【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 設(shè)計(jì)模塊（PCB 設(shè)計(jì)模塊） 、電路信號(hào)仿真模塊和 PLD 邏輯器件設(shè)計(jì)模塊等組成，各模塊具有強(qiáng)大的功能，可以很好的實(shí)現(xiàn)電路設(shè)計(jì)與分析。(1) 原理圖設(shè)計(jì)模塊（Schematic 模塊）電路原理圖是表示電氣產(chǎn)品或電路工作原理的重要技術(shù)文件，電路原理圖主要由代表各種電子器件的圖形符號(hào)、線路和結(jié)點(diǎn)組成。圖 所示為一張電路原理圖。該原理圖是由 Schematic 模塊設(shè)計(jì)完成的。Schematic 模塊具有如下功能：豐富而靈活的編輯功能、在線庫編輯及完善的庫管理功能、強(qiáng)大的設(shè)計(jì)自動(dòng)化功能、支持層次化設(shè)計(jì)功能等。 (2) 印制電路板設(shè)計(jì)模塊（PCB 設(shè)計(jì)模塊）印制電路板（PCB）制板圖是由電路原理圖到制作電路板的橋梁。設(shè)計(jì)了電路原理圖后，需要根據(jù)原理圖設(shè)計(jì)成印制電路板的制板圖，然后在根據(jù)制板圖制作具體的電路板。印制電路板設(shè)計(jì)模塊具有如下主要功能和特點(diǎn)：可完成復(fù)雜印制電路板（PCB）的設(shè)計(jì)；方便而又靈活的編輯功能；強(qiáng)大的設(shè)計(jì)自動(dòng)化功能；在線式庫編輯及完善的庫管理；完備的輸出系統(tǒng)等。(3) 電路信號(hào)仿真模塊電路信號(hào)仿真模塊是一個(gè)功能強(qiáng)大的數(shù)字/模擬混合信號(hào)電路仿真器，能提供連續(xù)的模擬信號(hào)和離散的數(shù)字信號(hào)仿真。它運(yùn)行在 Protel 的 EDA/Client 集成環(huán)境下，與 Protel Advanced Schematic 原理圖輸入程序協(xié)同工作，作為 Advanced Schematic 的擴(kuò)展，為用戶提供了一個(gè)完整的從設(shè)計(jì)到驗(yàn)證仿真設(shè)計(jì)環(huán)境 [15]。在 Protel 中進(jìn)行仿真，只需從仿真用元器件庫中放置所需的元器件，連接好原理圖，加上激勵(lì)源，然后單擊防真按鈕即可自動(dòng)開始。 PCB 板設(shè)計(jì)及實(shí)物圖(1) 定元件的封裝16 / 42① 打開網(wǎng)絡(luò)表（可以利用一些編輯器輔助編輯） ，將所有封裝瀏覽一遍，確保所有元件的封裝都正確無誤并且元件庫中包含所有元件的封裝，網(wǎng)絡(luò)表中所有信息全部大寫。② 標(biāo)準(zhǔn)元件全部采用公司統(tǒng)一元件庫中的封裝。③ 元件庫中不存在的封裝，應(yīng)自己建立元器件庫。(2) 建立 PCB 板框① 根據(jù) PCB 結(jié)構(gòu)圖，或相應(yīng)的模板建立 PCB 文件，包括安裝孔、禁布區(qū)等相關(guān)信息。② 尺寸標(biāo)注。在鉆孔層中應(yīng)標(biāo)明 PCB 的精確結(jié)構(gòu)，且不可以形成封閉尺寸標(biāo)注。(3) 載入網(wǎng)絡(luò)表① 載入網(wǎng)表并排除所有載入問題，具體請(qǐng)看《PROTEL 技術(shù)大全》 。其他軟件載入問題有很多相似之處，可以借鑒。② 如果使用 PROTEL，網(wǎng)表須載入兩次以上（沒有任何提示信息）才可以確認(rèn)載入無誤。(4) 布局① 首先要確定參考點(diǎn)。一般參考點(diǎn)都設(shè)置在左邊和底邊的邊框線的交點(diǎn)（或延長(zhǎng)線的交點(diǎn)）上或印制板的插件的第一個(gè)焊盤。② 一但參考點(diǎn)確定以后，元件布局、布線均以此參考點(diǎn)為準(zhǔn)。布局推薦使用25MIL 網(wǎng)格。③ 根據(jù)要求先將所有有定位要求的元件固定并鎖定。