Знакомство с программой Micro-Cap

Знакомство с программой Micro-Cap

Micro-CAP — это одна из самых простых и популярнейших  программ   схематического анализа, является интегрированным аналого-цифровым имитатором и редактором электронных схем, предназначена для решения самых различных задач. Она позволит  заниматься моделированием  ученику старших классов, студенту колледжа, вуза.   В  первую очередь  можно   рекомендовать эту программу студентам электротехнических и радиотехнических специальностей, а также радиолюбителям и инженерам-разработчикам. Особенный интерес   симулятор  Micro-Cap  может представлять   у всех   желающих заниматься электроникой.

Пакет  Micro-CAP имеет удобный и интуитивно понятный графический  интерфейс. Немало важным является  и факт скромных требований к программно-аппаратным средствам ПК, зато её возможности как программы достаточно велики. Опытные пользователи смогут создавать собственные модели, а  начинающие могут сразу же начать работу с программой на основе готовых примеров, поставляемых с программой.

Интерфейс программы

Интерфейс пользователя состоит из полосы меню, панели инструментов и рабочей области. Полоса меню состоит из следующих компонент: меню  (File), меню редактирования (Edit), меню элементов схемы (Component), меню работы с окнами (Window), меню настройки программы (Options), меню анализа схем (Analysis), меню справки (Help).

Рисунок 1.

Панель меню – содержит перечень доступных меню в программе.

Заголовок окна – отображает информацию о версии продукта, открытом файле, названии редактируемой схемы.

Панель инструментов – содержит кнопки быстрого вызова наиболее используемых функций программы.

Кнопки управления окном – служат для выполнения стандартных операций над окном программы (сворачивание, разворачивание, закрытие).

Панель компонентов – служит для выбора компонентов, которые будут помещены на схему.

Редактор схем – окно основного режима работы программы.

Перечень  некоторых режимов работы редактора схем

	1.Выбор. Отдельный элемент выбирается щелчком мыши
	2.Ввод компонента
	3.Ввод текста
	4.Ввод ортогональных проводников
	5.Ввод диагональных  проводников
	1.Окна горизонтально
	2.Окна вертикально
	3.Окна каскадом
	4.Распахнуть на весь экран
	1.Размножение блока
	2.Повтор блока отражением
	3.Поворот блока
	4.Отражение вдоль оси Y
	5.Отражение вдоль оси X
	1.Показ схемного текста;
	2.Показ  текстовых атрибутов;
	3.Номера узлов;
	4.Узловые потенциалы;
	5.Связи выводов компонентов;

БАЗОВЫЕ ВОЗМОЖНОСТИ И ФУНКЦИИ MICRO-CAP.

ПРОСТЕЙШИЕ ЛОГИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ

В программе Micro-Cap имеется специальный набор базовых логических элементов.

Логические компоненты можно найти в разделе Digital Primitives/Standard Gates.

ANSI	Логический элемент	Таблица истинности
	И(AND)	Сигнал вх. 1 Сигнал вх. 2 Сигнал вых. 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1
	ИЛИ(OR)	Сигнал вх. 1 Сигнал вх. 2 Сигнал вых. 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1
	НЕ(INV)	Сигнал вх. 1 Сигнал вых. 0 1 1 0
	ПОВТОРИТЕЛЬ BUF	Сигнал вх. 1 Сигнал вых. 0 0 1 1
	И-НЕ штрих Шеффера (NAND)	Сигнал вх. 1 Сигнал вх. 2 Сигнал вых. 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 0
	ИЛИ-НЕ стрелка Пирса (NOR)	Сигнал вх. 1 Сигнал вх. 2 Сигнал вых. 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 1 0
	ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ (XOR)	Сигнал вх. 1 Сигнал вх. 2 Сигнал вых. 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 0
	ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ-НЕ (XNOR)	Сигнал вх. 1 Сигнал вх. 2 Сигнал вых. 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 1 1

Некоторые важные компоненты:

Компонент:	Назначение	Изображение
Component/Animation/Digital_Switch Электронный ключ (Digital Switch)	Позволяет пользователю в интерактивном режиме подавать на вход схемы электрический сигнал равный логическому нулю или единице.
Component/Animation/Digital_Led Светодиод(Digital Led)	Позволяет пользователю узнать состояние логической линии.

