Автоматизація системного проектування

ЗМІСТ

Введення

Завдання 1.Автоматізація системного проектування

1.1 Вирішити задачу про призначення (Угорська метод)

1.2 Вирішити задачу лінійного програмування, використовуючи табличний симплексний метод

Завдання 2. Імітаційне моделювання. Мережі Петрі

2.1 Побудувати імітаційну модель гнучкого виробничого модуля

Завдання 3. Методи постановки завдань і алгоритми автоматизованого проектування засобів обчислювальної техніки

3.1 Вибрати схему електричну принципову

3.2 Провести формалізацію і, використовуючи два алгоритми (послідовно-групової та алгоритм Штейнберга), провести розміщення мікросхем на друкованій платі

3.3 Проаналізувати отримані результати і зробити висновки про ефективність використаних алгоритмів

Література

Введення

Сучасний рівень розвитку обчислювальних засобів характеризується широким застосуванням методів і алгоритмів автоматизованого проектування. У цих умовах підготовка фахівців, здатних визначати завдання спрямовані на скорочення часу проектування і впровадження електронної техніки в режимі безперервного нарощування темпів виробництва є необхідний актуальною.

У курсі "Основи автоматизованого проектування засобів обчислювальної техніки" вивчаються методи, алгоритми та основні підходи до проектування сучасних обчислювальних засобів. Дисципліна базується на матеріалі курсів «Вища математика», «Програмування», «Чисельні методи» і ін Методи постановки та вирішення завдань автоматизації широко використовують апарат теорії графів і математичного програмування. Найбільшою складністю при вивченні даної дисципліни є багатоплановість розглянутого матеріалу, сполуки абстрактних понять і моделей з практичною спрямованістю цих моделей для вирішення різноманітних завдань проектування.

Мета роботи - вивчення матеріалу, які спрямовані на закріплення і поглиблення теоретичних знань, формування практичних навичок методів та алгоритмів розробки обчислювальних засобів щодо завдань автоматизації проектування.

Завдання 1.

Автоматизація системного проектування

1.1 Вирішити задачу про призначення (Угорська метод)

ГПМ установки НЕ на ПП складається з 4-х од. автоматичного технологічного обладнання, кожна з яких може встановлювати на плату 4 типи НЕ з різною ефективністю.

1 АТО встановлює 1 тип НЕ з ефективністю 3, 2 тип - з ефективністю 2, 3 тип - з ефективністю 6, 4 тип з ефективністю 7.

2 АТО встановлює 1 тип НЕ з ефективністю 2, 2 тип - з ефективністю 3, 3 тип - з ефективністю 4, 4 тип з ефективністю 5.

3 АТО встановлює 1 тип НЕ з ефективністю 1, 2 тип - з ефективністю 6, 3 тип - з ефективністю 2, 4 тип з ефективністю 5.

4 АТО встановлює 1 тип НЕ з ефективністю 2, 2 тип - з ефективністю 4, 3 тип - з ефективністю 4, 4 тип з ефективністю 10.

Розподілити типи НЕ по АТО за принципом «одне АТО - один тип» таким чином, щоб сумарна ефективність була максимальною.

Рішення:

Угорський метод є одним з найцікавіших і поширених методів вирішення транспортних завдань. Основна ідея цього методу була вперше висловлена ​​угорським математиком Є. Егерваві (звідси і назва цього методу) набагато раніше виникнення теорії лінійного програмування.

Складемо матрицю завдання:

Попередній етап.

Знаходимо максимальний елемент першого стовпця - 3. Віднімаємо з нього всі елементи цього стовпчика. Аналогічно для отримання другого, третього і четвертого стовпців нової матриці забираємо всі елементи цих стовпців від 6, 6 і 10 відповідно. Отримаємо матрицю С ^'(C' ~ C).

Оскільки в кожному ряду З ^'крім другого є нуль, тому віднімаємо лише мінімальний елемент другого ряду (1) від усіх елементів цього ряду і отримуємо матрицю З _{0 ~} ^С' і на цьому процес приведення матриці закінчується.

(+) + +

Далі шукаємо і відзначаємо знаком '*' незалежні нулі в З _0, починаючи з першого ряду.

Перша ітерація. Перший етап

Виділяємо знаком «+» перший, другий і четвертий стовпець матриці З _о, які містять 0 *.