④ 布局的基本原則 A 遵循先難后易、先大后小的原則。B 布局可以參考硬件工程師提供的原理圖和大致的布局，根據(jù)信號(hào)流向規(guī)律放置主要原器件。C 總的連線盡可能的短，關(guān)鍵信號(hào)線最短。D 強(qiáng)信號(hào)、弱信號(hào)、高電壓信號(hào)和弱電壓信號(hào)要完全分開。E 高頻元件間隔要充分。F 模擬信號(hào)、數(shù)字信號(hào)分開。17 / 42⑤ 相同結(jié)構(gòu)電路部分應(yīng)盡可能采取對(duì)稱布局。⑥ 按照均勻分布、重心平衡、版面美觀的標(biāo)準(zhǔn)來優(yōu)化布局。3 酒精濃度檢測(cè)儀 PCB 如圖 所示：圖 酒精濃度檢測(cè)儀 PCB4 軟件編程 軟件流程圖18 / 42本設(shè)計(jì)軟件主程序流程圖如下圖所示 [3]。 是 否 是 否 圖 主程序流程圖 程序見附錄。5 酒精濃度檢測(cè)儀的焊接與調(diào)試數(shù)據(jù)初始化定時(shí)器初始化A/D 轉(zhuǎn)換初始化顯示初始化進(jìn)入后臺(tái) while 循環(huán)觸發(fā) A/D 轉(zhuǎn)換換算酒精濃度酒精濃度顯示超過閾值嗎？酒精濃度顯示有鍵按下嗎？報(bào)警燈亮按鍵處理19 / 42 酒精濃度檢測(cè)儀的焊接 手工焊接的意義 ,而且它是一項(xiàng)實(shí)踐性很強(qiáng)的技能,才能達(dá)到較好的焊接效果,即有好的焊接質(zhì)量 [7]。本次設(shè)計(jì)中用到的元件如下表：表 51 元件列表元件名稱 元件個(gè)數(shù)STC12C5A32AD 單片機(jī)芯片 1 個(gè)AT24C02 芯片 1 個(gè)六腳開關(guān) 1 個(gè)四角按鍵 2 個(gè)LED 綠色 1 個(gè)、紅色 2 個(gè)IN4148 二極管 1 個(gè)電解電容 22uf 1 個(gè)、10uf 1 個(gè) 瓷片電容 20pf 2 個(gè)、 1 個(gè)電阻 1K 6 個(gè)、10K 4 個(gè)晶振 1 個(gè)接口 若干 正確的焊接方法焊接時(shí)利用烙鐵頭的對(duì)元件引線和焊盤預(yù)熱，烙鐵頭與焊盤的平面最好成 45176。夾角，等待焊金屬上升至焊接溫度時(shí)，再加焊錫絲。被焊金屬未經(jīng)預(yù)熱，而將焊錫直接加在烙鐵頭上，使焊錫直接滴在焊接部位，這種焊接方法常常會(huì)導(dǎo)致虛焊。 插件元件焊接步驟(1）插入將插件元件插入電路板標(biāo)示位置過孔中，與電路板緊貼至無縫為止。如未與電路板貼緊，在重復(fù)焊接時(shí)焊盤高溫易使焊盤損傷或脫落，物流過程中也可導(dǎo)致焊盤損傷或脫落。(2) 預(yù)熱20 / 42烙鐵與元件引腳、焊盤接觸，同時(shí)預(yù)熱焊盤與元件引腳，而不是僅僅預(yù)熱元件，此過程約需1秒鐘時(shí)間。(3) 加焊錫焊錫加焊盤上（而不是僅僅加在元件引腳上），待焊盤溫度上升到使焊錫絲熔化的溫度，焊錫就自動(dòng)熔化。(4) 加適量的焊錫，然后先拿開焊錫絲。(5) 焊后加熱拿開焊錫絲后，不要立即拿走烙鐵，繼續(xù)加熱使焊錫完成潤(rùn)濕和擴(kuò)散兩個(gè)過程，直到是焊點(diǎn)最明亮?xí)r再拿開烙鐵，不應(yīng)有毛刺和空隙。(6) 冷卻在冷卻過程中不要移動(dòng)插件元件。 貼片元件焊接步驟(1）在待焊元件的一端點(diǎn)上焊錫。(2）用鑷子將貼片元件水平放置在電路板上標(biāo)示位置，先焊接好已點(diǎn)錫的一端，再在未點(diǎn)錫的一端加上焊錫焊接好即可。 焊接注意事項(xiàng)(1）焊接溫度和時(shí)間焊錫的最佳溫度為350186。C，溫度太低易形成冷焊點(diǎn)，高于400186。C易使焊點(diǎn)質(zhì)量變差，且容易導(dǎo)致焊盤（銅皮）變形或脫落。焊接時(shí)間：完成潤(rùn)濕和擴(kuò)散兩個(gè)過程需23S，1S 僅完成潤(rùn)濕和擴(kuò)散兩個(gè)過程的35%。一般IC、三極管焊接時(shí)間小于3S，其他元件焊接時(shí)間為45S。