基于STC12C5410AD數(shù)字穩(wěn)壓電源開發(fā)實(shí)訓(xùn)技術(shù)報(bào)告

1、 基于stc12c5410ad數(shù)字穩(wěn)壓電源開發(fā)實(shí)訓(xùn)技術(shù)報(bào)告指導(dǎo)老師：徐麗萍、張琪、趙燕、張曉陽、李楠第五組：.提交日期：2013.6.15概 要 本次實(shí)訓(xùn)通過數(shù)字穩(wěn)壓電源系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)，進(jìn)一步掌握基于stc12c5410ad數(shù)字穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)與制作,掌握基本的電路設(shè)計(jì)與制作方法和技巧,通過實(shí)訓(xùn)加強(qiáng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的能力，提高學(xué)生的動(dòng)手能力；通過實(shí)訓(xùn)培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手動(dòng)腦的能力，讓學(xué)生學(xué)會(huì)團(tuán)結(jié)協(xié)作，從而在實(shí)訓(xùn)中獲得進(jìn)步。目錄前言.3第1章 設(shè)計(jì)目的與要求.4第2章 pwm的了解.5第3章 系統(tǒng)方案的具體設(shè)計(jì).6第4章 關(guān)于stc芯片.9第5章 各模塊電路的設(shè)計(jì).10第6章 原理圖的繪制.14第7章 封

2、裝、pcb.15第8章 元器件選擇.19第9章 組裝與調(diào)試.22第10章 程序設(shè)計(jì)框圖.34第11章 軟件編程.35第十二章 導(dǎo)入程序調(diào)試.36第十三章 致 謝.38第十四章 參考文獻(xiàn).39 前言電源是各種電子、電器設(shè)備工作的動(dòng)力，是自動(dòng)化不可或缺的組成部分，直流穩(wěn)壓電源是一種應(yīng)用極為廣泛的電源。自第一臺(tái)開關(guān)電源問世以來，開關(guān)電源在世界各國(guó)迅速發(fā)展，直流穩(wěn)壓電源也順勢(shì)而生，但在初期價(jià)格過高，直到八十年代，隨著元件工藝的成熟，直流穩(wěn)壓電源的價(jià)格也日益下降，應(yīng)用也變得越來越廣泛。隨著科技的發(fā)展，智能化的直流穩(wěn)壓電源被廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)領(lǐng)域，對(duì)此的研究開始向高頻方面發(fā)展，直流穩(wěn)壓電源通?？煞譃榫€性穩(wěn)壓電

3、源和開關(guān)穩(wěn)壓電源兩大類。線性穩(wěn)壓電源是指電壓調(diào)整的功能器件始終工作在線性放大區(qū)的一種直流穩(wěn)壓電源，是發(fā)展最早應(yīng)用最廣泛的一種電源，但其體積大、效率低、可靠性差、操作使用不方便、自我保護(hù)功能不夠。 穩(wěn)壓電源是用電器必不可少的能源動(dòng)力,其要求有較高的穩(wěn)定性和實(shí)用性。通常中,一種用電器相對(duì)于一定值電源電壓,在相對(duì)于多種用電器中,一種多級(jí)供電電源可以用來備接交替使用,會(huì)方便經(jīng)濟(jì)很多。在滿足穩(wěn)壓電源的基本性能上,利用數(shù)字電路的快捷傳輸特性,將數(shù)字技術(shù)應(yīng)用到穩(wěn)壓電源中,實(shí)現(xiàn)其控制可調(diào)性。能在較寬的電源波動(dòng)范圍內(nèi)穩(wěn)定使用,適用于多種電壓范圍調(diào)控,可設(shè)計(jì)有多種輸出接口。該電源優(yōu)點(diǎn)在于方便實(shí)用,且成本低廉,在低

4、壓用電器中可以取代多種電源即一源多用,也適用于旅行攜帶。第一章 設(shè)計(jì)目的與要求1.1 設(shè)計(jì)目的1了解和鞏固所學(xué)的理論知識(shí)，訓(xùn)練應(yīng)用已經(jīng)學(xué)過的理論知識(shí)分析解決工程實(shí)際問題的能力。2進(jìn)一步提高同學(xué)們動(dòng)手能力。3 能根據(jù)要求設(shè)計(jì)電路，并對(duì)經(jīng)計(jì)算機(jī)仿真成功后的電路進(jìn)行焊接調(diào)試。1.2 設(shè)計(jì)要求 設(shè)計(jì)并制作基于stc12c515419ad的數(shù)字穩(wěn)壓電源的開發(fā)，基本要求如下：1 buck結(jié)構(gòu)及原理 boost結(jié)構(gòu)及原理2 輸出電壓可調(diào)，5-10v之間；輸出電流i不超過1a3 電壓調(diào)整率=0.5%4 負(fù)載調(diào)整率=1%5紋波電壓峰-峰值=75% 第二章 pwm的了解1.1 pwm有哪些種類 1.電壓型控制器：

5、只有電壓反饋控制，可滿足穩(wěn)定輸出電壓的需求。 2.電流型控制器：增加了電流反饋控制，能穩(wěn)定輸出電壓，當(dāng)流過開關(guān)管的電流達(dá)到給定值時(shí)，開關(guān)管將自動(dòng)斷開，實(shí)現(xiàn)逐周限流。1.2 pwm的含義 pwm是指用微處理器的數(shù)字輸出來對(duì)模擬電路進(jìn)行控制，是一種對(duì)模擬信號(hào)電平進(jìn)行數(shù)字編碼的方法。以數(shù)字方式控制模擬電路，可大幅度降低系統(tǒng)的成本和功耗。許多微控制器內(nèi)都包含pwm控制器，它是對(duì)模擬信號(hào)電平進(jìn)行數(shù)字編碼方法。1.3 pwm的工作方法 pwm是一種對(duì)模擬信號(hào)電平進(jìn)行數(shù)字編碼的方法。通過高分辨率計(jì)數(shù)器的使用，方波的占空比被調(diào)制用來對(duì)一個(gè)具體模擬信號(hào)的電平進(jìn)行編碼。pwm信號(hào)仍然是數(shù)字的，因?yàn)樵诮o定的任何時(shí)刻