Переглянемо невиділений третій стовпець, знаходимо в ньому невиділений нуль I З ₄₃ = 0, відзначаємо його штрихом і виділяємо знаком «+» перший ряд.

Шукаємо мінімальний елемент у невиділений частині матриці З _о (тобто елементи, які знаходяться у стовпцях і рядах, не позначених знаком «+»).

Друга ітерація. Перший етап

Переглядаючи всі невиділені елементи, знаходимо серед них невиділений нуль I З ₁₂ = 0, відзначаємо його знаком штрих і переходимо до другого етапу.

+ +

Другий етап. Починаючи з елемента I З ₁₂ = ^0, будуємо ланцюг рухаючись від нього по стовпцю. Знаходимо нуль із зірочкою I З ₁₁ = 0 *, далі рухаючись по першому ряду і знаходимо 0 (I З _13).

Таким чином, ланцюг побудована 0 _'21 -0 ^* _{11 -} 0' _13. Замінюємо штрих на зірочку і скорочуємо зірочки над парними елементами ланцюга, а так само всі знаки виділення стовпців і рядів. Після цієї ітерації кількість незалежних нулів (0 *) стало дорівнювати 4 (розмірності матриці З) і тому алгоритм закінчує роботу.

Шукані елементи призначення відповідають позиціям незалежних нулів матриці З _з (тобто) * 0.

Відповідне значення цільової функції:

F = C12 + C23 + C31 + C44 = 2 + 6 + 6 + 10 = 24.

1.2 Вирішити задачу лінійного програмування, використовуючи

табличний симплексний метод

Підприємству необхідно випустити 2 види виробів (Р1; Р2). Є 3 види верстатів (Т1; Т2; Т3), кожен з яких може обробляти вироби всіх видів.

Тривалість обробки

на верстаті 1-го типу виробів 1-го типу 4 одиниці

на верстаті 2-го типу виробів 1-го типу 1 одиниця

на верстаті 3-го типу виробів 1-го типу 1 одиниця

на верстаті 1-го типу виробів 2-го типу 0 одиниць

на верстаті 2-го типу виробів 2-го типу 2 одиниці

на верстаті 3-го типу виробів 2-го типу 4 одиниці

Дохід від реалізації вироби першого типу складає 6 одиниць, другого типу - 6 одиниць.

Запас потужності (робочий час верстата) 1-про типу - 20 одиниць, 2-го типу 37 одиниць, 3-го типу - 40 одиниць.

Скласти такий план завантаження верстатів, при якому собівартість випуску продукції буде мінімальною.

Рішення

Симплекс-метод був розроблений і вперше застосований для вирішення завдань в 1947 р. американським математиком Дж. Данцигом. Симплекс метод належить до числа аналітичних методів вирішення основного завдання лінійного програмування.

Складемо лінійні рівняння для вирішення завдання.

F (x) = 6х ₁ + 6 х ₂ → max - цільова функція.

де х ₁ - кількість виробів Р1;

х ₂ - кількість виробів Р2.

Рівняння обмежень:

4 х ₁ ≤ 20;

х ₁ + 2 х ₂ ≤ 37;

х ₁ + 4 х ₂ ≤ 40.

Знайдемо найбільше значення лінійної функції

F = 6 x ₁ + 6 x ₂

при наступних обмеженнях

Нам необхідно знайти початкове опорне (абсолютно довільне) рішення для вихідної функції, яке б задовольняло системі накладених обмежень. Далі, застосовуючи симплекс таблиці, ми будемо отримувати рішення, при яких значення функції буде, як мінімум, не спадати. І так до тих пір, поки не досягнемо оптимально рішення, при якому функція досягає свого максимуму. Якщо, звичайно, розглянута нами лінійна функція володіємо максимальним значенням при заданій системі обмежень. Перед застосуванням симплекс таблиць, необхідно перетворити систему лінійних обмежень і розглядається нами функцію до цілком певного виду.

Вільні члени системи обмежень позитивні. Виконано одне з необхідних умов застосування симплекс методу.

До лівої частини нерівності 1 системи обмежень додаємо неотрицательную змінну x _3, тим самим ми перетворимо нерівність 1 в рівність.

