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文檔簡介
1、1、課程基本內(nèi)容、課程基本內(nèi)容 a. 講解電子電路的基本設(shè)計過程講解電子電路的基本設(shè)計過程 b. 講解電子電路的設(shè)計難點講解電子電路的設(shè)計難點 c. 講解有關(guān)的生產(chǎn)工藝講解有關(guān)的生產(chǎn)工藝 d. 講解元器件的有關(guān)知識講解元器件的有關(guān)知識 e. 介紹原理圖的有關(guān)設(shè)計技術(shù)介紹原理圖的有關(guān)設(shè)計技術(shù) f. 介紹印制板圖的有關(guān)設(shè)計技術(shù)介紹印制板圖的有關(guān)設(shè)計技術(shù) g. 完成一個小型完成一個小型光電系統(tǒng)光電系統(tǒng)的設(shè)計的設(shè)計l模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù)l數(shù)字電子技術(shù)數(shù)字電子技術(shù)l單片機原理與接口技術(shù)單片機原理與接口技術(shù)l光學(xué)系統(tǒng)與光電探測器光學(xué)系統(tǒng)與光電探測器l電子電路制造工藝電子電路制造工藝l電磁兼容性設(shè)計電磁
2、兼容性設(shè)計 3、教學(xué)方法、教學(xué)方法 講課部分 a. 重點講設(shè)計思路和設(shè)計方法重點講設(shè)計思路和設(shè)計方法 b. 從系統(tǒng)、從工程設(shè)計的角度來講問題從系統(tǒng)、從工程設(shè)計的角度來講問題 系統(tǒng):設(shè)計方案的系統(tǒng)性系統(tǒng):設(shè)計方案的系統(tǒng)性 知識結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)性知識結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)性 工程:理論聯(lián)系實際工程:理論聯(lián)系實際 工程設(shè)計部分工程設(shè)計部分 核心理念:核心理念: DIYDIY 設(shè)計一個基于單片機的小型光電系統(tǒng),學(xué)會根據(jù)設(shè)計題目的技術(shù)指標(biāo),從工程設(shè)計的角度出發(fā),進行電子線路的方案論證、元器件選擇、成本核算、系統(tǒng)優(yōu)化、原理圖繪制、PCB圖繪制、設(shè)計文檔整理、設(shè)計報告撰寫等。 a. 主動學(xué)習(xí),培養(yǎng)自學(xué)能力主動學(xué)習(xí),培養(yǎng)自學(xué)能
3、力 b. 不走捷徑,善于發(fā)現(xiàn)問題、解決問題不走捷徑,善于發(fā)現(xiàn)問題、解決問題 c. 要培養(yǎng)團隊合作精神要培養(yǎng)團隊合作精神 d. 要學(xué)會找資料,閱讀外文資料要學(xué)會找資料,閱讀外文資料 主要信息來源:主要信息來源: a.互聯(lián)網(wǎng)互聯(lián)網(wǎng) 公司網(wǎng)站公司網(wǎng)站 專業(yè)論壇專業(yè)論壇 b.電子、計算機類期刊電子、計算機類期刊 電子產(chǎn)品世界電子產(chǎn)品世界 電子技術(shù)與應(yīng)用電子技術(shù)與應(yīng)用 今日電子今日電子 電子元器件電子元器件 電子產(chǎn)品設(shè)計電子產(chǎn)品設(shè)計 c.專著專著 d.教科書教科書 l理論考試?yán)碚摽荚?0%40% 筆試筆試(開卷開卷)l工程設(shè)計工程設(shè)計60%60% 分層次實施分層次實施 第一階段:只需完成設(shè)計報告即可第一