(2) 焊錫量適當(dāng)焊點(diǎn)上焊錫過少，機(jī)械強(qiáng)度低。焊錫過多，會(huì)容易造成絕緣距離減小、焊點(diǎn)相碰或跳錫等現(xiàn)象。(3）電烙鐵使用注意事項(xiàng)電烙鐵溫度升高后，首先應(yīng)將烙鐵尖點(diǎn)上薄薄的一層焊錫，避免烙鐵尖因氧化而不沾錫。使用過程中，烙鐵尖表面應(yīng)一直保持有薄薄的焊錫層，多余的焊錫 可輕輕甩在烙鐵架上，或用一塊濕布（濕海綿）擦拭一下。暫時(shí)不用時(shí)，應(yīng)將電烙鐵溫度調(diào)至最低。、：21 / 42圖 酒精濃度檢測(cè)儀實(shí)物反面圖圖 酒精濃度檢測(cè)儀實(shí)物正面圖 酒精濃度檢測(cè)儀的實(shí)物調(diào)試 調(diào)試工作的主要內(nèi)容調(diào)試工作包括調(diào)整和測(cè)試兩個(gè)方面。調(diào)整主要是對(duì)電路參數(shù)而言，即對(duì)整機(jī)內(nèi)22 / 42電感線圈的可調(diào)磁芯、可變電阻器、電位器、微調(diào)電容器等可調(diào)元器件及與電氣指標(biāo)有關(guān)的調(diào)諧系統(tǒng)、機(jī)械傳動(dòng)部分等進(jìn)行調(diào)整，使之達(dá)到預(yù)定的性能指標(biāo)和功能要求。測(cè)試是用規(guī)定精度的測(cè)量?jī)x表對(duì)單元電路板和整機(jī)的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行測(cè)試，以此判斷被測(cè)項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)是否符合規(guī)定的要求。調(diào)試工作的主要內(nèi)容有以下幾點(diǎn)： (1) 正確合理地選擇和使用測(cè)試所需的儀器儀表。 (2) 嚴(yán)格按照調(diào)試工藝指導(dǎo)卡的規(guī)定，對(duì)單元電路板或整機(jī)進(jìn)行調(diào)整和測(cè)試，完成后按照規(guī)定的方法緊固調(diào)整部位。 (3) 排除調(diào)整中出現(xiàn)的故障，并作好記錄。 (4) 認(rèn)真對(duì)調(diào)試數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、反饋和處理，并撰寫調(diào)試工作總結(jié)，提出改進(jìn)措施。對(duì)于簡(jiǎn)單的小型整機(jī)，如穩(wěn)壓電源、半導(dǎo)體收音機(jī)、單放機(jī)等，調(diào)試工作簡(jiǎn)便，一旦裝配完成后，可以直接進(jìn)行整機(jī)調(diào)試；而對(duì)于結(jié)構(gòu)復(fù)雜、性能指標(biāo)要求高的整機(jī)，調(diào)試工作先分散后集中，即通?？上葘?duì)單元電路板進(jìn)行調(diào)試，達(dá)到要求后再進(jìn)行總裝，最后進(jìn)行整機(jī)調(diào)試。 調(diào)試的一般步驟調(diào)試工作遵循的一般規(guī)律為：先調(diào)試部件，后調(diào)試整機(jī)；先內(nèi)后外；先調(diào)試結(jié)構(gòu)部分，后調(diào)試電氣部分；先調(diào)試電源，后調(diào)試其余電路；先調(diào)試靜態(tài)指標(biāo)，后調(diào)試動(dòng)態(tài)指標(biāo)；先調(diào)試獨(dú)立項(xiàng)目，后調(diào)試相互影響的項(xiàng)目；先調(diào)試基本指標(biāo)，后調(diào)試對(duì)質(zhì)量影響較大的指標(biāo)。由于電子產(chǎn)品的種類繁多，電路復(fù)雜，內(nèi)部單元電路的種類、要求及技術(shù)指標(biāo)等也不相同，所以調(diào)試程序不盡相同。