До лівої частини нерівності 2 системи обмежень додаємо неотрицательную змінну x _4, тим самим ми перетворимо нерівність 2 в рівність.

До лівої частини нерівності 3 системи обмежень додаємо неотрицательную змінну x _5, тим самим ми перетворимо нерівність 3 в рівність.

Введені нами змінні мають цілком конкретний фізичний зміст, безпосередньо пов'язаний з умовою нашого завдання.

4 x ₁ + x ₃ = 20

x ₁ + 2 x ₂ + x ₄ = 37

x ₁ + 4 x ₂ + x ₅ = 40

Система обмежень приведена до канонічного виду, тобто всі умови системи представляють собою рівняння. Виконано ще одна з необхідних умов застосування симплекс методу.

Визначимося з початковим опорним рішенням. Наявність одиничного базису в системі обмежень дозволяє легко знайти початкове опорне рішення. Розглянемо докладніше.

Змінна x ₃ входить в рівняння 1 з коефіцієнтом 1, а в інші рівняння системи з коефіцієнтом нуль, тобто x ₃ - базисна змінна.

Змінна x ₄ входить в рівняння 2 з коефіцієнтом 1, а в інші рівняння системи з коефіцієнтом нуль, тобто x ₄ - базисна змінна.

Змінна x ₅ входить в рівняння 3 з коефіцієнтом 1, а в інші рівняння системи з коефіцієнтом нуль, тобто x ₅ - базисна змінна.

Змінні, які не є базисними називаються вільними змінними. Прирівнявши вільні змінні нулю в отриманий системі обмежень ми отримаємо початкове опорне рішення.

X _поч = (0, 0, 20, 37, 40)

Повернемося до розгляду функції F.

F = 6 x ₁ + 6 x ₂

Лінійна функція F не містять базисних змінних.

Для складання початковій симплекс таблиці ми виконали всі умови.

У процесі подальших перетворень можливі два випадки. Якщо в симплекс таблиці, на якому то кроці, ми отримаємо рядок F складається з позитивних елементів, це буде означати, що ми знайшли оптимальне рішення. В іншому випадку функція не обмежена.

При складанні вихідної симплекс таблиці, коефіцієнти при змінних функції F записуються з протилежними знаками, а вільний член зі своїм знаком.

За провідний виберемо стовпець 1, так як -6 найменший елемент в F рядку. Елемент F рядки, що належить стовпцю вільних членів не розглядаємо.

За провідну виберемо рядок 1, так як відношення вільного члена до відповідного елементу вибраного стовпця для 1 рядка є найменшим. Зверніть увагу, що ставлення ми обчислюємо тільки для позитивних елементів стовпця 1.

Розділимо елементи рядка 1 на 4.

Від елементів рядка 2 віднімає відповідні елементи рядка 1.

Від елементів рядка 3 віднімає відповідні елементи рядка 1.

Від елементів рядка F віднімає відповідні елементи рядка 1, помножені на -6.

За провідний виберемо стовпець 2, так як -6 найменший елемент в F рядку. Елемент F рядки, що належить стовпцю вільних членів не розглядаємо.

За провідну виберемо рядок 3, так як відношення вільного члена до відповідного елементу вибраного стовпця для 3 рядки є найменшим. Звернемо увагу, що ставлення ми обчислюємо тільки для позитивних елементів колонки 2.

Розділимо елементи рядка 3 на 4.

Від елементів рядка 2 віднімає відповідні елементи рядка 3, помножені на 2.

Від елементів рядка F віднімає відповідні елементи рядка 3, помножені на -6.

На підставі F рядка отриманої симплекс таблиці, випишемо вираз функції

F = 165 / 2 до 9 / 8 x ₃ -3 / 2 x ₅

Враховуючи, що всі x _i ≥ 0 по умові завдання, найбільше значення функції одно вільному члену 165 / 2.

Іншими словами, з огляду на правило формування симплекс таблиці, критерієм отримання оптимального рішення є відсутність негативних елементів у рядку F (вільний член може бути негативним). Що ми безпосередньо й отримали.

Тепер можемо записати відповідь.