6、，滿幅值的直流供電要么完全有(on)，要么完全無(off)。電壓或電流源是以一種通(on)或斷(off)的重復(fù)脈沖序列被加到模擬負(fù)載上去的。通的時(shí)候即是直流供電被加到負(fù)載上的時(shí)候，斷的時(shí)候即是供電被斷開的時(shí)候。只要帶寬足夠，任何模擬值都可以使用pwm進(jìn)行編碼。第三章 系統(tǒng)方案的具體設(shè)計(jì)隨著新型電力電子器件和適于更高開關(guān)頻率的電路拓?fù)涞牟粩喑霈F(xiàn)，傳統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)，由于功率器件性能的限制使開關(guān)電源性能的影響減至最小，新型的電源電路拓?fù)浜托滦偷目刂萍夹g(shù)，可使功率開關(guān)工作在零電壓或零電流狀態(tài)，為了提高開關(guān)電源工作效率，設(shè)計(jì)出性能優(yōu)良的開關(guān)電源，十分必要。幾種數(shù)控直流穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)方案比較1.1 幾種設(shè)計(jì)方案

7、電路原理 方案1：采用模擬的分立元件，利用純硬件來實(shí)現(xiàn)功能，通過電源變壓器、整流濾波電路以及穩(wěn)壓電路，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓電源穩(wěn)定輸出5 v、12 v、15 v并能可調(diào)輸出030 v電壓，見圖1所示。但由于模擬分立元件的分散性較大，各電阻電容之間的影響較大，因此所設(shè)計(jì)的指標(biāo)不高、不符合設(shè)計(jì)要求、且使用的器件較多、連接復(fù)雜、靈活性差、功耗也大，同時(shí)焊點(diǎn)和線路較多，使成品的穩(wěn)定性和精度受到影響。方案2：此方案采用51系列單片機(jī)作為整機(jī)的控制單元，通過改變輸入數(shù)字量來改變輸出電壓值，從而使開關(guān)控制電源輸出電壓發(fā)生變化，間接地改變輸出電壓的大小。為了能夠使系統(tǒng)具備檢測(cè)實(shí)際輸出電壓值的大小，經(jīng)過adc0809進(jìn)行模

8、數(shù)轉(zhuǎn)換，間接用單片機(jī)實(shí)時(shí)對(duì)電壓進(jìn)行采樣，然后進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。利用單片機(jī)程控輸出數(shù)字信號(hào)，經(jīng)過da轉(zhuǎn)換器(da0830)輸出模擬量，再經(jīng)開關(guān)電源控制電路，使得輸出電壓達(dá)到穩(wěn)壓的目的。單片機(jī)系統(tǒng)還兼顧對(duì)恒壓源進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，輸出電壓經(jīng)過電流電壓轉(zhuǎn)變后，通過ad轉(zhuǎn)換芯片，實(shí)時(shí)把模擬量轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)量，經(jīng)單片機(jī)分析處理，經(jīng)過數(shù)據(jù)形式的反饋環(huán)節(jié)，使電壓更加穩(wěn)定，構(gòu)成穩(wěn)定的壓控電壓源。而且采用pwm控制的開關(guān)電源，該電源具有高集成度、高性價(jià)比、最簡(jiǎn)外圍電路、最佳性能指標(biāo)、能構(gòu)成高效率無工頻變壓器的隔離式開關(guān)電源等優(yōu)點(diǎn)。而且在成本上與同等功率的線性穩(wěn)壓電源相當(dāng)，而電源效率顯著提高，體積和重量則大為減小。1.2 方案

9、的比較與論證(1)輸出模塊 方案1采用線性調(diào)壓電源，以改變其基準(zhǔn)電壓的方式使輸出不僅增加減少，這樣不能不考慮整流濾波后的紋波對(duì)輸出地影響，此輸出只能是用萬用表量出。 在方案1中，為抑制紋波而在線性調(diào)壓電源輸出端并聯(lián)的大電容降低了系統(tǒng)的響應(yīng)速度，這樣輸出的電壓難以跟蹤快變的輸入，方案2中的輸出電壓波形與da變換輸出波形相同，不僅可以輸出直流電平，而且只要預(yù)先生成波形的量化數(shù)據(jù)，就可以產(chǎn)生多種波形輸出，使系統(tǒng)有一定驅(qū)動(dòng)能力的信號(hào)源。(2)數(shù)控模塊 方案1利用純硬件來控制電壓的輸出，其中最基本的電路原理分析，需要計(jì)算負(fù)載的大小，穩(wěn)壓管的選擇有關(guān) ，如方案1中的雙計(jì)數(shù)器一旦出現(xiàn)計(jì)數(shù)不同步時(shí)，會(huì)導(dǎo)致顯示

