PCB設計報告課件

1、 杭州電子科技大學實驗報告課程名稱： 指導老師： 專業(yè)： 姓名： 學號： 班級： PCB電路設計1、 實驗目的1、熟悉印制電路板設計軟件altium designer 6.3；2、能熟練運用AD6.3軟件進行原理圖設計和PCB設計；3、熟練對89C52單片機相關的系統(tǒng)進行電路原理圖設計和PCB設計。二、原理框圖要求任務及自主設計：1、89C52單片機最小系統(tǒng)的構成及設計，包括：時鐘、復位、電源、單片機、按鍵和顯示。2、 在此基礎上完成室內環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)設計，包括光照、濕度、溫度和報警功能。3、 自主設計，增加實時時鐘顯示電路。3、 方案論證 1、顯示電路：方案一：采用LED液晶顯示屏1602，液

2、晶顯示屏的顯示功能強大，可顯示大量文字圖形，顯示多樣，清晰可見。方案二：采用LED七段數(shù)碼顯示管，需要譯碼管驅動，硬件復雜且功能單一。綜上，由于實驗有顯字要求，選擇方案一。 2、溫濕度電路： 方案一：溫度和濕度分開測量，采用溫度傳感器AD590和濕度傳感器HS1100/HS1101，兩個分開測量簡單，但器件多。 方案二：采用SHT10溫濕度傳感器，兩者功能集于同一芯片，更為方便。綜上，選擇方案二。4、 原理圖的設計 1、單片機89C52 89C52有40個引腳，按功能可分為電源、時鐘、控制和I/O引腳。 VCC芯片電源，接+5V，VSS接地GND。 XTAL1、XTAL2：晶體振蕩電路反相輸入

3、端和輸出端。 四條控制線： ALE/PROG:地址鎖存允許/片內EPROM編程脈沖。 PSEN：外ROM讀選通信號。 RST：復位信號輸入端。 EA/VPP:內外ROM選擇端/片內EPROM編程電源。 I/O線： P0.00.7：輸出能力最強的端口，可帶8個TTL負載。當作I/O端口時，端口內部輸出電路呈”開路結構“，當驅動MOS負載時，應接一個10K左右的上拉電阻，否則無法輸出高電平。當作擴展方式用時，P0口成為外部存儲器提供低八位地址和數(shù)據(jù)的”復用總線“。 P1.01.7：功能單一的I/O端口，負載恩呢管理為4個TTL負載。 P2.02.7：功能與P0端口類似，不過是作普通的I/O端口和提

4、供系統(tǒng)擴展時的總線方式（高八位地址總線）。 P3.03.7：具有兩種用途，作I/O端口時功能同P2端口；引腳還具有第二功能，一般不做I/O端口，主要突出使用第二功能。 單片機89C52原理圖如下： 2、 電源電路 電源電路采用L7805芯片，是一個輸出為正5V直流電壓的穩(wěn)壓器。C1、C2分別是輸入端和輸出端的濾波電容，取值如圖，作用是將脈動直流變換成比較平滑的直流，濾波電路用于濾去整流輸出電壓中的紋波。輸入電壓即紋波電壓中的低值點，必須高于所需輸出電壓2V以上。 電源電路原理圖如下：3、 晶振電路 89C52內部有一個用語構成內部振蕩器的高增益反相放大電路，XATL1、XATL2分別是該放大器

5、的輸入和輸出端，外接石英晶體以及C1、C2（取值如圖）接在放大器的反饋回路中，構成并聯(lián)振蕩電路。單片機的工作頻率取決于外接晶體的振蕩頻率，晶振頻率越低系統(tǒng)越穩(wěn)定。 晶振電路原理圖如下： 4、 復位電路 復位電路的基本功能是：系統(tǒng)上電時提供復位信號，直至系統(tǒng)電源穩(wěn)定后，撤銷復位信號。RC復位電路可以實現(xiàn)上述基本功能，我所畫的復位電路為高電平有效。 復位電路原理圖如下：5、 按鍵電路 常用的非編碼鍵盤,每個鍵都是一個常開開關電路。因為記數(shù)器的記數(shù)速度非?？?按鍵、觸點等接觸時會有多次接通和斷開的現(xiàn)象。我們感覺不到，可是記數(shù)器卻都記錄了下來。比如，雖然只按了1下,記數(shù)器可能記了3下。因此，使用按鍵的

6、記數(shù)電路都會增加單穩(wěn)態(tài)電路記數(shù)錯誤，所以計數(shù)器輸入脈沖最好不要直接接普通的按鍵開關。利用電容的放電延時，采用并聯(lián)電容法，即可以實現(xiàn)硬件消抖，如圖每個開關分別并聯(lián)上容值為0.1UF的電容。當然RS觸發(fā)器也是常用的硬件去抖，同時也有軟件去抖，這里就不過多介紹。按鍵電路原理圖如下：6、 顯示電路 采用LED液晶顯示屏1602，此處采用1602標準16腳（帶背光）接口。1602的3腳為液晶顯示器對比度調整端，接正電源時對比度最弱，接地時對比度最高，對比度過高時會產生“鬼影”，使用時可以通過一個 10K 的電位器調整對比度。 引腳說明如下：顯示電路原理圖如下：7、 實時時鐘電路 DS1302時鐘芯片包括

