й потім ім'я корпуса, зображення якого проглядається в правій частині вікна. Технологічні шаблони (Technology templates, файли з розширенням імені *.ТСН або *.TPL) містять початкову інформацію про ДП: зазори й сітка трасування, дані про контактні площадки (КП) і перехідних отворах ( ПО) і т.п. Надалі всі ці установки можна змінити окремо або завантажити новий шаблон після створення ДП. У результаті завантаження технологічного шаблона в поточний проект вносяться наступні зміни: завантажуються стратегії розміщення компонентів і трасування провідників, заміщаючи попередні дані; установлюється нова структура шарів ДП; змінюються розміри кроків всіх сіток: змінюються параметри всіх контактних площадок, виводів компонентів і ПО. Після перевірки на помилки відкривається вікно, де показані елементи, з’єднані між собою. Розміщення компонентів виконується в OrCAD Layout вручну, по черзі вибираючи, переміщаючи, повертаючи й переміщаючи компоненти на поверхні зовнішнього шару ПП і переміщаючи пленарні компоненти на протилежну сторону. В автоматичному або інтерактивному режимах розміщення компонентів виконується по командах Auto>Place. По команді Auto>Place>Board виконується автоматичне розміщення компонентів на всієї ДП. Авторозміщення виконується за кілька проходів (до 11) відповідно до правил, створюваним по команді Options>Placement Strategy. Редагування окремого параметра одного із проходів трасування або всіх його параметрів виробляється щиглик лівою кнопкою миші при розташуванні курсору в окремого осередку таблиці або на рядку з ім'ям проходу розміщення. Додатково по команді Options>Place Settings, задаються параметри стратегії авторозміщення компонентів, виконуваного по командах Auto>Place>Board й Auto>Place>Matrix Place. Рис.1.13. Екран програми Layout 1.3 Тепловий розрахунок комп’ютерного блока Частина 1: Розрахунок температури корпуса При нормальному атмосферному тиску, для корпуса із розмірами L х В х Н, зв'язок між потужністю Р і середньою температурою перегріву поверхні корпуса виражається рівністю: P= (tk ( k де: (tk = tк - tс — температура перегріву; tк — температура корпуса; tс— температура навколишнього середовища; (k — теплопровідність від корпуса в середовище, Вт/град. Теплопровідність корпуса визначається як сума теплопроідностей верхньої, нижньої і бокових стінок: (к=(кв+(кн+(кб; (к=(вSв+(нSн+(бSб де: (в, (н, (б — повні коефіцієнти тепловіддачі верхньої, нижньої і бокових стінок корпуса відповідно, Вт/(м2 град); Sв, Sн, Sб - площа верхньої, нижньої та бокових стінок корпуса відповідно, м2. Повний коефіцієнт тепловіддачі (і;-й поверхні рівний сумі конвективного коефіцієнта (кі і коефіцієнта теплообміну випромінювання (ві: (і = (кі + (ві Коефіцієнт теплообміну випромінювання: (ві = εвіf(tк, tс), де: f(tк, tс) — функція температури одиночного блоку, рівна: εві — приведена степінь чорноти і-ї поверхні. Значення коефіцієнтів (ік визначаються по формулам: а) Для горизонтальної поверхні, що розсіює тепловий потік вверх: де: lmin — менший розмір поверхні корпуса, м; А2 —коефіцієнт, що залежить від фізичних параметрів повітря, значення якого береться із довідкового матеріалу. tm — температура у приграничному шарі корпус - середовище, використовується для визначення коефіцієнта А2 і приблизно визначається як середнє арифметичне температур корпуса і середовища: tm=0.5(tk+tc); b) Для горизонтальної поверхні, що розсіює тепловий потік вниз: с) Для вертикальної поверхні висотою Н, м: Задавшись температурою (tкі, на основі вище описаного ходу обчислень, вираховують Р1. Таким чином координати першої точки теплової характеристики є (Р1;(tk1). Аналогічним чином, задавшись другим значенням температури корпуса tk2, знаходимо тепловий потік P2, що розсіюється корпусом при температурі (tk2, отримавши координати другої точки теплової характеристики корпуса (Р2; (tk2). Третьою точкою служить початок координат. Дальше по цим точкам будують графік теплової характеристики корпусу P=f((tk). За допомогою цього графіка знаходять для заданої потужності Р перегрів корпуса (tk1. Частина 2: Розрахунок температури нагрітої зони При нормальному атмосферному тиску, для корпуса із розмірами 1 х b х h, зв'язок між потужністю Р і середньою температурою перегріву нагрітої зони виражається рівністю: P= (tз (з, де: (tз = tз - tк — температура перегріву; tз — середня температура нагрітої зони; tc — температура навколишнього середовища; tк — температура корпуса; (з — теплопровідність від нагрітої зони до корпусу, Вт/град. Теплопровідність нагрітої зони визначається формулою: (з = (зк + (зв; (зв = (злSз: (зк = (бзS бз +( взS вз +( нзS нз; S в, S н, S б — площа відповідно верхньої, нижньої та бокових стінок нагрітої зони, м2; ((бз, ( вз, ( нз —коефіцієнт тепловіддачі конвекції, відповідно для бокової, верхньої та нижньої частини нагрітої зони. Коефіцієнт теплообміну випромінювання: ( нз= εзвf(tз,tk), Езв – приведена степінь чорноти зони. Sз — сумарна площа поверхні нагрітої зони. (м2) Коефіцієнт тепловіддачі конвекції для верхньої частини поверхні нагрітої зони: А5 —коефіцієнт, що залежить від температури , значення якого береться із довідкового матеріалу. tm = 0.5(tз+tк); Коефіцієнт (нз визначається по формулі: (нз =(f /(в де: (f — коефіцієнт теплопровідності повітря при температурі tm, береться із довідкового матеріалу.Коефіцієнт (бз визначається по формулі: (бз = 0,5((вз +(нз) Далі розрахунок проводиться як при тепловому розрахунку температури корпуса комп'ютера. 2.Практична частина 2.1 Розробка схеми Рис 2.1. Загальний вигляд схеми 2.2 Розробка друкованої плати Рис 2.2. Загальний вигляд друкованої плати Рис 2.3. Шар друкованих провідників (верх). Рис 2.4. Шар друкованих провідників (низ). Рис 2.5. Зображення корпусів Рис 2.6. Зображення отворів 2.3 Тепловий розрахунок L, мм B, мм H, мм ε tс, °С P, Вт (, мм εз 360 300 120 0,94 40 75 12 0,8 Частина 1: Розрахунок температури корпуса Задамось температурою. (tk1 = Р/(9 Sk) Знайдемо загальну площу поверхні: Sk = 2(0,36*0,3 + 0,36*0,12 + 0,3*0,12) = 0,3744м2 (tk1=Р/(9 Sk)= 75/(9*0,3744) = 22,3°С tk1 = 62,3°С tm=0.5(62,3+40)=51,1(C А2 вибираємо рівним 1,32 Конвективні коефіцієнти: Повні коефіцієнти тепловіддачі: (в = 7,27+ 6,34 = 13,61 (н = 7,27+ 3,42 = 10,69 (б = 7,27+ 4,88 = 12,15 Sв = Sн = 0,108 м2 Sб = 0,1584 м2 (к = 13,61·0,108 + 10,69·0,108 + 12,15·0,1584 = 4,55 P1 = 22,3 · 4,55 = 101,47 Вт Задамось температурою (tk2=(tk1·P/P1=22,3(C ·75/101,47 = 16,48(C (tk2 = 56,48(C) tm = 0,5(56,48+40) = 48,24(C А2 вибираємо рівним 1,33 (в= 7,08+5,79 = 12,87 (н = 7,08+3,12 = 10,2 (б = 7,08+4,45 = 11,53 Sв = Sн = 0,108 м2 Sб = 0,1584 м2 (к = 12,87·0,108 + 10,2 ·0,108 + 11,53·0,1584 = 4,32 P2 = 16,48· 4,32 = 71,19 Вт Теплова характеристика корпуса буде мати вигляд: За тепловою характеристикою корпуса, для заданої потужності, визначаємо температуру перегріву корпуса, яка рівна: (tк = 17,1 °С Звідки знаходимо температуру корпусу: tк = (tк + tc =17,1 + 40 = 57,1 °С Частина 2: Розрахунок температури нагрітої зони Розміри нагрітої зони: l = 0,36 – 0,012 = 0,348 м b = 0,3 – 0,012 = 0,288 м h = 0,12 – 2*0,012 = 0,096 м Sз= 2[0,096*(0,348 + 0,288) + 0,348*0,288] = 0,3226 м2 (tз1 = Р/(9Sз) = 75/(9*0,3226) = 25,83 °С tз1 = 57,1 + 25,83 = 82,93°С tm = 0.5(82,93 + 57,1) = 70,02 °С (f – Коефіцієнт теплопровідності: (f=0,0297 Вт/м2град А5=0,57 (нз =0,0297 / 0,012 = 2,475 (бз = 0,5(6,64+2,475) = 4,56 (зк = 4,56*2*0,096(0,348+0,288) + 6,64*0,348*0,288 + 2,475*0,348*0,288 = 1,47 (зв = 7,33 * 0,3226 = 2,37 (з = 1,47 + 2,37 = 3,84 Р1 = 25,83 * 3,84 = 99,19 Вт (tз2=(tз1Р/P1 = 25,83 * 75 / 99,19 =19,53°С tз2=57,1 + 19,53 = 76,63 °С tm =0.5(76,63 +57,1) = 66,87 °С (f=0.0296 Вт/м2град А5 = 0.572 (нз = 0.0296/0.012 = 2,47 (бз = 0,5(3,5 + 2,47) = 2,98 (зк = 2,98*2*0,096*(0,348+0,288)+ 3,5*0,348*0,288 + 2,47*0,348*0,288 = 0,96 (зв = 7,13*0,3226 = 2,3 (з = 2,3+0,96 = 3,26 Р2 =19,53*3,26 = 63,66 Вт Теплова характеристика нагрітої зони приведена нижче. За тепловою характеристикою нагрітої зони, для заданої потужності , визначаємо температуру перегріву, яка рівна: (tз = 21,5°С Звідки знаходимо температуру нагрітої зони: tз = tк + (tз =57,1+21,5 = 78,6°С Висновки: Виконуючи дану курсову роботу, я освоїв програмний пакет для конструювання комп’ютерних вузлів OrCAD. Я навчився створювати комп’ютерні схеми за допомогою програми OrCAD Capture та на їх основі розробляти друковані плати за допомогою програми OrCAD Layout. А також навчився виконувати тепловий розрахунок герметичного комп’ютерного блоку.

Курсова робота Інші

31.03.2013 22:03-

Коментарі

Ви не можете залишити коментар. Для цього, будь ласка, або зареєструйтесь.

Ділись своїми роботами та отримуй миттєві бонуси!

Маєш корисні навчальні матеріали, які припадають пилом на твоєму комп'ютері? Розрахункові, лабораторні, практичні чи контрольні роботи — завантажуй їх прямо зараз і одразу отримуй бали на свій рахунок! Заархівуй всі файли в один .zip (до 100 МБ) або завантажуй кожен файл окремо. Внесок у спільноту – це легкий спосіб допомогти іншим та отримати додаткові можливості на сайті. Твої старі роботи можуть приносити тобі нові нагороди!

поділитись