10、電壓與輸出電壓不一致。在方案4中采用at89c51單片機(jī)完成整個(gè)數(shù)控部分的功能，同時(shí)，at89c51作為一個(gè)智能化的可編程器件，便于系統(tǒng)功能的擴(kuò)展。(3) 控制模塊 在該系統(tǒng)中，采用具有da轉(zhuǎn)換功能的pwm調(diào)節(jié)電路、斬波電路、闊流器和可調(diào)穩(wěn)壓管(lm317)去控制輸出參考電壓，在利用ad轉(zhuǎn)換采樣，使輸出更準(zhǔn)確，且紋波小，電流亦可擴(kuò)展，容易保護(hù)電路。(4)顯示模塊 方案2采用4位數(shù)字電壓表直接對(duì)輸出電壓采樣并顯示輸出實(shí)際電壓值，一旦系統(tǒng)工作異常，出現(xiàn)預(yù)制值與輸出值偏差過大，用戶可以根據(jù)該信息予以處理，還采用了鍵盤顯示器的查詢時(shí)間，提高了cpu的利用率。1.3 具體方案的確定數(shù)字穩(wěn)壓電源的方案框圖

11、 24vdc/dc轉(zhuǎn)換器濾波器 輸出lm7805lm7805四位led數(shù)碼管顯示pwmmmma/d采樣keyboardu0/i0、ui/ii取樣檢測(cè) 圖 3.1第四章 關(guān)于stc芯片單片機(jī) 圖4.1 stc12c5410系列單片機(jī)是單時(shí)鐘/機(jī)器周期（1t）的兼容8051內(nèi)核單片機(jī)，是高速/低功耗的新一代8051單片機(jī)，全新的流水線/精簡(jiǎn)指令集結(jié)構(gòu)，內(nèi)部集成max810專用復(fù)位電路。其主要性能特點(diǎn)如下：1增強(qiáng)型1t流水線/精簡(jiǎn)指令集結(jié)構(gòu)8051cpu2工作電壓：5.5v-3.5v（5v單片機(jī)）/3.8v-2.0v（3v單片機(jī)）3工作頻率范圍：0-35mhz，相當(dāng)于普通8051的0-420mhz4

12、用戶應(yīng)用程序空間12k/10k/8k/6k/4k/2k字節(jié)5片上集成512字節(jié)ram6通過i/o口（27/23個(gè)），復(fù)位后為：準(zhǔn)雙向口/弱上拉（普通8051傳統(tǒng)i/o口）可設(shè)置成四種模式：準(zhǔn)雙向口/弱上拉，推挽/強(qiáng)上拉，僅為輸入/高阻，開漏第五章 各模塊電路的設(shè)計(jì) 電源部分 圖5.1 利用三端穩(wěn)壓器78m05作為穩(wěn)壓芯片，利用buck電路進(jìn)行降壓處理，當(dāng)pwm信號(hào)為高電平時(shí)，t1導(dǎo)通，veb滿足大于3v的條件，t2導(dǎo)通，電流從t2的e極流向c極，對(duì)l1和c4進(jìn)行充電，且對(duì)負(fù)載供電；當(dāng)pwm信號(hào)為低電平時(shí)t1截止，veb不滿足大于3v的條件，t2也截止，此時(shí)，l1和c4放電，對(duì)負(fù)載供電，并通過d

13、1形成閉合回路。 濾波電路 圖5.2 插座，用于連接負(fù)載 圖5.3因?yàn)閐c-dc變換電路的輸出電壓一般都有較大的波紋，所以要加濾波電路進(jìn)行平滑濾波和高頻濾波處理。 電流電壓檢測(cè)電路 圖5.4采用射極跟隨器對(duì)電路起隔離緩沖作用。 圖5.5 r8、r9電流的過流檢測(cè)通過其電阻上的電壓來反應(yīng)電流的大小。 鍵盤控制部分 用按鍵來實(shí)現(xiàn)中斷，74hc20實(shí)現(xiàn)按鍵的識(shí)別與檢測(cè)。 圖 5.6 單片機(jī)系統(tǒng)部分 圖5.7 復(fù)位部分 圖5.8 138譯碼器 圖5.9 mcu驅(qū)動(dòng)部分 圖5.10 數(shù)碼管顯示部分 圖5.11第六章 原理圖的繪制圖6.1第七章 封裝、pcb板pcb布局和布線的要點(diǎn):（1）開關(guān)導(dǎo)通和關(guān)斷都

14、存在一個(gè)電流環(huán)路，這兩個(gè)環(huán)路都是高頻、大電流的環(huán)路，所以在布局和布線時(shí)都要將此二環(huán)路面積設(shè)計(jì)得最小。用于反饋的取樣電壓要輸出電容上引出，并注意芯片或開關(guān)管的散熱。（2）電容引線不能太長(zhǎng)，尤其是高頻旁路電容不能有引線。（3）dc/dc變換器、開關(guān)元件和整流器應(yīng)盡可能靠近變壓器放置，以使其導(dǎo)線長(zhǎng)度最小。1. 直流電源插座d2.1 圖7.1 2. 1n5822 圖7.23. 立式功率電阻0.5w 圖7.34. 四芯接線柱 圖7.45. 船型開關(guān)1x2 圖7.56. 撥位開關(guān)2x3 圖7.67. 帶散熱器to-220 圖7.78. 功率電阻 rx27-5w 圖7.8 9. 保險(xiǎn)絲5x20_3a圖7.9

15、10. 電感圖7.1011.pcb板:圖7.11第八章 元器件選擇1. 5v輔助電源模塊 如圖8.1，此部分采用+5v供電，所以使用性價(jià)比較高的三端穩(wěn)壓器78m05作為穩(wěn)壓芯片，無論其輸入電壓為多少，輸出電壓都為5v。78m05輸入電壓的計(jì)算公式為： (8-1)4148/smd用與整流，功率電阻則起到分壓的作用，功率電阻的計(jì)算公式為： (8-2) (8-3) (8-4) (8-5) 該電路的功率電阻取值應(yīng)大于p，即取3w/5w。在78m05右端的電容起到了濾波的作用，其中小電容濾高頻，大電容濾低頻（)，起到穩(wěn)壓濾波，消除紋波的作用。 圖8.1 圖8.22. dc-dc 變換器模塊如圖8.2，本

