實(shí)用電子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與制作-最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)

經(jīng)典word整理文檔，僅參考，雙擊此處可刪除頁(yè)眉頁(yè)腳。本資料屬于網(wǎng)絡(luò)整理，如有侵權(quán)，請(qǐng)聯(lián)系刪除，謝謝！實(shí)用電子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與制作單片機(jī)最小系統(tǒng)板制作姓名年級(jí)專(zhuān)業(yè)術(shù)評(píng)語(yǔ)：完成日期：一、原理分析......................................................................................................-2-二、方案選擇......................................................................................................-2-1.單片機(jī)選擇..................................................................................................-2-2.原理圖和PCB圖繪制.................................................................................-3-3.PCB制板......................................................................................................-4-三、電路原理圖繪制..........................................................................................-4-1、復(fù)位電路.....................................................................................................-4-2、晶振電路.....................................................................................................-4-3、JTAG仿真接口.............................................................................................-5-4、電源設(shè)計(jì).....................................................................................................-5-5、總設(shè)計(jì)圖.....................................................................................................-6-四、PCB圖繪制..................................................................................................-7-1.設(shè)計(jì)步驟......................................................................................................-7-2.設(shè)計(jì)原則......................................................................................................-7-3.PCB圖..........................................................................................................-8-五、綜合調(diào)試...................................................................................................-10-1.軟件調(diào)試...................................................................................................-10-2.硬件調(diào)試...................................................................................................