7、實時時鐘/日歷和31字節(jié)的靜態(tài)RAM。它經(jīng)過一個簡單的串行接口與微機處理通信，實時時鐘/日歷提供秒、分、時、日、周、月和年等信息。對于小雨31天的月和月末的日期自動進行調整，還包括閏年矯正的功能。時鐘的運行可以采用24h或AM/PM的12h格式。采用閃現(xiàn)接口與CPU進行同步通信，并可采用突發(fā)方式一次穿上多個字節(jié)的時鐘信號或RAM數(shù)據(jù)。DS1302有主電源/后備電源引腳：VCC1在單電源與電池供電的系統(tǒng)中提供低電源，并提供低功率的電池備份；VCC2在雙電源系統(tǒng)中提供主電源，在這種運用方式中，VCC1鏈接到備份電源，以便在沒有主電源的情況下能保存時間信息以及數(shù)據(jù)。DS1302由VCC1或VCC2中

8、較大者供電，當VCC2大于VCC1+0.2V時，VCC2給DS1302供電；當VCC2小于VCC1時，DS1302由VCC1供電。實時時鐘電路原理圖如下： 8、 光敏電路光敏電阻會感應光照強度的變化，自己電阻隨著光強度的增加而減小，進而通過電阻上的電壓變化來反應光照強度的變化。傳感器輸出變化的電壓信號給控制器，控制器根據(jù)接收到的信號的變化來決定下一步將要執(zhí)行的動作。光敏電阻是一種非常常用的光電元件，它可以十分快捷的反正出光照的變化，應用電路也十分的簡單、實用。 ADC0832是適應一般的模擬量轉換要求的模數(shù)轉換器，芯片轉換時間僅為32us，雙數(shù)據(jù)輸出可作為數(shù)據(jù)校驗以減少數(shù)據(jù)誤差，轉換速度快且穩(wěn)

9、定性能強。正常情況下ADC0832與單片機的接口為CS、CLK、DO、DI 這4條數(shù)據(jù)線。由于DO端和DI端在通信時并未同時有效并與單片機的接口是雙向的，所以電路設計將DO和DI并聯(lián)在一根數(shù)據(jù)線上使用。光敏電路原理圖如下：9、 溫濕度電路0的濕度檢測運用電容式結構，并采用具有不同保護的“微型結構”檢測電極系統(tǒng)與聚合物覆蓋層來組成傳感器芯片的電容，除保持電容式濕敏器件的原有特性外，還可抵御來自外界的影響。0的每一個傳感器都是在極為精確的濕度室中校準的。0傳感器的校準系數(shù)預先存在內存中。經(jīng)校準的相對濕度和溫度傳感器與一個位的轉換器相連，可將轉換后的數(shù)字溫濕度值送給二線總線器件，從而將數(shù)字信號轉換為

10、符合總線協(xié)議的串行數(shù)字信號。 由于將傳感器與電路部分結合在一起，因此，該傳感器具有比其它類型的濕度傳感器優(yōu)越得多的性能。首先是傳感器信號強度的增加增強了傳感器的抗干擾性能，保證了傳感器的長期穩(wěn)定性，而轉換的同時完成，則降低了傳感器對干擾噪聲的敏感程度。 溫濕度電路原理圖如下：10、 報警電路 本設計采用蜂鳴音報警電路，壓電式蜂鳴器約需10mA的驅動電流，可以使用TTL系列集成電路7406或7407低電平驅動，也可以用一個晶體三極管驅動。如圖，P2.6接晶體管基極輸入端，當P2.6輸出高電平“1”時，晶體管導通，壓電蜂鳴器兩端獲得約+5V電壓而鳴叫；當P2.6輸出低電平“0”時，三極管截止，蜂鳴

11、器停止發(fā)聲。 本設計是為在溫濕度測量中對溫濕度的上下限超出時提示報警，接口位于單片機89C52的P2.6端口，當溫濕度過限時，P2.6端口被置0，本系統(tǒng)開始工作。報警電路原理圖如下：5、 PCB設計 在測試完原理圖無誤后，便開始PCB版圖的繪制。首先盡量把相近的元器件有序的排在附近，同時盡量保持整個版圖呈矩形狀。所有地線走線盡量寬，25-50mil。所有IC電源/地間的電容走線盡量短，并不使用過孔。雙面板中沒有地線層，晶振電容地線應使用盡量寬的短線連接至器件上離晶振最近的GND引腳，且盡量減少過孔，基本運用系統(tǒng)的自動布線，然后稍作手動修改。6、 實驗所遇問題及解決辦法 1、畫原理圖時，對某些電

12、路的連接方式不了解，在百度文庫和知道里找尋資料的同時也積極詢問同學，從而更高效的了解所需電路。 2、有很多少見的元器件在軟件的庫里往往找不到，所以咨詢了學長，了解到要先知道元器件的用途及分類，再從老師提供的庫中按分類尋找就簡單多了；若實在找不到，也能通過找到芯片的資料，查看其封裝，采用類似的排針進行代替。 3、畫圖常會出現(xiàn)小錯誤，比如放置標號時，未放在有效位置，在排錯時因為對相關專業(yè)英語術語的不熟悉，不知道錯誤所在，然后經(jīng)翻譯查詢得知并改正。 4、PCB版圖的繪制時，問題不多，主要是軟件規(guī)則的局限性導致一些小麻煩，很多地方被默認成錯誤，不過稍作系統(tǒng)設置就好了。7、 心得體會 通過這次為期兩周的短學期，我學到了原理圖和PCB版圖的繪制，熟悉掌握了AD10的使用，對單片機89C52也有了進一步的認識，雖然還沒有進行深入的了解，軟件程序方面也沒有進行研究與學習，但是對大概用途已經(jīng)有所了解，單片機的功能之強大，讓我對以后的學習充滿了好奇與期待。在這段期間，我作為一個初學者，遇到了許多或大或小的問題，在同學和學長的幫助下，一步步的解決了所遇到的困難，也在