16、模塊主要由buck電路組成，大功率三極管相當(dāng)于一個(gè)開關(guān)，當(dāng)開關(guān)閉合時(shí)，l、c充電，當(dāng)開關(guān)斷開時(shí)，l、c放電，形成（)閉合回路，輸出電壓與輸入電壓的關(guān)系為： （8-6）當(dāng)t2導(dǎo)通時(shí)，電感電壓的計(jì)算公式為： （8-7)此時(shí)電感值的計(jì)算公式為： （8-8)為電感的峰值i 當(dāng)t2閉合時(shí)，電感電壓的計(jì)算公式為： (8-9)又 （8-10）3. 濾波電路模塊 如圖8.3，這個(gè)模塊是一個(gè)lc型的型濾波器，c9，c10，c11為濾波器的輸入端的濾波電容，起平滑作用；c12是濾波器輸出端的濾波電容，起平滑作用；c8是一個(gè)起濾除高頻信號(hào)的電容，選用器件時(shí)可先用陶瓷型的。 圖8.34. 取樣電路模塊 如圖8.4為電

17、壓取樣模塊，因?yàn)閟tc12c5410ad單片機(jī)a/d取樣的參考值為工作電源（本系統(tǒng)為5v），所以當(dāng)輸出電壓大于等于5v時(shí)，就無法正確測(cè)量輸出電壓，因此由r11和r12構(gòu)成分壓電路，c14在此起到保持電壓穩(wěn)定的作用。又因?yàn)閍d0信號(hào)不能大于5v，所以要進(jìn)行衰減（)，即當(dāng)輸出電壓在310v時(shí)，網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)ad0處的電壓范圍為0.62v，能滿足a/d取樣的要求。如圖8.5，由r8，r9構(gòu)成電流取樣電阻，若輸出端的電流為1a，由產(chǎn)生的取樣電壓也只有0.05v，若輸出端的電流只有0.5a，則可能得到取樣電壓只有0.025v，這樣小的電壓不適合直接采樣。故需要一個(gè)放大倍數(shù)約為50倍的放大電路，以滿足a/d取樣

18、的要求。 圖8.4 圖8.55. pwm控制器、a/d轉(zhuǎn)換器、mcu的選擇 在本實(shí)訓(xùn)中，選用集pwm控制器、a/d轉(zhuǎn)換器于一體的stc12c5410ad，該單片機(jī)是單時(shí)鐘/機(jī)器周期（1t）的兼容8051內(nèi)核單片機(jī)，是高速/低功耗的新一代8051單片機(jī)，全新的流水線/精簡(jiǎn)指令集結(jié)構(gòu)，內(nèi)部集成max810專用復(fù)位電路。增強(qiáng)型1t流水線/精簡(jiǎn)指令集結(jié)構(gòu)8051cpu,工作電壓：5.5v-3.5v（5v單片機(jī)）/3.8v-2.0v（3v單片機(jī)）通用i/o口（27/23個(gè)）。 第九章 組裝與調(diào)試印制電路板在整機(jī)結(jié)構(gòu)中由于具有許多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)而被大量地使用，因此當(dāng)前電子設(shè)備組裝是以印制電路板為中心展開的，印

19、制電路板的組裝是整機(jī)組裝的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。1.印制板的組裝（1）組裝的定義：電子設(shè)備的組裝是將各種電子元器件、機(jī)電元件及結(jié)構(gòu)件，按照設(shè)計(jì)要求，裝接在規(guī)定的位置上，組成具有一定功能的完整的電子產(chǎn)品的過程。組裝內(nèi)容主要有：?jiǎn)卧膭澐郑辉骷牟季指鞣N元件；部件、結(jié)構(gòu)件的安裝；整機(jī)聯(lián)裝等。在組裝過程中，根據(jù)組裝單位的大小、尺寸、復(fù)雜程度和特點(diǎn)的不同，將電子設(shè)備的組裝分成不同的等級(jí)，稱之為電子設(shè)備的組裝級(jí)。（2）組裝特點(diǎn)電子設(shè)備的組裝，在電氣上是以印制電路板為支撐主體的電子元器件的電路連接。在結(jié)構(gòu)上是以組成產(chǎn)品的金屬硬件和模型殼體，通過緊固零件或其他方法，由內(nèi)到外按一定的順序安裝。電子產(chǎn)品屬于技術(shù)密集型產(chǎn)品

20、，組裝電子產(chǎn)品的主要特點(diǎn)是： 組裝工作是由多種基本技術(shù)構(gòu)成的。如元器件的篩選與引線成形技術(shù)，線材加工處理技術(shù)，焊接技術(shù)，安裝技術(shù)，質(zhì)量檢驗(yàn)技術(shù)等。 裝配操作質(zhì)量，在很多情況下，都難以進(jìn)行定量分析。如焊接質(zhì)量的好壞，通常以目測(cè)判斷，刻度盤、旋鈕等的裝配質(zhì)量多以手感鑒定等。因此，掌握正確的安裝操作方法是十分必要的，切勿養(yǎng)成隨心所欲的操作習(xí)慣。 進(jìn)行裝配工作的人員必須進(jìn)行訓(xùn)練和挑選，經(jīng)考核合格后持證上崗、否則，由于知識(shí)缺乏和技術(shù)水平不高，就可能生產(chǎn)出次品，而一旦混進(jìn)次品，就不可能百分之百地被檢查出來，產(chǎn)品質(zhì)量就沒有保證。 （3）組裝的技術(shù)要求不同的產(chǎn)品，不同的生產(chǎn)規(guī)模對(duì)組裝的技術(shù)要求是各不相同的，但