-11-六、總結(jié)...........................................................................................................-12--1-一、原理分析單片機(jī)就是將電子計(jì)算機(jī)的基本環(huán)節(jié)如中央處理器（CPU（RAM/計(jì)數(shù)器和一些輸入/輸出接口電路、總線等都集成在一塊芯片上的微型計(jì)算機(jī)，簡(jiǎn)稱(chēng)單片機(jī)。中央處理器包括運(yùn)算器、控制器和寄存器，是單片機(jī)的核心。儲(chǔ)器（RAM）和只讀存儲(chǔ)器（RAM可以被CPU隨機(jī)讀寫(xiě)，但單片機(jī)斷電ROM中的信息只能被CPU讀取，CPUROM中的內(nèi)容只能通過(guò)專(zhuān)用的編程器事先對(duì)它寫(xiě)入。輸入/輸出接口是單片機(jī)與外部設(shè)備連接的橋梁，單片機(jī)和外部設(shè)備（如鍵盤(pán)、顯示器等）之間信息的傳送全部都通過(guò)輸入/輸出（I/O）接口來(lái)實(shí)現(xiàn)。最小系統(tǒng)有兩種形式：硬件最小系統(tǒng)由電源、主板和CPU、內(nèi)存組成.在這中通過(guò)聲音來(lái)判斷這一核心組成部分是否可正常工作；軟件最小系統(tǒng)由電源,主板內(nèi)存，顯示卡/顯示器鍵盤(pán)和硬盤(pán)組成，這個(gè)最小系統(tǒng)主要用來(lái)判斷系統(tǒng)是否可完成正常的啟動(dòng)與運(yùn)行。二、方案選擇1.單片機(jī)選擇最小系統(tǒng)以Atmega16單片機(jī)為核心，其包括晶振電路、復(fù)位電路、電源電路、JTAG下載口電路等。Atmega16的引腳定義與功能：VCC（引腳10+5V。GND（引腳11、31XTAL1（引腳13引腳。XTAL2（引腳12-2-個(gè)輸入引腳。RESET（引腳9PA0~PA7（引腳40~33/輸出端口。PB0~PB7（引腳1~8/輸出端口。PC0~PC7（引腳22~29/輸出端口。PD0~PD7（引腳14~21/輸出端口。雙向輸入//可以有第二功能。2.原理圖和PCB圖繪制晶振電路，在設(shè)計(jì)單片機(jī)系統(tǒng)電路時(shí)，是必不可少的。在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，所系統(tǒng)中，系統(tǒng)時(shí)鐘是由晶振電路來(lái)提供的。復(fù)位電路，在單片機(jī)系統(tǒng)中，是不可缺少的。單片機(jī)在正常工作前，必須要進(jìn)行復(fù)位操作，目的是將CPU以及系統(tǒng)中其它部件都處于一個(gè)明確的初始狀態(tài)，便于系統(tǒng)啟動(dòng)。JTAG仿真接口用于連接最小系統(tǒng)板和仿真器，實(shí)現(xiàn)仿真器對(duì)DSP的訪問(wèn)，JTAG接口的連接需要和仿真器上的接口一致。標(biāo)準(zhǔn)的JTAG接口是4線：TMS、TCK、TDI、TDO，分別為模式選擇、時(shí)鐘、數(shù)據(jù)輸入和數(shù)據(jù)輸出線。最小系統(tǒng)中的電源供電模塊的電源可以通過(guò)計(jì)算機(jī)的USB外部穩(wěn)定的5V電源供電模塊供給。PCBAtmega16JTAGDesign菜單中的UpdataPCB在Design中的Rules里定義PCB的規(guī)則，如最小間距、鋪銅間距、過(guò)孔及焊盤(pán)處理等、線寬等；畫(huà)板子外圍邊框；把各元件按就近原則排列布局；連線根據(jù)電流的大小定線的寬度，連線過(guò)程中要不斷改變、重新對(duì)器件進(jìn)行布局；最后，補(bǔ)淚、覆銅。-3-3.PCB制板根據(jù)PCB圖，利用鑿孔機(jī)進(jìn)行打孔。對(duì)打完孔的板子，進(jìn)行打磨。利用專(zhuān)門(mén)的復(fù)寫(xiě)紙張將設(shè)計(jì)完成的PCB下將復(fù)寫(xiě)紙上的電路圖墨跡粘到銅板上。腐蝕完畢后，可以焊接元件了。三、電路原理圖繪制1、復(fù)位電路RST通常采用高電平時(shí)復(fù)位。當(dāng)時(shí)鐘頻率選用8MHz時(shí)，C取0.1μF，R約為10K。2、晶振電路單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)用于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器。引腳XTAL1和XTAL2C1和C2構(gòu)成并聯(lián)諧振電路，接在放大器的反饋回路中。因此，此系統(tǒng)電路的晶體振蕩器的值為8MHz，電容瓷片電容值為33pF。-4-3、JTAG仿真接口JTAG仿真接口用于連接最小系統(tǒng)板和仿真器，實(shí)現(xiàn)仿真器對(duì)DSP的訪問(wèn)，JTAG接口的連接需要和仿真器上的接口一致。標(biāo)準(zhǔn)的JTAG接口是4線：TMS、TCK、TDI、TDO，分別為模式選擇、時(shí)鐘、數(shù)據(jù)輸入和數(shù)據(jù)輸出線。