4、階段:只需完成設(shè)計報告即可 第二階段:需完成設(shè)計作品的圖紙設(shè)計、加工、裝配、第二階段:需完成設(shè)計作品的圖紙設(shè)計、加工、裝配、 軟硬件調(diào)試和性能測試軟硬件調(diào)試和性能測試“Altium Designer 電子設(shè)計應(yīng)用教程電子設(shè)計應(yīng)用教程” 高歌高歌 著著 ,電子工業(yè)出版社,電子工業(yè)出版社其它參考資料其它參考資料a. “光電控制系統(tǒng)技術(shù)與應(yīng)用光電控制系統(tǒng)技術(shù)與應(yīng)用”,韓兵,韓兵 著著,電子工業(yè)出版社電子工業(yè)出版社b. “電子設(shè)備的電磁兼容性設(shè)計電子設(shè)備的電磁兼容性設(shè)計” 區(qū)健昌區(qū)健昌 著著 ,電子工業(yè)出版社,電子工業(yè)出版社c. 電子元器件數(shù)據(jù)手冊和應(yīng)用手冊電子元器件數(shù)據(jù)手冊和應(yīng)用手冊 ,可登陸公司網(wǎng)
5、站下載,可登陸公司網(wǎng)站下載d. “電磁兼容和印刷電路板電磁兼容和印刷電路板” Mark I. Montrose著,劉元安譯,人民郵電出版社著,劉元安譯,人民郵電出版社e. “電子工藝實訓(xùn)教材電子工藝實訓(xùn)教材”,孫惠康主編,孫惠康主編 f. “電子產(chǎn)品制造技術(shù)電子產(chǎn)品制造技術(shù)”,王衛(wèi)平主編,清華大學(xué)出版社,王衛(wèi)平主編,清華大學(xué)出版社g. MCS-51系列教科書及相關(guān)參考書系列教科書及相關(guān)參考書l1-6周:上課l7-9周:原理方案設(shè)計,第8周周六原理方案討論課l10-11周:原理方案優(yōu)化,PCB設(shè)計,第10周周六 PCB設(shè)計討論課l11周周五:第二階段上交設(shè)計文檔l12周:指導(dǎo)教師篩選可加工的作品
6、l13-15周:PCB加工,電子元器件準(zhǔn)備l16周:設(shè)計作品裝配調(diào)試,現(xiàn)場驗收l17周周五:上交設(shè)計報告Tel:87544833E_mail: 辦公室:南五樓辦公室:南五樓425Protel系列軟件發(fā)展過程l1985:Protel Tango (DOS)l1991:Protel Tango (Windows)l1999:Protel 99l2000:Protel 99 SEl2002:Protel DXPl2006:Altium Designer 06l2009:Altium Designer 09 l電子電路的基本設(shè)計過程電子電路的基本設(shè)計過程 任務(wù)書任務(wù)書資料收集資料收集方案論證方案論證原
7、理圖原理圖仿真仿真制版圖制版圖設(shè)計文件設(shè)計文件加工加工裝配裝配產(chǎn)品產(chǎn)品調(diào)試調(diào)試一、成本設(shè)計一、成本設(shè)計1.影響成本的幾個因素影響成本的幾個因素 a、元器件方面 精度:A/D的分辨率,運放的零點漂移等 速度:CPU的主頻,A/D的采樣速率等 功耗:筆記本與臺式機CPU的差異 溫度等級: 相對成本 民用 0 70 1 工業(yè) -40 85 2 3 汽車 -40 125 34 軍用 -55 150 10 (出口限制) 封裝:陶瓷,塑料,金屬外殼 批量大?。毫闶郏縝、印制板 板材:陶瓷,環(huán)氧樹脂,聚四氟乙烯,撓性 層數(shù):單面,雙面,多層 工藝:有鉛/無鉛,孔徑大小 表面處理:字符,阻焊,焊盤處理(噴
8、錫、沉金、沉銀) 線條復(fù)雜程度:最細(xì)可達0.05mm 加工周期:1 15天 批量:單件,成批生產(chǎn)b、硬件軟化硬件軟化 在不影響系統(tǒng)性能的情況下,能夠用軟件實現(xiàn)的功能盡量用軟件實現(xiàn) 作用:可降低硬件成本 設(shè)計靈活 典型例子: 鍵盤防抖動:硬件防抖 軟件防抖 濾波器設(shè)計:模擬 數(shù)字 c、充分挖掘充分挖掘CPU的系統(tǒng)資源的系統(tǒng)資源 CPU上的可用資源: 中斷控制器 定時器/計數(shù)器 WDT(看門狗) 存儲器:FLASH_ROM SRAM 串口:SPI I2C UART USB CAN I/O口 A/D D/A RTC(實時時鐘) 比較器 PWM(脈沖寬度調(diào)制器) QFP(光電脈沖編碼器) LCD驅(qū)動器
