【導(dǎo)讀】指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注。和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過的研究成果，對(duì)本研究提供過幫助和做出過貢獻(xiàn)的個(gè)人或集體，均已在文中作。了明確的說明并表示了謝意。的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版本；閱覽服務(wù)；學(xué)校可以采用影印、縮印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學(xué)?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉績?nèi)容。

　　

【正文】 對(duì)電路的全部元器件進(jìn)行布局。 在確定特殊元件的位置時(shí)要遵守以下原則： ① 盡可能縮短高頻元器件之間的連線，設(shè)法減少它們的分布參數(shù)和相互間的電磁干擾。 易受干擾的元器件不能相互挨得太近，輸入和輸出元件應(yīng)盡量遠(yuǎn)離。 ② 某些元器件或?qū)Ь€之間可能有較高的電位差，應(yīng)加大它們之間的距離，以免放電引出意外短路。帶高電壓的元器件應(yīng)盡量布置在調(diào)試時(shí)手不易觸及的地方。 ③ 重量超過 15g 的元器件，應(yīng)當(dāng)用支架加以固定，然后焊接。那些又大又重、發(fā)熱量多的元器件，不宜裝在印制板上，而應(yīng)裝在整機(jī)的機(jī)箱底板上，且應(yīng)考慮散熱問題。熱敏元件應(yīng)遠(yuǎn)離發(fā)熱元件。 ④ 對(duì)于電位器、可調(diào)電感器、可變電容器、微動(dòng)開關(guān)等可調(diào)元件的布局應(yīng)考慮整機(jī)的結(jié)構(gòu)要求。若是機(jī)內(nèi)調(diào)節(jié)，應(yīng)放在印制板上方便調(diào)節(jié)的地方； 若是機(jī)外調(diào)節(jié)，其位置要與調(diào)節(jié)旋鈕在機(jī)箱面板上的位置相適應(yīng)。 ⑤ 應(yīng)留出印制板定位孔及固定支架所占用的位置。 根據(jù)電路的功能單元，對(duì)電路的全部元器件進(jìn)行布局時(shí)，要符合以下原則： ① 按照電路的流程安排各個(gè)功能電路單元的位置，使布局便于信號(hào)流通，并使信號(hào)盡可能保持一致的方向。 ② 以每個(gè)功能電路的核心元件為中心，圍繞它來進(jìn)行布局。元器件應(yīng)均勻、整齊、 35 緊湊地排列在 PCB 板上。盡量減少和縮短各個(gè)元器件之間的引線和連接。 ③ 在高頻下工作的電路，要考慮元器件之間的分布參數(shù)。一般電路應(yīng)盡可能使元器件平行排列。這樣 ，不但壯觀，而且裝焊容易，易于批量生產(chǎn)。 ④ 位于電路板邊緣的元器件，離電路板邊緣一般不小于 2mm。 電路板的最佳形狀為矩形，長度比為 3： 2 或 4： 3。 電路板面尺寸大于 200mm150mm 時(shí)，應(yīng)考慮電路板所受的機(jī)械強(qiáng)度 。 (2) 布線 布線應(yīng) 遵循以下原則： ① 輸入輸出端用的導(dǎo)線應(yīng)盡量避免相鄰平行。最好加線間地線，以免發(fā)生反饋耦合。 ② 印制板導(dǎo)線的最小寬度主要，由導(dǎo)線與絕緣基板間的黏附強(qiáng)度和流過它們的電流值決定。