EDA电子设计报告.doc

EDA电子设计大作业 EDA电子设计报告机房名称 信息楼906 时 间 2010.6 至 2010. 学 院 自动化学院 专业班级 姓 名 学 号 成 绩 2011年 7月一、设计背景与需求分析 单片机是一种集成在电路芯片，采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计时器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的计算机系统。因为其低廉的价格和出众的性能，单片机广泛应用于仪器仪表、家用电器、医用设备、航空航天、专用设备的智能化管理及过程控制等领域。本实验设计的是一个通用的基于AT mega8单片机的机器人控制主板，外设电机控制接口、舵机控制接口、传感器输入接口、程序加载接口、控制键盘接口，是一个完整的通用单片机主板。基于此主板可以设计各种教学和娱乐机器人，此主板还可以进行功能拓展，只要按照各接口功能进行拓展，此主板还可以用作智能玩具、家电、智能电子教具等核心控制器。具有广阔应用前景。二、设计思路与基本功能描述单片机是一个微型的完整的计算机系统，为了完成控制目的，首先搭建AT mega8的最小系统，然后根据常用接口设计规范设计传感器接口、电机接口、舵机接口、控制键盘接口等，然后根据单片机的供电（均为5V）以及常用电动机和舵机供电（6V），设计主板的稳压电源模块，本系统采用两块6V蓄电池供电，后续扩展功能也可用6V的稳压源。采用模块化设计方便分析处理和PCB的布局。主板分四个部分：AT mega8最小系统、电源模块、舵机模块、接口。主板能完成程序下载、能够处理传感器的反馈信号根据给定程序进行处理，然后输出信号，控制舵机和电动机的运转，同时接受键盘的信号输入，同时将系统的运转数据显示在键盘的显示器上，成为一个完整的系统。根据程序配合各个模块可以完成各种工作。三、设计方案采用模块化设计。首先搭建AT mega8的最小系统，然后根据常用接口设计规范设计传感器接口、电机接口、舵机接口、控制键盘接口等，然后根据单片机的供电（均为5V）以及常用电动机和舵机供电（6V），设计主板的稳压电源模块，本系统采用两块6V蓄电池供电，后续扩展功能也可用6V的稳压源。四、元器件设计与选择 根据需要在21IC网上查找单片机AT mega8的资料书，据此设计单片机的EDA元件，建立自己的元件库。AT mega8原理图：PCB封装： 以此为核心，搭建主板电路。五、原理图设计六、原理图仿真结果及分析主板的稳压电源部分是最容易出问题的，对此进行仿真噪声：输出：输出电压： 经过仿真，所设计稳压源能输出稳定的5V电压。七、PCB设计 PCB采用双层板，为了方便布线和加工，考虑成本，多采用贴片电阻和贴片电容，指示灯也采用贴片LED，并将一部分贴片元件放置在板子背面，采用双面布局。3D成品图 正面：背面：八、设计经验与感悟在一个星期的设计中，我逐渐体会了作为一个电子工程师所必须要有的敏锐、耐心和细致，要想做出一块好的电路板，首先要掌握各部分原理，采用模块化的思想，熟悉各部分功能才能有效提高效率，做出好的设计。在设计过程中遇到很多困难，发现封装的选择和元件的放置对整个板影响很大，稍动一点可能就无法布线。经过多次筛选、调整，终于设计出本板。由于在设计之初就考虑到了模块化和成本所以虽然开始的电路设计阶段有点慢，但是大大提高之后的工作效率。九、参考文献周冰, 李田, 胡仁喜. Altium Designer Summer 09从入门到精通M. 机械工业出版社. 2011年1月1日, 450;韩国栋, 赵月飞, 娄建安.