但對(duì)一般電子產(chǎn)品來說，調(diào)試程序大致如下：(1)電源的調(diào)試較復(fù)雜的電子產(chǎn)品都有獨(dú)立的電源電路，它是其他單元電路和整機(jī)工作的基礎(chǔ)。通常在電源電路調(diào)試正常后，再進(jìn)行其他項(xiàng)目的調(diào)試。通常應(yīng)先置電源開關(guān)于“OFF”位置，檢查電源變換開關(guān)是否符合要求、輸入電壓是否正確，然后插上電源開關(guān)插頭，打開電源開關(guān)通電。接通電源后，電源指示燈亮，此時(shí)應(yīng)注意有無放電、打火、冒煙現(xiàn)象，有無異常氣味。若有這些現(xiàn)象，立即停電檢查。另外，還應(yīng)檢查各種保險(xiǎn)開關(guān)、控制系統(tǒng)是否起作用，各種散熱系統(tǒng)是否正常工作。電源調(diào)試通常23 / 42在空載狀態(tài)下進(jìn)行，切斷該電源的一切負(fù)載后進(jìn)行初調(diào)（開關(guān)電源需帶假負(fù)載調(diào)試） 。其目的是避免因電源電路未經(jīng)調(diào)試帶負(fù)載，容易造成部分電子元器件的損壞。調(diào)試時(shí)，接通電源電路板的電源，測(cè)量有無穩(wěn)定的直流電壓輸出，其值是否符號(hào)設(shè)計(jì)要求，或調(diào)節(jié)取樣電位器使電源電壓達(dá)到額定值。測(cè)試檢測(cè)點(diǎn)的直流工作點(diǎn)和電壓波形，檢查工作狀態(tài)是否正常，有無自激振蕩等?？蛰d調(diào)試正常后，電源加負(fù)載進(jìn)行細(xì)調(diào)。在初調(diào)正常的情況下，加上定額負(fù)載，再測(cè)量各項(xiàng)性能指標(biāo)，觀察是否符合設(shè)計(jì)要求。當(dāng)達(dá)到要求的最佳值時(shí)，鎖定有關(guān)調(diào)整元件（如電位器等） ，使電源電路具有加負(fù)載時(shí)所需的最佳功能狀態(tài)。(2) 單元電路板調(diào)試電源電路調(diào)好后，可以進(jìn)行其他電路的調(diào)試，這些電路通常按單元電路的順序，根據(jù)調(diào)試的需要及方便，由前到后或由后到前地依次接通各部件或印制電路板的電流，分別進(jìn)行調(diào)試。首先檢查和調(diào)整靜態(tài)工作點(diǎn)，然后進(jìn)行各參數(shù)的調(diào)整，直到各部分電路均符合技術(shù)文件規(guī)定的各項(xiàng)指標(biāo)為止。A 輸入模塊的調(diào)試：用萬用表檢測(cè)輸入模塊的輸出電壓是否是 5V 左右，如果不是，說明輸入模塊出現(xiàn)了連接不良現(xiàn)象。B 芯片引腳測(cè)試用萬用表檢測(cè)芯片是否有電壓輸入，只有當(dāng)有電壓輸入時(shí)芯片才能正常工作，然后再檢測(cè)各個(gè)引腳的功能所必須的輸出信號(hào)，進(jìn)行排查與檢測(cè)。C 輸出模塊調(diào)試用示波器檢測(cè)輸出模塊是否有正確穩(wěn)定的電壓、電流輸出，如果沒有且在前面電路沒錯(cuò)誤的情況下進(jìn)行輸出模塊排查，直到找出錯(cuò)誤。(3) 整機(jī)調(diào)試各單元電路、部件調(diào)試好后，接通所有的部件及印制電路板的電源，進(jìn)行整機(jī)調(diào)整。檢查各部分連接有無影響以及機(jī)械結(jié)構(gòu)對(duì)電氣性能的影響等，整機(jī)電路調(diào)整好后，調(diào)試整機(jī)總電流和消耗功率。 酒精檢測(cè)儀程序下載調(diào)試當(dāng)程序在 uVision 環(huán)境下編寫完成， 文件后，就可以下載并進(jìn)行調(diào)試了。USB 轉(zhuǎn)串口驅(qū)動(dòng)安裝24 / 42打開 USB 驅(qū)動(dòng)文件夾下的 安裝文件，按提示安裝 USB 轉(zhuǎn)串口驅(qū)動(dòng)程序。安裝完成后，插入 USB 下載線后，在[開始][控制面板][打印機(jī)和其他硬件][設(shè)備管理器]，在“端口”分支下有（Pr