ПОСТРОЕНИЕ ПРОСТЕЙШИХ ЛОГИЧЕСКИХ СХЕМ

После запуска программы пользователь автоматически начинает работать с файлом новой схемы под названием circuit1.cir.

Чтобы осуществить моделирование, первоначально необходимо начертить схему в режиме графического ввода.

Задание . Построить схему  проверки  логического элемента  И:

Рисунок 1.

Этап 1.

ПОСТРОЕНИЕ СХЕМЫ

ü Для этого в меню  Component/Digital Primitives/Standard Gates выберите компонент And2, реализующий функцию логического «И» для двух входов.

ü С помощью мыши расположите его в нужном месте и щелкните левой клавишей мыши.

ü Появится диалоговое окно настройки свойств компонента, показанное на рисунке.

Рисунок 2. Свойства компонента And2

ü На данном этапе требуется выбрать тип временной модели элемента And2.

ü Установите TIMING_MODEL=D0_GATE (компонент с нулевой задержкой).

ü Для подачи на вход логического элемента уровней логического "ноля" и "единицы" выберите компонент Digital_Switch  из меню Component/Animation и расположите его перед элементом И слева.

ü Еще один такой компонент расположите  ниже первого, как показано на рис.2.

Рисунок 3.

ü Добавьте   на схему светодиод Component/Animation/ Digital_ LED.

ü Соедините  выводы элементов схемы проводниками.

Для этой процедуры на панели инструментов активной схемы имеются пиктограммы для ввода прямоугольных проводников   и диагональных проводников.

Замечание 1.

Для проверки целостности цепи есть несколько возможностей:

ü инструмент - Нумерация узлов для отображения номеров узлов на схеме – наличие «лишних» узлов будет означать некорректное соединение компонентов;

ü инструмент - Связи выводов компонентов для отображения на схеме точек соединений компонентов;

ü лишние проводники можно выделить мышью в режиме Выбор(Select Mode) и удалить клавишей Delete на клавиатуре.

Логические переключатели в нашей схеме (U4,U5), дают возможность задавать один из уровней: логический ноль (нижнее положение перемычки) и логическая единица (верхнее положение перемычки).

Светодиод (U2) в данной схеме выступает в качестве логического индикатора и позволяет определить логические состояния в узлах схемы. Увидеть работу этих компонентов мы сможем только при работе в режимах анализа.

Этап 2.

ПРОВЕДЕНИЕ АНАЛИЗА

ü выбрать из меню Analysis пункт Transient, для  перехода  в режим анализа переходных процессов.

ü в появившемся окне оставим параметры по умолчанию и нажмем кнопку «Run» .

Рисунок 4. Окно настроек.

На экране отобразится окно анализа с осциллограммой состояния узла.

Замечание 2.

Узловые потенциалы  - узловые потенциалы аналоговых узлов и логические состояния цифровых узлов в режиме по постоянному току (подсвечивается после проведения одного из видов анализа).

ü Выберите режим Окна вертикально на панели инструментов.

ü Включите режим  Узловые потенциалы  для отображения значений напряжения в узлах.

ü Последовательно нажимайте на  электронный ключ левой клавишей мыши (для того чтобы   анимировать  его работу). По каждому щелчку его состояние изменяется, причем изменяется и уровень выходного сигнала.

Рисунок 5.Окно наблюдения переходных процессов

ü Переберем  все возможные варианты,  для того чтобы убедиться, что индикатор загорится только в том случае, когда на оба входа логического элемента «И» поступят  единичные сигналы.

Замечание 2.

Приведенные «логические схемы» отличаются от привычных принципиальных схем, т.к. в них отсутствует привычная замкнутая цепь для тока. На самом деле реальная цепь будет иметь несколько иной вид, в ней будут присутствовать источник напряжения и заземление. Эти детали упрощены, так как не имеют отношения к принципу работы логической схемы.

В рассматриваемой схеме индикатор (светодиод) имеет один логический вывод, и он загорается при наличии высокого уровня напряжения. [1;стр.24]

Литература:

1.   Кардшев Г.А. Цифровая электроника на персональном компьютере. 

ElectronicsWorkbench и Micro-Cap. – М.: Горячая линия – Телеком, 2003.- 311 с.: ил.-(МРБ, 1263)

2.   Разевиг В. Д. Схемотехническое моделирование с помощью MICRO-CAP 7. – М.: Горячая линия-Телеком, 2003. – 368с.