21、基本要求是相同的 安全使用： 電子產(chǎn)品組裝，安全是首要大事。不良的裝配 不僅影響產(chǎn)品性能，而且造成安全隱患。 不損傷產(chǎn)品零部件 組裝時(shí)由于操作不當(dāng)，不僅可能損壞所安裝的零件，而且還會(huì)殃及相鄰的零部件。例如裝瓷質(zhì)波段開關(guān)時(shí)，緊固力過大造成開關(guān)變形失效；畫板上裝螺釘時(shí)，螺絲刀滑出擦傷面板帶集成電路折彎管腳等。 保證電氣性能電器連接的導(dǎo)通與絕緣，接觸電阻和絕緣電阻都和產(chǎn)品性能、質(zhì)量緊密相關(guān)。假如某設(shè)備電源輸出線，安裝者未按規(guī)定將導(dǎo)線絞合鍍錫而直接裝上，從而導(dǎo)致一部分芯線散出，通電檢驗(yàn)和初期工作都正常，但由于局部電阻大而發(fā)熱，工作一段時(shí)間后，導(dǎo)線及螺釘氧化，進(jìn)而接觸電阻增大，結(jié)果造成設(shè)備不能正常工作。

22、 保證機(jī)械強(qiáng)度產(chǎn)品組裝中要考慮到有些零部件在運(yùn)輸、搬動(dòng)中受機(jī)械振動(dòng)作用而受損的情況。例如一只安裝在印制板上的帶散熱片的三極管，僅靠印制板上焊點(diǎn)就難以支持較重散熱片的作用力。又如，變壓器靠自攻螺釘固定在塑料殼上也難保證機(jī)械強(qiáng)度。 5.保證傳熱、電磁屏蔽要求 某些零部件安裝時(shí)必須考慮傳熱或電磁屏蔽的問題。如圖9.1所示，在功率管上裝散熱片，由于緊固螺 釘不當(dāng)，造成功率管與散熱片貼合不良，影響散熱。又如圖9.2所示金屬屏蔽盒，由于存在接縫，降低了屏蔽效果。如果安裝時(shí)在接縫中加上導(dǎo)電襯墊，就可保證屏蔽性能。 圖9.1 圖9.22.常用組裝方法電子整機(jī)裝配過程中，需要把相關(guān)的元器件、零部件等按設(shè)計(jì)要求安

23、裝在規(guī)定的位置上，實(shí)現(xiàn)電氣連接和機(jī)械連接。連接方式是多樣的，有焊接，壓接、繞接等。在這些連接中有的是可拆的（拆散時(shí)不會(huì)損傷任何零部件），有的是不可拆的。1.焊接裝配 焊接裝配方法主要應(yīng)用于元器件和印制板之間的 連接、導(dǎo)線和印制板之間的連接以及印制板與印制板 之間的連接。其優(yōu)點(diǎn)是：電性能良好、機(jī)械強(qiáng)度較高、 結(jié)構(gòu)緊湊，缺點(diǎn)是可拆性較差。2.壓接裝配 壓接分冷壓接與熱壓接兩種，目前以冷壓接使用較多。壓接是借助較高的擠壓力和金屬位移，使連接器觸腳或端子與導(dǎo)線實(shí)現(xiàn)連接。壓接使用的工具是壓接鉗。將導(dǎo)線端頭放入壓接觸腳或端頭焊片中用力壓緊即獲得可靠的連接。 壓接觸腳和焊片是專門用來連接導(dǎo)線的器件，有多種規(guī)

24、格可供選擇，相應(yīng)的也有多種專用的壓接鉗。 壓接技術(shù)的特點(diǎn)是：操作簡(jiǎn)便，適應(yīng)各種環(huán)境場(chǎng)合，成本低、無任何公害和污染。存在的不足之處是：壓接點(diǎn)的接觸電阻較大，因操作者施力不同，質(zhì)量不夠穩(wěn)定，因此很多連接點(diǎn)不能用壓接方法。 3.繞接裝配 繞接是將單股芯線用繞接槍高速繞到帶棱角（棱形、方形或矩形）的接線柱上的電氣連接方法。由于繞接槍的轉(zhuǎn)速很高（約3000rmin，對(duì)導(dǎo)線的拉力強(qiáng)，使導(dǎo)線左接線柱的棱角上產(chǎn)生強(qiáng)壓力和摩擦，并能破壞其幾何形狀，出現(xiàn)表面高溫而使兩金屬表面原子相互擴(kuò)散產(chǎn)生化合物結(jié)晶）繞接示意如圖9.3所示。繞接方式有兩種：繞接和捆接，如圖9.4所示。 圖9.3 圖9.4繞接用的導(dǎo)線一般采用單股

25、硬匣絕緣線，芯線直 徑為 0.251.3。為保證連接性能良好，接線柱最 好鍍金或鍍銀，繞接的匝數(shù)應(yīng)不少于5圈（一般在5圈8圈）。 繞接與錫焊相比有明顯的特點(diǎn)：可靠性高、失效率接近七百萬分之一，無虛、假焊；接觸電阻小，只有 1 毫歐姆，僅為錫焊的110 ；抗震能力比錫焊大40倍；無污染，無腐蝕；無熱損傷；成本低、操作簡(jiǎn)單，易于熟練掌握。其不足之處是：導(dǎo)線必須是單芯線、接線柱必須是特殊形狀、導(dǎo)線剝頭長(zhǎng)、需要專用設(shè)備等。因而繞接的應(yīng)用還有一定的局限性。目前，繞接主要應(yīng)用在大型的高可靠性電子產(chǎn)品的機(jī)內(nèi)互連中。4. 膠接裝配 用膠粘劑將零部件粘在一起的安裝方法稱為膠接。膠接屬于不可拆卸連接。其優(yōu)點(diǎn)是工藝