Відповідь:

X _опт = (5, 35 / 4, 0, 29 / 2, 0)

Значення функції: F = 165 / 2

Завдання 2. Імітаційне моделювання. Мережі Петрі

2.1 Побудувати імітаційну модель гнучкого виробничого

модуля

Вважаємо, що кожний компонент R 1, R 2, Ст1, Ст2 завантажені тільки однією деталлю. Елементи модуля виконують свої операції незалежно один від одного, R 1 (R 2) починає свої транспортування коли на одному з конвеєрів є деталь. Побудувати імітаційну модель ГПМ.

Рішення

Імітаційні моделі. Основними вимогами до імітаційних моделей ГВС є адекватність моделі, максимальна наближеність алгоритмів до методології об'єктного програмування і універсальність, як можливість подання всієї множини дискретних станів системи. Використання в імітаційному моделюванні мереж Петрі, як найбільш універсального і часто зустрічається методу формалізації імітаційних моделей, в більшості випадків, обмежено побудовою нескладних циклічних моделей для роботизованих комплексів і гнучких виробничих модулів (ГВМ) з доступним для огляду кількістю стану системи. Спроби створення моделей для більш складних систем - гнучких виробничих ділянок і комплексів з різним складом численного основного і допоміжного обладнання, широким спектром номенклатури деталей обмежує область застосування апарата мереж Петрі у виді великої кількості дискретних станів ГВС, складності і множинності мережевих структур.

Прикладом системи що дозволяє управляти ДПС може служити пакет моделювання FMSim. Він дозволяє розміщати в різних позиціях планування будь-яку кількість гнучких виробничих систем, транспортних систем, складів і будувати моделі розкладів для різних компонувань. При моделюванні ГВС даним образом можна виділити наступні особливості:

1) за рахунок властивості масштабування мережі в часі з'являється можливість аналізу стану всіх об'єктів на будь-якому розрізі мережі;

2) можливість створення мереж будь-якої складності і розмірності, як функції від часу і кількості полюсів мережі, що представляють собою ЄП;

3) можливість моделювання на вже створеній мережі в межах будь-яких інтервалів часу, з різних, цікавлять проектанта подій;

4) можливість оцінки розкладів роботи ГВС;

5) максимальна наближеність логіки синтезу мереж до логіки побудови програмного забезпечення;

6) можливість використання модульної структури програмного забезпечення процесу моделювання.

Послідовність взаємодії елементів:

1. Переміщення деталі з конвеєра Н1 роботом-маніпулятором R 1 і перенесення на верстат Ст1.

2. Переміщення деталі від верстата Ст1 до верстата Ст2 роботом-маніпулятором R 2.

3. Переміщення деталі від Ст2 на конвеєр Н2 роботом-маніпулятором R 2.

4. Отримання мітки про закінчення виконанні операцій з переміщення деталі.

5. Відновлення процесу переміщення деталей від конвеєра Н1 до конвеєра Н2.

Будуємо імітаційну модель необхідного прямого управління (Рис.1).

Рис.1. Імітаційна модель необхідного прямого управління

Мережа Петрі, яка забезпечує необхідне пряме управління показана на малюнку. Зрозуміло, що в місці р ₁ не може накопичиться більше однієї деталі, за будь-яких переходах системи. T _0, t _1, t ₂ - час переходів системи. Система безпечна, тому що операції не виконуються паралельно. Тільки після виходу деталі на конвеєр - починається обробка наступної деталі. Хоча було б раціонально використовувати обробку на верстаті Ст1 і паралельно з нею вести обробку іншої деталі на верстаті Ст2. При цьому збільшилася б продуктивність випуску деталей. Тоді послідовність операцій була б така:

1. Переміщення деталі від конвеєра H 1 до верстата Ст1 роботом R 1.

2. Переміщення деталі від верстата Ст1 до верстата Ст2 роботом R 2.

3. Отримання мітки на переміщення наступної деталі від конвеєра H 1 до верстата Ст1 роботом R 1.

4. Переміщення деталі від верстата Ст2 до конвеєра Н2 роботом R 1.

5. Отримання мітки на переміщення роботом R 2 деталі від верстата Ст1 до верстата Ст2.

Але за умовою завдання система завантажена однією деталлю.

Завдання 3. Методи постановки завдань і алгоритми автоматизованого проектування засобів обчислювальної техніки

3.1 Вибрати схему електричну принципову

Вибираємо схему

Рис.2. Принципова електрична схема пристрою

3.2 Провести формалізацію і, використовуючи два алгоритми (послідовно-групової та алгоритм Штейнберга), провести розміщення мікросхем на друкованій платі.

