实用电子系统的设计与制作-最小系统设计

经典word整理文档，仅参考，双击此处可删除页眉页脚。本资料属于网络整理，如有侵权，请联系删除，谢谢！实用电子系统的设计与制作单片机最小系统板制作姓名年级专业术评语：完成日期：一、原理分析......................................................................................................-2-二、方案选择......................................................................................................-2-1.单片机选择..................................................................................................-2-2.原理图和PCB图绘制.................................................................................-3-3.PCB制板......................................................................................................-4-三、电路原理图绘制..........................................................................................-4-1、复位电路.....................................................................................................-4-2、晶振电路.....................................................................................................-4-3、JTAG仿真接口.............................................................................................-5-4、电源设计.....................................................................................................-5-5、总设计图.....................................................................................................-6-四、PCB图绘制..................................................................................................-7-1.设计步骤......................................................................................................-7-2.设计原则......................................................................................................-7-3.PCB图..........................................................................................................-8-五、综合调试...................................................................................................-10-1.软件调试...................................................................................................-10-2.硬件调试...................................................................................................-11-六、总结...........................................................................................................-12--1-一、原理分析单片机就是将电子计算机的基本环节如中央处理器（CPU（RAM/计数器和一些输入/输出接口电路、总线等都集成在一块芯片上的微型计算机，简称单片机。中央处理器包括运算器、控制器和寄存器，是单片机的核心。储器（RAM）和只读存储器（RAM可以被CPU随机读写，但单片机断电ROM中的信息只能被CPU读取，CPUROM中的内容只能通过专用的编程器事先对它写入。输入/输出接口是单片机与外部设备连接的桥梁，单片机和外部设备（如键盘、显示器等）之间信息的传送全部都通过输入/输出（I/O）接口来实现。最小系统有两种形式：硬件最小系统由电源、主板和CPU、内存组成.在这中通过声音来判断这一核心组成部分是否可正常工作；软件最小系统由电源,主板内存，显示卡/显示器键盘和硬盘组成，这个最小系统主要用来判断系统是否可完成正常的启动与运行。