26、簡(jiǎn)單，不需專用的衛(wèi)藝設(shè)備，生產(chǎn)效率高、成本低。它能取代機(jī)械緊固方法，從而減輕質(zhì)量。在電子設(shè)備的裝聯(lián)中，膠接廣泛用于小型元器件的固定和不便于螺紋裝配、鉚接裝配的零件的袋配，以及防止螺紋松動(dòng)和有氣密性要求的場(chǎng)合。膠接質(zhì)量的好壞主要取決于工藝操作規(guī)程和膠粘劑的性能是否正確。3.其他組裝方法 表面安裝技術(shù)是將電子元器件直接安裝在印制電路板或其他基板導(dǎo)電表面的裝接技術(shù)。在電子工業(yè)生產(chǎn)中，sm實(shí)際是包括表面安裝元件（smc），表面安裝器件（mid），表面安裝印制電路板（smb），普通混裝印制電路板（pcb），點(diǎn)粘合劑，涂焊錫膏，元器件安裝設(shè)備，焊接以及測(cè)試等技術(shù)在內(nèi)的一整套完整的工藝技術(shù)的統(tǒng)稱。smt涉及

27、材料，化工、機(jī)械、電子等多學(xué)科、多領(lǐng)域，是一種綜合性的高新技術(shù)。 smt主要優(yōu)點(diǎn) （1）高密集。smc、smd的體積只有傳統(tǒng)元器件的13110左右，可以裝在pcb的網(wǎng)面，有效利用了印制板的面積、減輕了電路板的質(zhì)量。一般采用了smt后可使電子產(chǎn)品的體積縮小4060，質(zhì)量減少6080。 （2）高可靠。smc和smd無引線或引線狠短、質(zhì)量小，因而抗震能力強(qiáng)，焊點(diǎn)失效率可比傳統(tǒng)安裝至少降低了一個(gè)數(shù)量級(jí)，大大提高產(chǎn)品可靠性。 （3）高性能。smt密集安裝減小了電磁干擾和射頻干擾，尤其高頻電路中減小了分布參數(shù)的影響，提高了信號(hào)傳輸速度，改善了高頻特性，使整個(gè)產(chǎn)品性能提高。 （4）高效率。smt更適合自動(dòng)化

28、大規(guī)模生產(chǎn)。采用計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（cims）可使整個(gè)生產(chǎn)過程高度自動(dòng)化，將生產(chǎn)效率提高到新的水平。 （5）低成本。smt使pcb面積減小，成本降低；無引線和短引線使smd、 smc成本降低，安裝中省去了引線成型、打彎、剪線的工序；頻率特性提高，減少了調(diào)試費(fèi)用；焊點(diǎn)可靠性提高，減小了調(diào)試和維修成本。一般情況下采用smt后可使產(chǎn)品總成本下降30以上。 主要問題 （1）表面安裝元器件目前尚無統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，品種不齊全，因而使用不便，價(jià)格較高。 （2）技術(shù)要求高。如元器件吸潮引起裝配時(shí)元器件裂損，結(jié)構(gòu)件熱膨脹系數(shù)差異導(dǎo)致的 焊接開裂，組裝密度大而產(chǎn)生的散熱問題復(fù)雜等。（3）初始投資大。生產(chǎn)設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜，設(shè)

29、計(jì)技術(shù)面寬，費(fèi)用昂貴。smt表面貼裝技術(shù)將在以后的章節(jié)中具體講解，這里只作簡(jiǎn)單介紹。4.元器件安裝的技術(shù)要求 電子元器件種類繁多，外形不同，引出線也多種多樣；所以，印制電路板的組裝方法也就有差異，必須根據(jù)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)、裝配密度、產(chǎn)品的使用方法和要求來決定。1.元器件的標(biāo)志方向應(yīng)按照?qǐng)D紙規(guī)定，安裝后能看清元件上的標(biāo)志。若裝配圖上沒有指明方向，則應(yīng)使標(biāo)記向外易于辨認(rèn)，并按從左到右、從下到上的順序讀出。 2.元器件的極性不得裝錯(cuò)，安裝前應(yīng)套上相應(yīng)的套管。 3.安裝高度應(yīng)符合規(guī)定要求，同一規(guī)格的元器件應(yīng)盡量安裝在同一高度上。 4.安裝順序一般為先低后高，先輕后重，先易后難，先一般元器件后特殊元器件。

30、5.元器件在印制電路板上的分布應(yīng)盡量均勻，疏密一致排列整齊美觀。不允許斜排、立體交叉和直疊排列。無器件外殼與引線不得相碰，要保證左右的安全間隙，無法避免時(shí)，應(yīng)套上絕緣套管。6.元器件的引線直徑與印制電路板焊盤孔徑應(yīng)有0.20.4的合理間隙。7.一些特殊元器件的安裝處理。mos集成電路的安裝應(yīng)在等電位工作臺(tái)上進(jìn)行，以免產(chǎn)生靜電損壞器件。發(fā)熱元件（如2w以上的電阻）要與印制電路板面保持一定的距離，不允許貼板安裝，較大的元器件的安裝（重量超過0.028）應(yīng)采取綁扎、粘固等措施。 5.調(diào)試工藝電子產(chǎn)品調(diào)試包括三個(gè)工作階段內(nèi)容：研制階段調(diào)試、調(diào)試工藝方案設(shè)計(jì)、生產(chǎn)階段的調(diào)試。研制階段調(diào)試除了對(duì)電路設(shè)計(jì)方