На етапі конструкторського проектування вирішуються питання, пов'язані з компонуванням елементів логічної схеми в модулі, модулів в осередки, осередків у панелі і т.д. Ці завдання в загальному випадку тісно пов'язані між собою, і їх рішення дозволяє значно скоротити витрати і трудомісткість зазначеного етапу в системах автоматизованого проектування. Зазвичай завдання компонування розглядаються як процес прийняття рішень у певних або невизначених умовах, в результаті виконання якого частини логічної схеми розташовуються в конструктивних елементах і-го рівня, а ці елементи розміщуються в конструктивних елементах (i +1)-го рівня і т.д. , причому розташування виконується з оптимізацією за обраним критерієм.

Електричні схеми РЕА в загальному випадку являють собою конструктивно закінчені частини вищого рівня, що складаються з елементів більш низького конструктивного рівня відповідно обраному критерію. Основним критерієм об'єднання є критерій електромагнітотепловой сумісності елементів більш низького рівня.

Такими критеріями можуть бути:

- Мінімум типів конструктивно закінчених частин;

- Щільність компонування, мінімум з'єднань між пристроями;

- Простота діагностики та ін

Основним етапом при вирішенні конструкторських завдань служить перехід від неформальної постановки до формалізованому завданням. В цілому цей етап являє собою виділення списку кіл з принципової схеми ЕА.

Список кіл формується у вигляді текстового файлу з обов'язковим перерахуванням всіх з'єднань такого вигляду:

<Назва елемента> <Номер контакту> <Назва елемента> <Номер контакту> ...

У результаті утворюється спеціальний файл електричних з'єднань.

Складемо формальний список кіл, виділивши їх з принципової схеми:

Ітераційні алгоритми мають структуру, аналогічну ітераційним алгоритмам компонування. У них для поліпшення вихідного розміщення елементів на платі вводять ітераційний процес перестановки місцями пар елементів.

У випадку мінімізації сумарної зваженої довжини з'єднань формула для розрахунку зміни значення цільової функції при перестановці місцями елементів r _i і r _j, закріплених в позиціях t _f і t _g, має вигляд:

де p і h (p) - порядковий номер і позиція закріплення нерухомого елемента r _p.

Якщо , То здійснюють перестановку r _i і r _j, що призводить до зменшення цільової функції на , Після чого роблять пошук і перестановку наступного пара елементів і т.д.

Процес закінчується отриманням такого варіанту розміщення, для якого подальше поліпшення за рахунок парних перестановок елементів неможливо.

Використання описаного спрямованого перебору скорочує число аналізованих варіантів розміщення (у порівнянні з повним перебором), але призводить до втрати гарантії перебування глобального екстремуму цільової функції.

Алгоритми даної групи характеризуються досить високою швидкодією. Алгоритми з груповими перестановками елементів на практиці використовуються рідко через їх складність, яка часто не виправдовує ступінь поліпшення результату.

Частковим випадком ітераційного алгоритму є алгоритм Штейнберга або так званий алгоритм парних перестановок.

Для вирішення завдань розміщення всі елементи вважаються умовно одногабарітнимі. З усього безлічі елементів схеми вибирається підмножина, яке складається з n-елементів які не мають спільних електричних ланцюгів. Далі будується матриця вартості, кожен елемент якої задає сумарну довжину сполук елемента, за умов встановлення його на кожну з позначених позицій. Для цього елементи переставляються по посадкових місць так, щоб кожен елемент побував на всіх посадочних місцях і сума довжин сполук заноситься у відповідну позицію матриці вартості. Після аналізу отриманої матриці вартості елементи переставляються на посадочні місця відповідно критерієм мінімальної сумарної довжини з'єднань. Далі, вибирається наступне підмножина n-незалежних елементів і процедура повторюється. Ітерації припиняються в разі досягнення мінімальної сумарної довжини зв'язків або після завершення заданого кількості ітерацій.