二、方案选择1.单片机选择最小系统以Atmega16单片机为核心，其包括晶振电路、复位电路、电源电路、JTAG下载口电路等。Atmega16的引脚定义与功能：VCC（引脚10+5V。GND（引脚11、31XTAL1（引脚13引脚。XTAL2（引脚12-2-个输入引脚。RESET（引脚9PA0~PA7（引脚40~33/输出端口。PB0~PB7（引脚1~8/输出端口。PC0~PC7（引脚22~29/输出端口。PD0~PD7（引脚14~21/输出端口。双向输入//可以有第二功能。2.原理图和PCB图绘制晶振电路，在设计单片机系统电路时，是必不可少的。在计算机系统中，所系统中，系统时钟是由晶振电路来提供的。复位电路，在单片机系统中，是不可缺少的。单片机在正常工作前，必须要进行复位操作，目的是将CPU以及系统中其它部件都处于一个明确的初始状态，便于系统启动。JTAG仿真接口用于连接最小系统板和仿真器，实现仿真器对DSP的访问，JTAG接口的连接需要和仿真器上的接口一致。标准的JTAG接口是4线：TMS、TCK、TDI、TDO，分别为模式选择、时钟、数据输入和数据输出线。最小系统中的电源供电模块的电源可以通过计算机的USB外部稳定的5V电源供电模块供给。PCBAtmega16JTAGDesign菜单中的UpdataPCB在Design中的Rules里定义PCB的规则，如最小间距、铺铜间距、过孔及焊盘处理等、线宽等；画板子外围边框；把各元件按就近原则排列布局；连线根据电流的大小定线的宽度，连线过程中要不断改变、重新对器件进行布局；最后，补泪、覆铜。-3-3.PCB制板根据PCB图，利用凿孔机进行打孔。对打完孔的板子，进行打磨。利用专门的复写纸张将设计完成的PCB下将复写纸上的电路图墨迹粘到铜板上。腐蚀完毕后，可以焊接元件了。三、电路原理图绘制1、复位电路RST通常采用高电平时复位。当时钟频率选用8MHz时，C取0.1μF，R约为10K。2、晶振电路单片机内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器。引脚XTAL1和XTAL2C1和C2构成并联谐振电路，接在放大器的反馈回路中。因此，此系统电路的晶体振荡器的值为8MHz，电容瓷片电容值为33pF。-4-3、JTAG仿真接口JTAG仿真接口用于连接最小系统板和仿真器，实现仿真器对DSP的访问，JTAG接口的连接需要和仿真器上的接口一致。标准的JTAG接口是4线：TMS、TCK、TDI、TDO，分别为模式选择、时钟、数据输入和数据输出线。JTAG引脚的定义：TCK——测试时钟输入；TDI——测试数据输入，数据通过TDI输入JTAG口；TDO——测试数据输出，数据通过TDO从JTAG口输出；TMS——测试模式选择，TMS用来设置JTAG口处于某种特定的测试模式。4、电源设计最小系统中的电源供电模块的电源可以通过计算机的USB外部稳定的5V电源供电模块供给。电源电路中接入电源指示灯LED，通过六脚开关来控制，需要二极管和限流的1K电阻。-5-5、总设计图最小系统以Atmega16单片机为核心，其包括晶振电路、复位电路、电源电路、JTAG下载口电路等。-6-四、PCB图绘制1.设计步骤1)元件封装，根据与元件的尺寸画封装，原理图的标号代表引脚功能，封装的标号代表引脚位置，如Atmega16芯片底座、四脚开关、六脚开关、三角电源、JTAG接口等元件的封装。2)导入封装，在原理图中执行Design菜单中的UpdataPCB。3)定义规则，在Design中的Rules里定义PCB的规则，如最小间距、铺铜间距、过孔及焊盘处理等、线宽等。4)画板型，板子外围边框、定位孔、安装孔等，画在Keepout层。5)布局，把各元件按就近原则排列布局，多次试探、总结、优化摆出最优的布局。6)连线，连线时要根据电流的大小定线的宽度，连线过程中要不断试探，不断优化，改变甚至重新对器件进行布局，随时进行规则检查。7)补泪，连线完毕后，对焊盘做泪滴处理。8)覆铜。2.设计原则1)办法解决。即，让某引线从别的电阻、电容、三极管脚下的空隙处“钻”过去，或从可能交叉的某条引线的一端“绕”过去，在特殊情况下如何电路很复杂，为简化设计也允许用导线跨接，解决交叉电路问题。2)指的是组件体垂直于电路板安装、焊接，其优点是节省空间，卧式指的是组件体平行并紧贴于电路板安装，焊接，其优点是组件安装的机械强度较好。这两种不同的安装组件，印刷电路板上的组件孔距是不一样的。3)级接地点上。特别是本级晶体管基极、发射极的接地点不能离得太远，否则因两个接地点间的铜箔太长会引起干扰与自激，采用这样“一点接地法”的电路，工作较稳定，不易自激。-7-4)总地线必须严格按高频－中频－低频一级级地按弱电到强电的顺序排列原则，切不可随便翻来复去乱接，级与级间宁肯可接线长点，也要遵守这一规定。特别是变频头、再生头、调频头的接地线安排要求更为严格，如有不当就会产生自激以致无法工作。调频头等高频电路常采用大面积包围式地线，以保证有良好的屏蔽效果。5)强电流引线（公共地线，功放电源引线等）应尽可能宽些，以降低布线电阻及其电压降，可减小寄生耦合而产生的自激。6)阻抗高的走线尽量短，阻抗低的走线可长一些，因为阻抗高的走线容易发笛和吸收信号，引起电路不稳定。电源线、地线、无反馈组件的基极走线、发射极引线等均属低阻抗走线，射极跟随器的基极走线、收录机两个声道的地极易产生串音，使分离度下降。3.PCB图Atmage16的封装JAPG接口的封装-8-四脚开关的封装六脚开关的封装三角电源的开关PCB图-9-五、综合调试1.软件调试程序#include<avr/io.h>#include<stdlib.h>//延时函数voidDelay(void){unsignedchari,j;for(i=200;i>0;i--){for(j=200;j>0;j--);}}//主函数程序从这里开始运行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()