31、案進(jìn)行試驗(yàn)和調(diào)整外，還對(duì)后階段的調(diào)試工藝方案設(shè)計(jì)和生產(chǎn)階段調(diào)試提供確切的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)。根據(jù)研制階段調(diào)試步驟、方法、過程，找出重點(diǎn)和難點(diǎn)，才能設(shè)計(jì)出合理、科學(xué)、高質(zhì)、高效的調(diào)試工藝方案，有利于后階段的生產(chǎn)調(diào)試。靜態(tài)測(cè)試與調(diào)整 ：晶體管、集成電路等有源性器件都必須在一定的靜態(tài)工作點(diǎn)上工作，才能表現(xiàn)出更好的動(dòng)態(tài)特性，所以在動(dòng)態(tài)調(diào)試與整機(jī)調(diào)試之前必須要對(duì)各功能電路的靜態(tài)工作點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量與調(diào)整，使其符合原設(shè)計(jì)要求，這樣才可以大大降低動(dòng)態(tài)調(diào)試與整機(jī)調(diào)試時(shí)的故障率，提高調(diào)試效率。1.靜態(tài)測(cè)試內(nèi)容（1）供電電源靜態(tài)電壓測(cè)試電源電壓是各級(jí)電路靜態(tài)工作點(diǎn)是否正常的前提，電源電壓偏高或偏低都不能測(cè)量出準(zhǔn)確的靜態(tài)工作點(diǎn)。電

32、源電壓若可能有較大起伏（如彩電的開關(guān)電源），最好先不要接入電路，測(cè)量其空載和接入假定負(fù)載時(shí)的電壓，待電源電壓輸出正常后再接入電路。（2）測(cè)試單元電路靜態(tài)工作總電流通過測(cè)量分塊電路靜態(tài)工作電流，可以及早知道單元電路工作狀態(tài)。若電流偏大，則說明電路有短路或漏電；若電流偏小，則電路供電有可能出現(xiàn)開路。只有及早測(cè)量該電流，才能減小元件損壞。此時(shí)的電流只能作參考單元電路各靜態(tài)工作點(diǎn)調(diào)試完后，還要再測(cè)量一次（3）三極管靜態(tài)電壓、電流測(cè)試 首先要測(cè)量三極管三極對(duì)地電壓，即ub、ur、ue，或測(cè)量ube、uce電壓，判斷三極管是否在規(guī)定的狀態(tài)（放大、飽和、截止）內(nèi)工作。例如，測(cè)出uc0v、ub0.68v、ue

33、0v，則說明三極管處于飽和導(dǎo)通狀態(tài)。觀察該狀態(tài)是否與設(shè)計(jì)相同，若不相同，則要細(xì)心分析這些數(shù)據(jù)，并對(duì)基極偏置進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。 其次再測(cè)量三極管集電極靜態(tài)電流，測(cè)量方法有兩種： 直接測(cè)量法。把集電極焊接銅皮斷開，然后串入萬用表，用電流檔測(cè)量其電流。 間接測(cè)量法。通過測(cè)量三極管集電極電阻或發(fā)射極電阻的電壓，然后根據(jù)歐姆定律iur，計(jì)算出集電極靜態(tài)電流。（4）集成電路靜態(tài)工作點(diǎn)的測(cè)試 集成電路各引腳靜態(tài)對(duì)地電壓的測(cè)量。集成電路內(nèi)的晶體管、電阻、電容都封裝在一起，無法進(jìn)行調(diào)整。一般情況下，集成電路各腳對(duì)地電壓基本上反映了內(nèi)部工作狀態(tài)是否正常。在排除外圍元件損壞（或插錯(cuò)元件、短路）的情況下，只要將所測(cè)得電

34、壓與正常電壓進(jìn)行比較，即可做出正確判斷。集成電路靜態(tài)工作電流的測(cè)量。有時(shí)集成電路雖然正常工作，但發(fā)熱嚴(yán)重，說明其功耗偏大，是靜態(tài)工作電流不正常的表現(xiàn)，所以要測(cè)量其靜態(tài)工作電流。測(cè)量時(shí)可斷開集成電路供電引腳銅皮，串入萬用表，使用電流檔來測(cè)量。若是雙電源供電（正負(fù)電源），則必須分別測(cè)量。 （5）數(shù)字電路靜態(tài)邏輯電平的測(cè)量 一般情況下，數(shù)字電路只有兩種電平，以ttl與非門電路為例，0.8v以下為低電平，1.8v以上為高電平。電壓在0.81.8v 之間電路狀態(tài)是不穩(wěn)定的，所以該電壓范圍是不允許的。不同數(shù)字電路高低電平界限都有所不同，但相差不遠(yuǎn)。 在測(cè)量數(shù)字電路的靜態(tài)邏輯電平時(shí)，先在輸入端加入高電平或低

35、電平。然后再測(cè)量各輸出端的電壓是高電平還是低電平，并作好記錄。測(cè)量完畢后分析其狀態(tài)電平，判斷是否符合該數(shù)字電路的邏輯關(guān)系。若不符合，則要對(duì)電路引線作一次詳細(xì)檢查，或者更換該集成電路。2.電路調(diào)整方法進(jìn)行測(cè)試的時(shí)候，可能需要對(duì)某些元件的參數(shù)加以調(diào)整，一般有兩種方法。（1）選擇法 通過替換元件來選擇合適的電路參數(shù)（性能或技術(shù)指標(biāo)）。電路原理圖中，在這種元件的參數(shù)旁邊通常標(biāo)注有“”號(hào)，表示需要在調(diào)整中才能準(zhǔn)確地選定。因?yàn)榉磸?fù)替換元件很不方便，一般總是先接入可調(diào)元件，待調(diào)整確定了合適的元件參數(shù)后，再換上與選定參數(shù)值相同的固定元件。 （2）調(diào)節(jié)可調(diào)元件法 在電路中己經(jīng)裝有調(diào)整元件，如電位器、微調(diào)電容或微