Послідовні алгоритми грунтуються на припущенні, що для отримання оптимального розміщення необхідно в сусідніх позиціях розташовувати елементи, максимально пов'язані один з одним. Сутність цих алгоритмів складається в послідовному закріплення заданого набору конструктивних елементів на комутаційної платі щодо тих, що були встановлені раніше. Як спочатку закріплених на платі елементів зазвичай вибирають рознімання, які штучно «розсовують» до країв плати. При цьому всі контакти рознімання рівномірно розподіляються по секціях (стовпцях і рядках координатної сітки). На кожному кроці l (l = 1,2., N) для установки на комутаційну x0 плату вибирають елемент з числа ще не розміщені, що має максимальну ступінь зв'язності з раніше закріпленими елементами Rl-1. У більшості використовуваних у цей час алгоритмів оцінку ступеня зв'язності роблять по одній з наступних формул:

де з _іj - Коефіцієнт зваженої зв'язності елементів i і j;

J _l-1 - безліч індексів елементів, закріплених на попередніх l-1 кроках;

n - загальне число розміщених елементів.

Якщо настановні розміри всіх розташовуваніх на платі елементів однакові, то обраний на черговому кроці елемент x0 закріплюють в тій позиції x0 з числа незайнятих, для якої значення цільової функції x0 з урахуванням раніше розміщених елементів Rl-1 мінімально.

Зокрема, якщо критерієм оптимальності є мінімум сумарної зваженої довжини з'єднань, то

де d _fj - відстань між f-о ї позицією установки елемента x0 і позицією розміщеного раніше елемента r _j;

Tl-1 - безліч позицій, зайнятих елементами після (l-1)-го кроку алгоритму.

Процес розміщення алгоритму закінчується після виконання n кроків алгоритму.

Алгоритми, що використовують послідовний процес закріплення елементів в позиціях, є в цей час найбільш швидкодіючими. Однак за якістю одержуваного рішення послідовні алгоритми вступають ітераційним. Тому їх використовують зазвичай для отримання початкового розміщення елементів на платі.

Для розміщення різногабаритних елементів найбільш ефективним є послідовно-груповий метод. Модель монтажного простору представляється безперервної площиною у координатах X, Y. Модель схеми - гіперграфа G (P, V), де P - безліч висновків елементів; V - безліч електричних ланцюгів. Кожен елемент представляється прямокутником, із зазначенням координат висновків елементів.

Для вирішення завдання розміщення елементів на платі за існуючого файлу зв'язків складається матриця інціденцій, що описує кількість електричних з'єднань між усіма елементами схеми і будується граф всіх зв'язків. Далі визначається мінімальна розмірність матриці посадочних місць mxn, де m - число місць по горизонталі n - число місць по вертикалі. Ця модель розширюється до розмірів (2m-1) x (2n-1).

Першим в центр розширеної матриці встановлюється елемент, який має найбільше число впливових сполук, далі встановлюється елемент, найбільш пов'язаний з максимально пов'язаним елементом і ці елементи умовно з'єднуються в одну групу. Потім встановлюється елемент, найбільш пов'язаний з цією групою й т.е., Поки не будуть визначені посадкові місця для всіх елементів. При установці чергового елемента мінімізується наступна функція:

Fi = УK Уj (ЬjДxijk + вjДyijk) + Si

де: Si - невикористана площа плати, пов'язана з разногабарітносттью елементів;

Ьj, вj = 0, якщо і елемент не пов'язаний з j-тім;

Ьj = 0, вj = 4, якщо елемент пов'язаний з корпусом;

вj = 0, якщо елемент пов'язаний з вільним висновком з'єднувача.

У всіх інших випадках Ьj = 1 вj = 2, якщо і-тий елемент пов'язаний з j-тім

дxijkдyijk - різниця відповідно між абсциссами і ординатами висновків встановлюваного елемента з встановленими, підсумовування по k означає перебір по всіх висновків встановлюваного елемента, а підсумовування по j - перебір за всіма встановленими елементам.

Далі за допомогою системи ArtWork виробляємо розміщення елементів.

Загальні відомості про систему ArtWork

Система дозволяє зробити промальовування контактних майданчиків, компонентів і трас ортогонально-діагональної конфігурації для 2-шарових друкованих плат (ПП), а саме отримати пошарові робочі креслення для їх виготовлення.

Програма Artwork складається з модуля створення, коригування та збереження в файлі зображень двошарових плат EDIT.EXE і модуля виводу підготовлених зображень на принтер або плоттер DOT.EXE.