當(dāng)銅箔厚度為 、 寬度為 1～ 15mm 時(shí) ， 通過 2A 的電流 ， 溫度不會(huì)高于 3℃ 。 因此，導(dǎo)線寬度為 可滿足要求 。 對(duì)于集成電路，尤其是數(shù)字電路，通常選 ～ 導(dǎo)線寬度。當(dāng)然，只要允許，還是盡可能用寬線，尤其是電源線和地線。導(dǎo)線的最小間距主要由最壞情況下的線間絕緣電阻和擊穿電壓決定。對(duì)于集成電路，尤其是數(shù)字電路，只要工藝允許 ， 可使間距小于 5～ 8mil。 ③ 印制導(dǎo)線拐彎處一般取圓弧形，而直角或夾角在高頻電路中會(huì)影響電氣性能。此外，應(yīng)盡量避免使用大面積銅箔，否則，長時(shí)間受熱時(shí)，易發(fā)生銅箔膨脹和脫落現(xiàn)象。必須用大面積銅箔時(shí)，最好用柵格狀。這樣利于排除銅箔與基板間黏合劑受熱產(chǎn)生的揮發(fā)性氣體。 (3) PCB 及電路抗干擾措施 ① 電源線設(shè)計(jì) 根據(jù)印制線路板電流的大小，盡量加粗電源線寬度，減少環(huán)路電阻。同時(shí)，使電源線、地線的走向和數(shù)據(jù)傳遞的方向一致，這樣有助于增強(qiáng)抗噪聲能力。 ② 地線設(shè)計(jì) 正確選擇單點(diǎn)接地與多點(diǎn)接地 數(shù)字地與模擬地分開 接地線應(yīng)盡量加粗 接地線構(gòu)成閉環(huán)路 ③ 退耦電容配置 36 電源輸入端跨接 10～ 100uF 的電解電容器 。 如有可能，接 100uF 以上的電容更好。 原則上每個(gè)集成電路芯片都應(yīng)布置一個(gè) 的瓷片電容，如遇印制板空隙不夠，可每個(gè) 4～ 8 個(gè)芯片布置一個(gè) 1～ 10PF 的鉭電容。 對(duì)于抗噪能力弱、關(guān)斷時(shí)電源變化大的器件，如 RAM、 ROM 存儲(chǔ)器件，應(yīng)在芯片的電源線和地線之間直接入退耦電容。 電容引線不能太長，尤其是高頻旁路電容不能有引線。 在印制板中有接觸器、繼電器、按鈕等元件時(shí)，操作它們時(shí)均會(huì)產(chǎn)生；較大火花放電，必須采用 RC 電路來吸收放電電流。一般 R 取 1～ 2KΩ， C 取 ～ 47uF。 CMOS 的輸入阻抗很高，且易受感應(yīng)，因此在使用時(shí)對(duì)不用端要接地或接正電源。 元器件檢測(cè)與元器件項(xiàng)目表 元器件檢測(cè) （ 1） 電容的檢測(cè)： ① 萬用表電阻擋的正確選 擇 因?yàn)殡娊怆娙莸娜萘枯^一般固定電容大得多，所以，應(yīng)針對(duì)不同容量選用合適的量程。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，一般情況下， 1~47UF 間的電容，可用 R*1K 擋測(cè)量，大于 47UF的電容可以用 R*100 擋測(cè)量。 ② 測(cè)量漏電阻 將萬用表紅表筆接負(fù)極，黑表筆接正極。要?jiǎng)偨佑|的瞬間，萬用表指針即向右偏轉(zhuǎn)較大幅度（對(duì)于同一電阻擋，容量越大，擺幅越大），接著逐漸向左回轉(zhuǎn)，直到停在某一位置。然后，將紅黑表筆對(duì)調(diào)，萬用表指針將重復(fù)上述擺動(dòng)現(xiàn)象。但此時(shí)所測(cè)阻值為電解電容的反向漏電阻，此值略小于正向漏電阻。即反向漏電流比正向漏電流要大。實(shí)際使用經(jīng)驗(yàn)表明，電解電容的漏電阻一般應(yīng)在幾百 K 歐姆以上，否則，將不能正常工作。