9、 d、盡量多的采用新技術(shù)盡量多的采用新技術(shù) 摩爾定律1.新型號元器件集成度高,一片可取代舊器件多片2.新器件性價比高3.老器件越往后價格越高,直到停產(chǎn),導(dǎo)致產(chǎn)品的材料、裝配及維修成本都很高INOUTPIPOPO=k PI k1作用:AC DC 220V 24,12 380V 5,3.3, 2.5,1.8, 1.2,0.9PD= ( VI VO )IL + VI ISVI VO 3V IS = 10 MA 線性電源實物照片特點:1、效率高:高達98 2、輸入電壓范圍大:85V270V 3、體積小,重量輕,成本低 4、噪聲大開關(guān)電源實物照片開關(guān)電源原理圖線性電源20W開關(guān)電源350W電磁干擾的傳播
10、途徑:輻射:通過空間的電磁波傳播能量 天線效應(yīng):發(fā)射、接收傳導(dǎo):通過導(dǎo)線傳遞干擾 電源線 信號電纜電磁干擾傳輸示意圖2系統(tǒng)中容易受干擾的部分:系統(tǒng)中容易受干擾的部分:a 弱信號檢測電路 b 計算機信號線(數(shù)據(jù)、地址、控制)c 數(shù)/模、模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路屏蔽層調(diào)制解調(diào)VIVOV+2000V隔離特點:1、可隔離模擬電壓信號, 隔離電壓高達2000V 2、線性度可達0.1% 3、價格高(3001000元人民幣) 4、體積大生產(chǎn)公司:ADI AD202KN TIVIVOR1R2特點1、用于開關(guān)信號隔離,隔離電壓高達8000V2、體積小3、成本低(15元人民幣)4、可選的型號很多 4N25 4N30 6N3
11、7 TLP521 TLP541ff00濾波器頻響曲線Av輸入信號頻譜d 優(yōu)化布線: 回路設(shè)計 多層板應(yīng)用 優(yōu)選板材料 e e 軟件算法六、人體工藝和美學(xué)設(shè)計六、人體工藝和美學(xué)設(shè)計 手感:大小、重量、 表面質(zhì)量 使用者差異:身高、用手習(xí)慣 外觀:形狀、比例、布局 色彩搭配l小規(guī)模可編程器件: PAL/GAL 1000門l復(fù)雜可編程邏輯器件: CPLD 200050000門l現(xiàn)場可編程邏輯器件: FPGA 10000門l技術(shù)特點:l可隨時更改設(shè)計方案,有些器件可在線編程(ISP)l可用高級語言編程(VHDL Verilog HDL)l保密性能好l性能價格比高l功耗低l生產(chǎn)公司:XILINX ALT
12、ERA LatticeROM: 1K 64KRAM: 128B 256B 256+4K 80C51 80C52 C8051F040中斷源(數(shù)目):5 20多個主頻:612MHz DC 60MHz工作電壓:5V 1 .V 6V指令周期:12 1 個時鐘周期 RST CLR 時鐘發(fā)生器CPUWDTN位計數(shù)器l由英國ARM公司授權(quán),全球幾十家公司生產(chǎn)l系列:ARM7 ARM11,Cortex-A8/A9/A15Cortex-A8/A9/A15l成本低,功耗低l集成度高,接口豐富 DRAM USB RTC Flash Rom INTERNET LCD A/D D/A I2C SPI UART CANl軟件支持豐富,可運行操作系統(tǒng)l應(yīng)用:信息終端、便攜式設(shè)備、工業(yè)控制MIPS構(gòu)架ARM構(gòu)架lf. 傳感器:傳感器:l 帶放大器:PIN光電探測器 數(shù)字化:溫度傳感器l CMOS圖像傳感器 三、三、 方案論證與方案論證與總體設(shè)計總體設(shè)計1、總體框架設(shè)計總體框架設(shè)計 光機電原理綜合設(shè)計 光學(xué):光源、光學(xué)結(jié)構(gòu) 機械:運動件、支撐件、機體 傳感器:光電類 其它類 硬件:信號處理、單片機及外設(shè) 數(shù)字邏輯電路、電源電路 軟件:C、匯編 A、模擬信號波形信號特征:幅度,極性,頻率范圍, 周期性特征,直流分量大小噪聲特征:噪聲種類,噪聲頻譜B、組
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