Програма EDIT.EXE

Діалог з програмою ведеться в двох режимах - командному та функціональному (з використанням функціональної клавіатури і різних комбінацій клавіш). Перемикання між режимами здійснюється клавішею <Enter>. Ознакою командного режиму є слово COMMAND> у нижній частині екрана.

Командний режим.

У цьому режимі використовується 9 команд:

1) CLEAR - зображення плати на схемі розташування.

2) LOAD <ім'я файлу> - Завантажити зображення плати із зовнішнього файлу, підготовленого раніше.

3) SAVE <ім'я файлу> - збереження зображення плати у файлі.

4) MOUSE - підключення "миші"

5) XLATE - з'єднання горизонтальної координати Х лівого краю зображення на площі розміщення з горизонтальною екранної координатою положення курсору та подання видимої в цьому випадку частини зображення на екрані.

6) CLEAVE <парам> - зсув зображення в границях площі розміщення щодо позиції курсору на один дискрет (розмір курсору або 1,25 мм) в напрямку, зазначеному в параметрі. Значення напрямку - один з чотирьох символів:

N (orth) - північ

S (outh) - південь

W (est) - захід

E (ast) - схід

7) DIP <парам> <число конт> <розмір> - розставляє контакти мікросхем типу DIP (корпус з дворядні розташуванням висновків) щодо позиції курсору.

Значення параметра парам> такі ж, Як і в команді CLEAVE.

При <парам> = N правий нижній контакт встановлюється на місце курсору. Інші значення <парам> призводять до поворотів контактної маски щодо правого нижнього контакту, що відповідає положенню курсору, у необхідному напрямку

<Число конт> - загальне число контактів.

Від значення параметра <розмір> залежить відстань між протилежними контактами мікросхеми на площі розміщення, що в дискрета дорівнює <розмір> * 2 - 1.

Відстань між сусідніми контактами - два дискрета.

8) SIP <парам> <кількість конт> - розміщення контактів мікросхем типу SIP (корпус з однорядним розташуванням висновків) щодо позиції курсору.

Значення параметрів і розташування контактної маски на площі розміщення аналогічно команді DIP.

Команду SIP можна використовувати і для формування рядів контактних майданчиків для однотипних елементів з двома висновками (резисторів, конденсаторів і т.д.)

9) QUIT - вихід в DOS.

Під час виконання деяких команд програма запитує: "DISCARD CURRENT WORKSPACE (Y / N)", тобто затирати чи робочу область пам'яті, відведену під площа розміщення. Це дозволяє запобігти втраті інформації через неуважність користувача.

Функціональний режим.

Призначення деяких клавіш і їх комбінацій:

Клавіші F1-F8 використовуються після установки курсору в потрібне місце площі розміщення.

F1 (або щиглик лівої кнопки миші) - вказівку початку і кінця з'єднання.

F2 (або щиглик правої кнопки миші) - знищення з'єднання.

F3 - установка контакту (створення перехідного отвору для ручного трасування)

F4 - знищення контакту

F5 - збільшення товщини з'єднання

F6 - зменшення

F7 - зафарбовування площі під курсором

F8 - дублювання проведеного більш раннє з'єднання

Alt + F1 - перемикання відео (color / mono)

Alt + F2 - зміна яскравості фону в кольоровому режимі

Alt + F3 - зміна палітри в кольоровому режимі

Alt + F4 - переключення фону в кольоровому режимі

Alt + F5 - перемикання палітри (3-х цветная/2-х кольорова)

Alt + F6 - зміна кольору шарів

Alt + F7 - подання всієї площі розміщення на екрані

Якщо NumLock не натиснутий:

<Стрілкі> - рух курсору у відповідному напрямку на одне дискрет

Home - переміщення курсору в лівий нижній кут площі розміщення

PgUp - перехід на другий шар

PgDn - перехід на перший шар

Якщо NumLock натиснутий:

<Горизонт. стрілки> - рух курсору з кроком 10 дискрет

<Вертик. стрілки> - рух курсору з кроком 5 дискрет.

Зображення друкованих плат створюються на площі розміщення, яка на екрані представляється лише частково. Розмір видимої частини площі розміщення - це 1 / 20 частину всієї площі розміщення. Всю її можна побачити, натиснувши Alt + F7 у функціональному режимі.

