【導(dǎo)讀】料，均作了注釋?zhuān)粲胁粚?shí)，后果由本人承擔(dān)。溫濕度的自動(dòng)測(cè)量和顯示記錄是工廠的一項(xiàng)常規(guī)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目。數(shù)據(jù)占用人力資源，可靠性低，容易發(fā)生差錯(cuò)已經(jīng)不適應(yīng)工業(yè)化生產(chǎn)的要求了。采集模塊布線繁瑣且受原有車(chē)間布局的約束。芯片SHTl0采集外界溫濕度值。然后通過(guò)無(wú)線射頻收發(fā)器SI4432將數(shù)據(jù)發(fā)送到發(fā)射。接收板：以ATMEGA88作為主控制芯片使無(wú)線射頻收發(fā)器SI4432所接收到的溫。濕度的數(shù)據(jù)顯示在LCD1602顯示屏上，省去了冗長(zhǎng)且鋪設(shè)不便的通訊電纜。型以及原理圖設(shè)計(jì)，PCB板的設(shè)計(jì)指示，測(cè)試以及調(diào)試。

　　

【正文】 科畢業(yè)設(shè)計(jì) 24 6 制作與調(diào)試 PCB 制作 與程序編寫(xiě) 工具軟件 軟件 我是通 過(guò)使 用 PADS Layout 的手 動(dòng)布線 來(lái)畫(huà) PCB。 PADS 軟件 是MentorGraphics 公司的電路原理圖和 PCB 設(shè)計(jì) 工具軟件 。 該軟件 目前是國(guó)內(nèi)從事電路設(shè)計(jì)的工程師和技術(shù)人員主要使用的電路設(shè)計(jì)軟件之一，是 PCB 設(shè)計(jì)高端用戶最常用的工具軟件 。 Mentor Graphics 公司的 PADS Layout/Router 環(huán)境作為業(yè)界主流的 PCB 設(shè)計(jì)平臺(tái)，以其強(qiáng)大的交互式布局布線功能和易學(xué)易用等特點(diǎn)，在通信、半導(dǎo)體、 消費(fèi)電子 、醫(yī)療電子等當(dāng)前最活躍的工業(yè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。PADS Layout/ Router 支持完整的 PCB 設(shè)計(jì)流程，涵蓋了規(guī)則驅(qū)動(dòng)下的交互式布局布線， DRC/DFT/DFM 校驗(yàn)與分析，直到最后的生產(chǎn)文件（ Gerber）、裝配文件及物料清單（ BOM）輸出等全方位的功能需求，確保 PCB 工程師 高效率地完成設(shè)計(jì)任務(wù)。 PCB 板制作 要求 1） 該系統(tǒng) 硬件電路的特點(diǎn) : （ 1） 電路原理簡(jiǎn)單，所用的器件均為常用器件。 （ 2） 電路布局應(yīng)按照模塊化進(jìn)行，注意電源電路 濾波和集成器件的去耦 。 因此，應(yīng)合理布線，以降低焊接難度，降低出錯(cuò)率，同時(shí)防止干擾。 2）元件布局： （ 1） 電路中各個(gè)模塊均占有一定的面積，注意合理擺放，以免互相沖突。同時(shí)元件的布局要求均衡，疏密有序，不能頭重腳輕。元件擺放盡量對(duì)其平行， 要 美觀大方。 （ 2） 元件布局應(yīng)該按照元件的關(guān)鍵性來(lái)進(jìn)行，先布置單片機(jī)，然后按照地址 線和數(shù)據(jù)線的走向，依照就近原則，布置其他元件。 （ 3） 避免將模擬電路的前后級(jí)放置成首尾相連的形式 ，避免自激振蕩。 （ 4） 需要手動(dòng)調(diào)節(jié)的元件如電位器、可變電容等，放置的位置應(yīng)便于調(diào)試。 （ 5） 插頭、插座放置的位置應(yīng)便于操作，確保方向的正確性 與 PCB 板連接 。 具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度。 （ 6）磁棒天線要遠(yuǎn)離單片機(jī)晶振電路，以免受到干擾。 PCB 板的 布線 （ 1）關(guān)鍵信號(hào)線優(yōu)先：電源、摸擬小信號(hào)、高速信號(hào)、時(shí)鐘信號(hào)和同步信號(hào)等關(guān)鍵信號(hào)優(yōu)先，布線 密度優(yōu)先原則：從單板上連接關(guān)系最復(fù)雜的器件著手布線。杭州電子科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 25 從單板上連線最 密集的區(qū)域開(kāi)始布線。 （ 2） 一定要確保導(dǎo)線寬度達(dá)到導(dǎo)線的載流要求，并盡可能寬些，流出余量。電源和地的導(dǎo)線要更寬。具體數(shù)值視 PCB 板的功耗和器件的工作電流而定。 （ 3） 導(dǎo)線間的最小間距是由線間絕緣電阻和擊穿電壓決定的，在可能的情況下盡量定得大一些，一般不能小于 12mil。 （ 4） 設(shè)計(jì)布線時(shí)走線盡量少拐彎，力求線條簡(jiǎn)單明了。 （ 5） 微處理器芯片的數(shù)據(jù)線和地址線應(yīng)盡量平行布置。 （ 6） 輸入端與輸出端的邊線應(yīng)避免相鄰平行，以免產(chǎn)生反射干擾，必要時(shí)應(yīng)加地線隔離。兩相鄰層的布線要互相垂直，平行容易產(chǎn)生寄生耦合。 （ 7） 焊盤(pán)的外徑應(yīng)設(shè)為 2mm，內(nèi)徑為 1mm。注意焊盤(pán)與過(guò)孔的區(qū)別。 （ 8） 注意 PCB 板的頂層、底層與鏡像的問(wèn)題。 （ 9） 為了減少層間信號(hào)的電磁干擾，相鄰布線層的信號(hào)線走向應(yīng)取垂直方向。 （ 10） 利用包地、覆銅等工藝提高 PCB 的穩(wěn)定性和抗干擾性。 系統(tǒng)調(diào)試 在焊接完成時(shí)，首先應(yīng)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行硬件調(diào)試，主要包括：短路、斷路檢查，引腳焊接是否正確，線路有沒(méi)有掉銅等問(wèn)題。然后開(kāi)始分模塊調(diào)試。 因?yàn)闊o(wú)線模塊比較昂貴和精密，所以我一開(kāi)始是斷開(kāi)無(wú)線模塊和單片機(jī)連接的。只需要添加若干跳帽就能重新連接單片機(jī)和無(wú)線模塊。等待 單片機(jī)控制系統(tǒng)和液晶顯示系統(tǒng)調(diào)試完畢時(shí)再連接無(wú)線模塊。 首先用萬(wàn)用表測(cè)試下 兩塊板子的 電源系統(tǒng)：一看輸給單片機(jī)、液晶、 無(wú)線模塊 等模塊的電源電壓是否為 。經(jīng)過(guò)實(shí)際測(cè)試，均符合要求。 其次測(cè)試 兩塊板子的 單片機(jī)小系統(tǒng)。把將示波器探頭地線接地，量程打到10 擋，測(cè)試單片機(jī)晶振引腳上是否有波形，經(jīng)實(shí)際測(cè)試，引腳晶振波形周期為，符合要求。為了進(jìn)一步確認(rèn)單片機(jī)系統(tǒng)能正常工作，我用 ICCAVR 寫(xiě)了一個(gè)測(cè)試小程序燒進(jìn)單片機(jī)，即讓單片機(jī)的一個(gè)閑置管腳不斷輸出高低電平。然后用示波器觀察，有明顯的方波出現(xiàn)，說(shuō)明單 片機(jī)能夠正常工作。 對(duì)于無(wú)線模塊的接收板子，我是 接著測(cè)試液晶顯示系統(tǒng)，首先用萬(wàn)用表測(cè)試液晶的控制端口和數(shù)據(jù)口是否完整連接，再燒寫(xiě)液晶顯示程序到單片機(jī)，看液晶是否有顯示，當(dāng)確認(rèn)程序無(wú)誤后（ PROTUES 仿真通過(guò)），調(diào)節(jié)液晶對(duì)比度，讓字符顯示達(dá)到最清晰狀態(tài)。至此，液晶顯示模塊測(cè)試完畢。 無(wú)線模塊測(cè)試，此模塊由于集成度非常高，所需的外圍輔助元件極其簡(jiǎn)單，主要還是程序上的問(wèn)題。雖然液晶和單片機(jī)聯(lián)調(diào)毫無(wú)問(wèn)題，但是添加無(wú)線模塊控制程序后，初始上電，什么現(xiàn)象都沒(méi)有，的確令人懊惱，因?yàn)槭莾蓧K板子，而且杭州電子科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 26 無(wú)線模塊好壞也不知，程 序是否錯(cuò)誤也不知，也許是其中一塊板子是好的，也許兩塊都是好的，也可能兩塊板子都?jí)牡?。我首先調(diào)試的是無(wú)線發(fā)射板子。我通過(guò)在單片機(jī)外部串接一個(gè) LED 指示燈，程序里控制當(dāng)它每完成一次數(shù)據(jù)包發(fā)射時(shí)就閃爍一次。一開(kāi)始是只亮一次，這讓我百思不得其解。后來(lái)仔細(xì)核對(duì)了官方 demo程序和閱讀了數(shù)據(jù)手冊(cè)，發(fā)現(xiàn)每次發(fā)射完必須重新設(shè)置成發(fā)射模式才行。于是我修改了代碼，重新燒錄。