JTAG引腳的定義：TCK——測(cè)試時(shí)鐘輸入；TDI——測(cè)試數(shù)據(jù)輸入，數(shù)據(jù)通過(guò)TDI輸入JTAG口；TDO——測(cè)試數(shù)據(jù)輸出，數(shù)據(jù)通過(guò)TDO從JTAG口輸出；TMS——測(cè)試模式選擇，TMS用來(lái)設(shè)置JTAG口處于某種特定的測(cè)試模式。4、電源設(shè)計(jì)最小系統(tǒng)中的電源供電模塊的電源可以通過(guò)計(jì)算機(jī)的USB外部穩(wěn)定的5V電源供電模塊供給。電源電路中接入電源指示燈LED，通過(guò)六腳開(kāi)關(guān)來(lái)控制，需要二極管和限流的1K電阻。-5-5、總設(shè)計(jì)圖最小系統(tǒng)以Atmega16單片機(jī)為核心，其包括晶振電路、復(fù)位電路、電源電路、JTAG下載口電路等。-6-四、PCB圖繪制1.設(shè)計(jì)步驟1)元件封裝，根據(jù)與元件的尺寸畫(huà)封裝，原理圖的標(biāo)號(hào)代表引腳功能，封裝的標(biāo)號(hào)代表引腳位置，如Atmega16芯片底座、四腳開(kāi)關(guān)、六腳開(kāi)關(guān)、三角電源、JTAG接口等元件的封裝。2)導(dǎo)入封裝，在原理圖中執(zhí)行Design菜單中的UpdataPCB。3)定義規(guī)則，在Design中的Rules里定義PCB的規(guī)則，如最小間距、鋪銅間距、過(guò)孔及焊盤(pán)處理等、線寬等。4)畫(huà)板型，板子外圍邊框、定位孔、安裝孔等，畫(huà)在Keepout層。5)布局，把各元件按就近原則排列布局，多次試探、總結(jié)、優(yōu)化擺出最優(yōu)的布局。6)連線，連線時(shí)要根據(jù)電流的大小定線的寬度，連線過(guò)程中要不斷試探，不斷優(yōu)化，改變甚至重新對(duì)器件進(jìn)行布局，隨時(shí)進(jìn)行規(guī)則檢查。7)補(bǔ)淚，連線完畢后，對(duì)焊盤(pán)做淚滴處理。8)覆銅。2.設(shè)計(jì)原則1)辦法解決。即，讓某引線從別的電阻、電容、三極管腳下的空隙處“鉆”過(guò)去，或從可能交叉的某條引線的一端“繞”過(guò)去，在特殊情況下如何電路很復(fù)雜，為簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)也允許用導(dǎo)線跨接，解決交叉電路問(wèn)題。2)指的是組件體垂直于電路板安裝、焊接，其優(yōu)點(diǎn)是節(jié)省空間，臥式指的是組件體平行并緊貼于電路板安裝，焊接，其優(yōu)點(diǎn)是組件安裝的機(jī)械強(qiáng)度較好。這兩種不同的安裝組件，印刷電路板上的組件孔距是不一樣的。3)級(jí)接地點(diǎn)上。特別是本級(jí)晶體管基極、發(fā)射極的接地點(diǎn)不能離得太遠(yuǎn)，否則因兩個(gè)接地點(diǎn)間的銅箔太長(zhǎng)會(huì)引起干擾與自激，采用這樣“一點(diǎn)接地法”的電路，工作較穩(wěn)定，不易自激。-7-4)總地線必須嚴(yán)格按高頻－中頻－低頻一級(jí)級(jí)地按弱電到強(qiáng)電的順序排列原則，切不可隨便翻來(lái)復(fù)去亂接，級(jí)與級(jí)間寧肯可接線長(zhǎng)點(diǎn)，也要遵守這一規(guī)定。特別是變頻頭、再生頭、調(diào)頻頭的接地線安排要求更為嚴(yán)格，如有不當(dāng)就會(huì)產(chǎn)生自激以致無(wú)法工作。調(diào)頻頭等高頻電路常采用大面積包圍式地線，以保證有良好的屏蔽效果。5)強(qiáng)電流引線（公共地線，功放電源引線等）應(yīng)盡可能寬些，以降低布線電阻及其電壓降，可減小寄生耦合而產(chǎn)生的自激。6)阻抗高的走線盡量短，阻抗低的走線可長(zhǎng)一些，因?yàn)樽杩垢叩淖呔€容易發(fā)笛和吸收信號(hào)，引起電路不穩(wěn)定。電源線、地線、無(wú)反饋組件的基極走線、發(fā)射極引線等均屬低阻抗走線，射極跟隨器的基極走線、收錄機(jī)兩個(gè)聲道的地極易產(chǎn)生串音，使分離度下降。3.PCB圖Atmage16的封裝JAPG接口的封裝-8-四腳開(kāi)關(guān)的封裝六腳開(kāi)關(guān)的封裝三角電源的開(kāi)關(guān)PCB圖-9-五、綜合調(diào)試1.軟件調(diào)試程序#include<avr/io.h>#include<stdlib.h>//延時(shí)函數(shù)voidDelay(void){unsignedchari,j;for(i=200;i>0;i--){for(j=200;j>0;j--);}}//主函數(shù)程序從這里開(kāi)始運(yùn)行voidmain(void){unsignedcharposition=0;PORTA=0xff;DDRA=0xff;while(1){inti=0;for(i=0;i<16;i++){PORTA=~(1<<position);if(++position>=8)position=0;Delay();Delay();Delay();Delay();Delay();Delay()