在測(cè)試中，若正向反向均無充電現(xiàn)象，即指針不動(dòng)，則說明容量消失或內(nèi)部短路，如果所測(cè)阻值很小或?yàn)榱?，說明電容漏電大或已擊穿損壞，不能再使用。 ③ 極性判別 對(duì)于正負(fù)極標(biāo)志不明的電解電容器，可利用上述測(cè)量漏電阻的方法加以判 37 別。即先任意測(cè)一下漏電阻，記住其大小，然后交換表筆再測(cè)出一個(gè)阻值。兩次測(cè)量中阻值朋的那一次便是正向接法，即，黑表筆接的是正極，紅表筆接的是負(fù)極。 （ 2） 普通二極管的檢測(cè) （包括檢波二極管、整流二極管 、阻尼二極管、開關(guān)二極管、續(xù)流二極管）是由一個(gè) PN 結(jié)構(gòu)成的半導(dǎo)體器件，具有單向?qū)щ娞匦?。通過用萬用表檢測(cè)其正、反向電阻值，可以判別出二極管的電極，還可估測(cè)出二極管是否損壞。 ① 極性的判別 將萬用表置于 R100 檔或 R1k 檔，兩表筆分別接二極管的兩個(gè)電極，測(cè)出一個(gè)結(jié)果后，對(duì)調(diào)兩表筆，再測(cè)出一個(gè)結(jié)果。兩次測(cè)量的結(jié)果中，有一次測(cè)量出的阻值較大（為反向電阻），一次測(cè)量出的阻值較小（為正向電阻）。在阻值較小的一次測(cè)量中，黑表筆接的是二極管的正極，紅表筆接的是二極管的負(fù)極。 ② 單負(fù)導(dǎo)電性能的檢測(cè)及好壞的判斷 通常，鍺材料二極管的正向電阻值為 1kΩ左右，反向電阻值為 300 左右。硅材料二極管的電阻值為 5 kΩ 左右，反向電阻值為∞ （無窮大）。正向電阻越小越好，反向電阻越大越好。正、反向電阻值相差越懸殊，說明二極管的單向?qū)щ娞匦栽胶谩? 若測(cè)得二極管的正、反向電阻值均接近 0 或阻值較小，則說明該二極管內(nèi)部已擊穿短路或漏電損壞。若測(cè)得二極管的正、反向電阻值均為無窮大，則說明該二極管已開路損壞。 ③ 反向擊穿電壓的檢測(cè) 二極管反向擊穿電壓（耐壓值）可以用晶體管直流參數(shù)測(cè)試表測(cè)量。其方法是：測(cè)量二極管時(shí)，應(yīng)將測(cè)試表的 “NP N/PNP” 選擇鍵設(shè)置為 NPN狀態(tài)，再將被測(cè)二極管的正極接測(cè)試表的 “C” 插孔內(nèi)，負(fù)極插入測(cè)試表的 “e” 插孔，然后按下 “V （ BR） ” 鍵，測(cè)試表即可指示出二極管的反向擊穿電壓值 （ 1） 電阻器的檢測(cè)。 ① 將兩表筆 (不分正負(fù) )分別與電阻的兩端引腳相接即可測(cè)出實(shí)際電阻值。為了提高測(cè)量精度，應(yīng)根據(jù)被測(cè)電阻標(biāo)稱值的大小來選擇量程。由于歐姆擋刻度的非線性關(guān)系，它的中間一段分度較為精細(xì)，因此應(yīng)使指針指示值盡可能落到刻度的中段位置，即全刻度起始的 20％～ 80％弧度范圍內(nèi)，以使測(cè)量更準(zhǔn)確。根據(jù)電阻誤差等級(jí)不同。讀數(shù)與標(biāo)稱阻值之 間分別允許有 177。5 ％、 177。10 ％或 177。20 ％的誤差。如不相符，超出誤差范圍，則說明該電阻值變值了。 ② 注意：測(cè)試時(shí)，特別是在測(cè)幾十 kΩ 以上阻值的電阻時(shí)，手不要觸及表筆和電阻的導(dǎo)電部分；被檢測(cè)的電阻從電路中焊下來，至少要焊開一個(gè)頭，以免電路中的其他 38 元件對(duì)測(cè)試產(chǎn)生影響，造成測(cè)量誤差；色環(huán)電阻的阻值雖然能以色環(huán)標(biāo)志來確定，但在使用時(shí)最好還是用萬用表測(cè)試一下其實(shí)際阻值 元器件項(xiàng)目表 名稱 個(gè)數(shù) 數(shù)值 變壓器 1 個(gè) 繼電器 2 個(gè) 三極管 3 個(gè) 喇叭 1 個(gè) 穩(wěn)壓塊（ LM2576） 1 個(gè) 電 解電容 2 個(gè) CA2PF 馬達(dá) 1 個(gè) 100W 加熱絲 1 個(gè) 800W 晶振 1 個(gè) 4MZ 單片機(jī)（ Z86E02） 1 個(gè) 整流器 1 個(gè) 電容 2 個(gè) 2 個(gè) 4 個(gè) CD47uF CD100uF CD470u 電阻 2 個(gè) 8 個(gè) 2 個(gè) 4 個(gè) 2 個(gè) 100Ω 1000Ω 500Ω 470Ω 200Ω 二極管（ NP） 3 個(gè) 發(fā)光二極管 1 個(gè) 電感器 1 個(gè) 5uH 傳感器（ DS1820） 碳膜敏濕敏傳感器 1 個(gè) 2 個(gè) 開關(guān) 2 個(gè) 產(chǎn) 品安裝 制造電子產(chǎn)品 ,可靠與安全是兩個(gè)很重要因素，而零件的安裝對(duì)于保證產(chǎn)品的安 39 全可靠是至關(guān)緊要的。任何疏忽都可能造成整機(jī)工作失常，甚至導(dǎo)致更為嚴(yán)重的后果。 (1) 安裝的基本要求 ① 保證導(dǎo)通與絕緣的電氣性能 電氣連接的通與斷，是安裝的核心。這里所說的通與斷，不僅是在安裝以后簡單地使用萬用表測(cè)試的結(jié)果，而且要考慮在震動(dòng)、長期工作、溫度、濕度等自條件變化的環(huán)境中，都能保證通者恒通、斷者恒斷。 ② 保證機(jī)械強(qiáng)度 電子產(chǎn)品在使用的過程中，不可避免地需要運(yùn)輸和搬動(dòng)，會(huì)發(fā)生各種有意或無意的震動(dòng)、沖 擊，如果機(jī)械安裝不夠牢固，電氣連接不夠可靠，都有可能因?yàn)榧铀龠\(yùn)動(dòng)的瞬間受力使安裝受到損害。 ③ 保證傳熱的要求 即要保證絕緣的要求，又不能影響散熱的效果，即希望導(dǎo)熱而不導(dǎo)電。 ④ 安裝時(shí)接地與屏蔽要充分利用 接地與屏蔽的目的：一是消除外界對(duì)產(chǎn)品的電磁干擾，二是消除產(chǎn)品對(duì)外界的電磁干擾，三是減少產(chǎn)品內(nèi)部的相互電磁干擾。接地與屏蔽在設(shè)計(jì)中要認(rèn)真考慮，在實(shí)際安裝中更要高度重視。一臺(tái)電子設(shè)備可能在實(shí)驗(yàn)室工作很正常，但到工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)工作時(shí)，各種干擾可能就會(huì)出現(xiàn)，有時(shí)甚至不能正常工作，這絕大多數(shù)是由于接地、屏蔽設(shè)計(jì)安裝不合 理所致。 (2) 印制電路板上元器件的安裝 ① 元器件引線的彎曲成形 為使元器件在印制板上的裝配排列整齊并便于焊接，在安裝前通常采用手工或?qū)Ｓ脵C(jī)械把元器件引線彎曲成一定的形狀。 引線彎曲的最小半徑不得小于引線直徑的 2 倍，不能“打死彎”。 引線彎曲處距離元器件本體至少在 2mm 以上，絕對(duì)不能從引線的根部開始彎折。 ② 元器件的插裝 裝配時(shí)，應(yīng)該先安裝那些需要機(jī)械固定的元器件，然后再安裝靠焊接固定的元器件。 