36、調(diào)電感等。其優(yōu)點(diǎn)是調(diào)節(jié)方便，而且電路工作一段時(shí)間以后，如果狀態(tài)發(fā)生變化，也可以隨時(shí)調(diào)整，但可調(diào)元件的可靠性差，體積也比固定元件大。 上述兩種方法都適用于靜態(tài)調(diào)整和動(dòng)態(tài)調(diào)整。 靜態(tài)測(cè)試與調(diào)整時(shí)內(nèi)容較多，適用于產(chǎn)品研制階段或初學(xué)者試制電路使用。在生產(chǎn)階段調(diào)試，為了提高生產(chǎn)效率，往往是只作簡(jiǎn)單針對(duì)性的調(diào)試，主要以調(diào)節(jié)可調(diào)性元件為主。對(duì)于不合相電路，也只作簡(jiǎn)單檢查，如觀察有沒有短路或斷線等。若不能發(fā)現(xiàn)故障，則應(yīng)立即在底板上標(biāo)明故障現(xiàn)象，再轉(zhuǎn)向維修生產(chǎn)線上進(jìn)行維修這樣才不會(huì)耽誤調(diào)試生產(chǎn)線的運(yùn)行。動(dòng)態(tài)測(cè)試與調(diào)整 動(dòng)態(tài)測(cè)試與調(diào)整是保證電路各項(xiàng)參數(shù)、性能、指標(biāo)的重要步驟、其測(cè)試與調(diào)整的項(xiàng)目?jī)?nèi)容包括動(dòng)態(tài)工作電壓

37、、波形的形狀及其幅值和頻率、動(dòng)態(tài)輸出功率、相位關(guān)系、頻帶、放大倍數(shù)、動(dòng)態(tài)范圍等。對(duì)于數(shù)字電路來說，只要器件選擇合適，直流工作點(diǎn)正常，邏輯關(guān)系就不會(huì)有太大問題，一般測(cè)試電平的轉(zhuǎn)換和工作速度即可。 1.電路動(dòng)態(tài)工作電壓 測(cè)試內(nèi)容包括三極管b、c、e 極和集成電路各引腳對(duì)地的動(dòng)態(tài)工作電壓。動(dòng)態(tài)電壓與靜態(tài)電壓同樣是判斷電路是否正常工作的重要依據(jù)，例如有些振蕩電路，當(dāng)電路起振時(shí)測(cè)量ube直流電壓，萬用表指針會(huì)出現(xiàn)反偏現(xiàn)象，利用這一點(diǎn)可以判斷振蕩電路是否起振。 2.測(cè)量電路重要波波形的幅度和頻率 無論是在調(diào)試還是在排除故障的過程中，波形的測(cè)試與調(diào)整都是一個(gè)相當(dāng)重要的技術(shù)。各種整機(jī)電路中都可能有波形產(chǎn)生或波

38、形處理變換的電路。為了判斷電路備種過程是否正常，是否符合技術(shù)要求，常需要觀測(cè)各被測(cè)電路的輸入、輸出波形，并加以分析。對(duì)不符合技術(shù)要求的，則要通過調(diào)整電路元器件的參數(shù)，使之達(dá)到預(yù)定的技術(shù)要求。在脈沖電路的波形變換中，這種測(cè)試更為重要。 大多數(shù)情況下觀察的是電壓波形，有時(shí)為了觀察電流波形，則可通過測(cè)量其限流電阻的電壓，再轉(zhuǎn)成電流的方法來測(cè)量。用示波器觀測(cè)波形時(shí)，上限頻率應(yīng)高于測(cè)試波形的頻率。對(duì)于脈沖波形，示波器的上升時(shí)間還必須滿足要求。觀測(cè)波形的時(shí)候可能會(huì)出現(xiàn)以下幾種不正常的情況，只要細(xì)心分析波形，總會(huì)找出排除的辦法。 第十章 程序設(shè)計(jì)框圖整個(gè)系統(tǒng)的流程圖如圖所示 vin輸入 pwm占空比 d初值

39、：d=vout/vin a/d采樣是否有按鍵 否 按鍵4按鍵5 按鍵3按鍵2電壓電流切換電壓減小 電壓增加圖10.1第11章 軟件編程1 數(shù)碼管顯示流程圖 2 pwm流程圖程序開始計(jì)算數(shù)碼管的位、段碼數(shù)碼管顯示系統(tǒng)初始化位碼送入p1端口段碼送入p2端口程序結(jié)束程序開始系統(tǒng)初始化設(shè)置頻率 cl、ch裝初值ccapoh、ccapol裝初值程序開始設(shè)置adc端口設(shè)置ad采樣通道系統(tǒng)初始化開始、結(jié)束、通道位清零等待轉(zhuǎn)換結(jié)束結(jié)束標(biāo)志位啟動(dòng)轉(zhuǎn)換將轉(zhuǎn)換結(jié)果送入數(shù)碼管程序結(jié)束啟動(dòng)計(jì)數(shù)器3 a/d采樣流程圖第12章 導(dǎo)入程序調(diào)試 將編寫好的程序燒進(jìn)開發(fā)板中，并對(duì)開發(fā)板進(jìn)行整體調(diào)試，即把所有經(jīng)過動(dòng)靜態(tài)調(diào)試的各個(gè)部件組裝在一起進(jìn)行的有關(guān)測(cè)試它的主要目的是