Hardware Design

 

Hardware Design

 

 

Введение

 

Этот Hardware Design Project позволяет проверить следующие навыки и способности участников.

 

1. Участники должны спроектировать электрическую схему, основанную на предоставленных материалах.

 

2. Участники должны спроектировать Printed Circuit Board используя CAD Altium Designer.

 

3. Участники должны выполнить проект включая все его функции.

 

Описание проекта и заданий

 

a. Проектирование электрической схемы (Время: 2.5 ч, 1й день)

 

Требуется дополнить 4 схемы. Пожалуйста, дополните схемы в соответствии с требованиями. Используйте только те компоненты, которые указаны в списке. Вам могут понадобиться не все компоненты из списка.

Участникам запрещается пользоваться симуляцией.

Участники могут использовать data sheet , который находится на их персональном компьютере в папке Data sheet pack. Участникам не разрешается использовать распечатки, принесенные с собой, но они могут использовать предоставленные распечатки. Когда участник закончил проектирование схемы он сдает свое решение эксперту на листах Answer Sheets (стр. 16-19). Но этого нельзя делать раньше чем через час с начала соревнований. Затем участнику предоставляется готовая рабочая схема для переноса в Altium (схема отличается от указанной в заданиях). Участникам запрещается начинать трассировку PCB в этой части test project.

 

b. Проектирование Printed Circuit Board (Время: 2.5 ч)

 

Ÿ Спроектировать PCB с использованием CAD Altium Designer.

Ÿ Завершив проектирование, сохранить PCB Gerber file на диск в папку PCB Gerber file.

Ÿ Использовать минимальную толщину 0.3 мм для сигнальных дорожек и 0.5mm для силовых, минимальное расстояние между дорожками 0.3 мм.

Ÿ Размер платы 100 x 160 +/- 0.2 мм.

Ÿ Нельзя вносить изменения в процессе производства платы.

Ÿ На PCB не должно быть ни каких пометок, указывающих на участника.

Ÿ Компоненты необходимо расположить как показано на рис. 2 (стр. 20).

Ÿ Организовать полигон нулевого потенциала.

Ÿ Организовать полигон корпусной земли по периметру платы шириной 5мм.

Ÿ Разводку производить в слое Bottom, допускается делать перемычки в слое Top длиной не более 20 мм.

 

c. Собрать устройство (Время: 2.0 ч)

 

Ÿ Собрать PCB и проверить работоспособность.

 

 

Инструкции для участника

 

Эта схема представляет собой «лифт» для 10 этажей. В исходном состоянии семисегментный индикатор и светодиоды показывают этаж, на котором «лифт» находится в данный момент – 0 для первого этажа и 9 для десятого. Этаж, на который Вы хотите поехать, выбирается нажатием кнопки SW1-SW10, светодиоды загораются в соответствии с нажатой кнопкой выбранного этажа и продолжают гореть до нажатия на кнопку другого этажа.

 

Если выбранный этаж выше текущего, то семисегментный индикатор будет увеличивать свое значение. Если выбранный этаж ниже текущего, то семисегментный индикатор будет уменьшать свое значение. Во время движения индикатор мигает, десятичная точка работает в противофазе к основным сегментам индикатора. После достижения нужного этажа семисегментный индикатор горит постоянно, точка не горит.

Рис 1. Блок-диаграмма «лифта»

 

Схема #1

 

В соответствии с блок-диаграммой на рис. 1 спроектируйте 10-и входовый шифратор в соответствии с табл. 1. Вы можете использовать только следующие компоненты:

·         4532 IC x1

·         1N4148 диод x2

·         CD4071 x1

·         Резистор(ы)

 

 

SW	Q0	Q1	Q2	Q3
Нажат SW1	0	0	0	0
Нажат SW2	1	0	0	0
Нажат SW3	0	1	0	0
Нажат SW4	1	1	0	0
Нажат SW5	0	0	1	0
Нажат SW6	1	0	1	0
Нажат SW7	0	1	1	0
Нажат SW8	1	1	1	0
Нажат SW9	0	0	0	1
Нажат SW10	1	0	0	1

 

 

Таблица 1.

 

 

 

 

Схема №2

Обеспечить подключение семисегментного индикатора, дешифратора, компаратора и генератора, используя дополнительно 4069, CD4071, для отображения на индикаторе номера текущего этажа, первый этаж обозначается 0. Частота выходного сигнала генератора – 1Гц. Во время движения индикатор гаснет на полсекунды, десятичная точка работает в противофазе к основным сегментам индикатора. На данной схеме допускается не отображать подключение входов компаратора 74LS85.

 

 

 

 

7485

 

 

 

4069

 

 

Схема #3

 

В соответствии с блок-диаграммой на рис.1 спроектируйте схему защелки, используя 4069(1EA) и JK- триггер 4027(2EA).

 

 

4027

 

 

 

Схема #4

 

В соответствии с блок-диаграммой на рис.1 спроектируйте схему, используя микросхему компаратора 74LS85 и микросхему счетчика 4510 UP / DOWN COUNT таким образом, чтобы она считала вверх, если выбранный этаж выше текущего и вниз, если выбранный этаж ниже текущего. Подключить дешифратор 4028 для индикации выбранного этажа.

 

 

4510

 

 

 

 

Список компонентов

 

№	Наименование	Модель	Кол-во	Комментарий
1	IC-CMOS	CD4532,DIP-16	1
2	IC-CMOS	4027,DIP-16	2
3	IC- CMOS	4069, SMD-14	1
4	IC- CMOS	CD4071, DIP-14	1
5	IC- CMOS	4510,DIP-16	1
6	IC- CMOS	4028, DIP-16	1
7	IC-CMOS	4511, DIP-16	1
8	IC-TTL	К555СП1, DIP-16	1	Аналог 74LS85
9	IC-Timer	NE555, SMD-8	1
10	7-Segment	SC56-11SPWA	1	Аналог FND500
11	Resistor	330Ω, 1/4W	2
12	Resistor	3.9K, 1/4W	2
13	Resistor	4.7K, 1/4W	1
14	Resistor	10K, 1/4W	1
15	Resistor	56K, 1/4W	1
16	Resistor	100K, 1/4W	1
17	Resistor Network	1K, 8-pin	2	Вместо 5 и 7 выводного
18	Diode for Switching	1N4148	2
19	Capacitor for Electric	10uF/16V	1
20	Tact Switch	TS-1105	10
21	Light Emitting Diode	333HD(Red)	10
22	IC Socket	DIP-14	1
23	IC Socket	DIP-16	7
24	Terminal Block	CLL5.08-2P	1

 

 

Answer Sheet

 

Схема #1 - Шифратор

 

	шифр	Одобрение экспертом

 

 

 

Answer Sheet

 

Схема #2 – подключение семисегментного индикатора. Организация мигания индикатора и точки, используя дополнительно 4069, CD4071.

 

	шифр	Одобрение экспертом

 

 

 

Answer Sheet

 

Схема #3 - Защелка

 

	шифр	Одобрение экспертом

 

 

 

Answer Sheet

 

Схема #4 – Счетчик, компаратор и дешифратор индикатора выбранного этажа

 

	шифр	Одобрение экспертом

 

 

 

 

Top View

Рис 2.