各種元器件的安裝，應(yīng)該使它們的標(biāo)記朝上或朝著易于辨認(rèn)的方向，并注意 40 標(biāo)記的讀數(shù)方向一致。 當(dāng)元器件 在印制板上立式裝配時(shí)，單位面積上容納元器件的數(shù)量較多，適合于機(jī)殼內(nèi)空間較小、元器件緊湊密集的產(chǎn)品。 在非專業(yè)化條件下批量制作電子產(chǎn)品的時(shí)候，通常是安裝元器件與焊接同步進(jìn)行操作。 產(chǎn)品調(diào)試 ⑴ 在整機(jī)通電調(diào)試之前 ,各部件應(yīng)該先通過裝配檢驗(yàn)和分別調(diào)試 ⑵ 檢查確認(rèn)產(chǎn)品的供電系統(tǒng) (如電源電路 )的開關(guān)處于“關(guān)”的位置，用萬用表等儀表判斷并確認(rèn)電源輸入端無短跑或輸入阻抗正常，然后順序接上地線和電源線，插好電源插頭，打開電源開關(guān)通電。接通電源后，此時(shí)要觀察電源指示燈是否點(diǎn)亮，注意有無異樣氣體，產(chǎn)品中是否有冒煙 ；對(duì)于低壓直流供電的產(chǎn)品，可以用手摸一下有無溫度超常。如有這些現(xiàn)象，說明產(chǎn)品內(nèi)部電路存在短跑，必須立即關(guān)斷電源檢查故障。如果看來正常，可以用儀器儀表（萬用表或示波器）檢查供電系統(tǒng)的電壓和紋波。 ⑶ 按照電路的功能模塊，根據(jù)調(diào)試的方便，從前往后或者從后往前地依次把它們接通電源，分別測(cè)量各電路的工作點(diǎn)和其他工作狀態(tài)。 ⑷ 當(dāng)各級(jí)各塊電路調(diào)試完成以后，把它們連接起來，測(cè)試相互之間的影響，排除影響性能的不利因素。 ⑸ 如果調(diào)試高頻部件，要采取屏蔽措施，防止工業(yè)干擾或其他強(qiáng)電磁場(chǎng)的干擾。 ⑹ 測(cè)試整機(jī)的消耗電流和功率 。 ⑺ 對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行老化和環(huán)境試驗(yàn)。 41 結(jié) 論 本單片機(jī)控制系統(tǒng)具有下列特點(diǎn) :1)抗干擾能力強(qiáng)。在硬件上，用繼電器隔離強(qiáng)電和弱電；為了避免加熱器感應(yīng)電對(duì)缺水檢測(cè)和沸騰溢出檢測(cè)的干擾，參考地電極PG 不直接接地，而是經(jīng) R10（ 100Ω）接地。軟件上，加看門狗。 2） 安全可靠。為了防止加熱器干熱，在主程序和子程序中，不斷檢測(cè)是否缺水，一旦缺水，關(guān)閉馬達(dá)或加熱器，并發(fā)出急促的“滴，滴? ” 報(bào)警聲。硬件也有安全設(shè)計(jì)。 3） 報(bào)警程序?yàn)槎嗑曒敵?，接通電源時(shí)，發(fā)出“滴?，滴，滴”，便于區(qū)分工作狀態(tài)。 經(jīng)反復(fù)測(cè)試 表明 ,該家用豆?jié){機(jī)使用方便。它能夠?qū)Π存I操作命令和無水干燒、加熱溢出等現(xiàn)象實(shí)時(shí)做出判斷和響應(yīng)，整個(gè)工作過程流暢順利，它的運(yùn)行達(dá)到了最初的設(shè)計(jì)要求。由于整個(gè)工作過程完全采用程序控制 ,可根據(jù)不同的硬件和要求 ,很容易通過調(diào)整相關(guān)的指令和時(shí)間常數(shù)等 ,實(shí)現(xiàn)最佳的運(yùn)行效果。