Була зроблена перевірка розміщення елементів на платі. Для цього була складена матриця зв'язності яка відображає участь кожного елементу в усі зв'язках. Рядок матриці - це рядок текстового файлу, що описує зв'язок. Стовпець - участь елемента в кожному зв'язку.

На підставі матриці інціденцій зробимо розміщення елементів послідовно-груповим методом, що забезпечить найбільш високу щільність розміщення різногабаритних елементів в монтажному просторі.

Умовно вважаємо, що елементи, які підлягають розміщенню (мікросхеми) одногабарітние.

Кількість мікросхем на принциповій схемі Z шт .= 9

Будемо розміщувати їх в матриці посадочних місць mxn> (або =) Z.

Для послідовно-групового методу розширюємо її до (2m-1) x (2n-1) = ....

Перший елемент, який має найбільше число з'єднань - D3. Розміщуємо його в центрі моделі. Далі розміщуємо елементи, найбільш пов'язані з ним.

За допомогою послідовно - групового методу розміщення було отримано оптимальне розміщення елементів:

Потім за допомогою програми EDIT був складний файл розміщення елементів наступного платі. Після автоматичного трасування був отриманий результат з 95% з'єднанням елементів.

Чи не розведеними залишилися зв'язки: (перерахування).

За допомогою ручної трасування цей недолік був усунений.

3.3 Проаналізувати отримані результати і зробити висновки про ефективність використаних алгоритмів

У результаті проведення даної роботи були придбані і закріплені на практиці навички роботи з програмою ArtWork, вивчені прийоми і способи проектування друкованих плат за допомогою САПР. Розміщення елементів на друкованій платі було проведене за допомогою послідовно-групового методу (і (або) методу Штейнберга); спочатку був побудований макет моделі, потім модель була розширена з відповідним розміщенням елементів. Після запуску трасування отримали 95% успішного виконання. Для більш оптимального результату були переразмещени елементи ПП і після трасування була виконана мінімізація зв'язків вручну. Були використані перехідні отвори. Їх кількість повинна бути мінімальною. У підсумку отримали 100%-е успішне виконання трасування, що відповідає вимогам завдання.

Література

1. Системи автоматизованого проектування. У 9-ти кн.Учебное посібник для вузів. Під редакцією Норенкова І.П. М.: Вищ. шк., 1986.

2. Норенков І.П. Введення в автоматизоване проектування технічних пристроїв і систем. Навчальний посібник для вузів. - М.: Вищ. шк., 1986.

3. П. Шеннен та ін Математика та САПР. т.1. М.: Мир, 1988.

4. Батищев Д.І. Методи оптимального проектування. М.: Радіо і зв'язок, 1984.

5.Система автоматизованого проектування в радіоелектроніці. Довідник. М.: Радіо і зв'язок, 1986.

6. Погрібний В.К. Про декомпозиції графів на класи ізоморфних підграфів. У кн.: Питання програмування та автоматизації проектування. Вид. ТГУ, 1979, с. 82-96.

7. Петренко А.І. Основи автоматизації проектування. К.: Техніка, 1982. - 295 с.

8. Ільїн В.Н.. Основи автоматизації схемотехнічного проектування. Г.: Енергія, 1979. - 392 с.

9. Демидович Б.П., Марон І.А. Основи обчислювальної математики. Г.: Изд-во «Наука», 1966. - 664 с.

10. Разевіг В.Д. Система наскрізного проектування електронних пристроїв DesignLab 8.0 .- М.: Изд-во «Солон», 1999. - 698 с.

1 1. Автоматизація схемотехнічного проектування на міні-ЕОМ: Навчальний посібник / За ред. Проф. Анісімова. Л. Вид-во ЛДУ, 1983. - 200 с.

12. Чуа Л.О., Пен-Мін Лінь. Машинний аналіз електронних схем: Алгоритми та обчислювальні методи. Пер з англ. Г.: Енергія, 1980. - 640 с.

13. Математичне та програмне забезпечення САПР радіоелектронної апаратури: Навчальний посібник / Огороднейчук І.Ф., Семенець В.В., Кунік Е.Г. та ін К.: УМК ВО, 1988. - 104 с.

14. Копченова Н.В., Марон І.А. Обчислювальна математика в п Ример і завдання. Г.: Изд-во «Наука», 1972. - 365 с.