發(fā)現(xiàn) LED 有規(guī)律的跳動(dòng)，說(shuō)明單片機(jī)控制無(wú)線模塊不斷的發(fā)送數(shù)據(jù)，至此，無(wú)線發(fā)射板子初步調(diào)試通。接下來(lái)是測(cè)試接收模塊，同樣發(fā)現(xiàn)只能接收一次，所以我很快找出相同類(lèi) 型的錯(cuò)誤，就是每次接收完數(shù)據(jù)后要將無(wú)線模塊再次設(shè)置成接收模式。至此無(wú)線模塊已經(jīng)調(diào)試成功。 最后調(diào)試的是溫濕度傳感器 SHT10，在調(diào)試該傳感器的過(guò)程中我遇到過(guò)兩個(gè)困難：第一是數(shù)據(jù)的處理，第二是時(shí)序問(wèn)題。剛添加進(jìn) SHT10（ PROTUES 中仿真成功），發(fā)現(xiàn)什么數(shù)據(jù)都沒(méi)發(fā)射。經(jīng)過(guò)試驗(yàn)，我發(fā)現(xiàn)不能將 SHT10 檢測(cè)程序和數(shù)據(jù)發(fā)射程序放在同一個(gè) while 循環(huán)。所以我設(shè)置成每隔一定時(shí)間發(fā)送一次數(shù)據(jù)，結(jié)果成功了。此時(shí)，我發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)不對(duì)，顯示的都是亂碼，深究其因，肯定是先前溫度傳感器的結(jié)果數(shù)據(jù)處理有問(wèn)題。最終我的處理方式就是將 原始數(shù)據(jù)浮點(diǎn)型的擴(kuò)大后轉(zhuǎn)化成整型（ 16 位），然后拆分成兩個(gè)八位的數(shù)據(jù)來(lái)發(fā)送，因?yàn)闊o(wú)線模塊數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方式是八位的。接收模塊這邊接收兩個(gè)八位數(shù)據(jù)，再次還原成整型并且顯示，成功。 最終我將數(shù)據(jù)與 DS18B20 測(cè)得的實(shí)時(shí)溫度相比較，兩者非常接近，差約 攝氏度的樣子，說(shuō)明溫濕度檢測(cè)工作正常，精度很高。 設(shè)計(jì)成果見(jiàn)圖 61； 62；63。 圖 61 溫濕度采集無(wú)線發(fā)送板 杭州電子科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 27 圖 62 無(wú)線數(shù)據(jù)接收顯示板（ 1） 圖 63 無(wú)線數(shù)據(jù)接收顯示板（ 2） 其他 儀器清單 在系統(tǒng)檢測(cè)的過(guò)程中必不可少的要使用各種儀器，不同精度和型號(hào)的儀器檢測(cè)效果可能會(huì)不一樣，在此將本課題使用的儀器清單如下： 儀器名稱(chēng) 型號(hào) 用途 數(shù)字示波器 TDS 1012 觀察波形 數(shù)字萬(wàn)用表 CDM8045A 測(cè)量 電阻和大電壓 數(shù)字式萬(wàn)用表 UT804 測(cè)精密小電壓和溫度 表 1 儀器清單 杭州電子科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 28 7 結(jié)束語(yǔ) 本設(shè)計(jì)方案達(dá)到任務(wù)書(shū)的要求，實(shí)現(xiàn)了 基于 Si4432 的溫濕度采集電路設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 的 制作 ， 使用了 ATMEGA48 單片機(jī) 作為控制芯片， 無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸與接收 主要以SI4432 無(wú) 線發(fā)送 芯片為核心， 溫濕度采集芯片使用的是 SHT10， 較好的實(shí)現(xiàn)了各項(xiàng)基本指標(biāo)。該系統(tǒng)電路實(shí)用，設(shè)計(jì)合理 、 體積小 。實(shí)現(xiàn)了 對(duì)溫濕度采集的數(shù)據(jù)的無(wú)線傳輸與接收。 在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，我學(xué)習(xí)到了很多知識(shí)。 PCB 布線方面 ,我學(xué)到了很多實(shí)用的技巧， 比如大面積接地覆銅可以大大的減小涌動(dòng)電流的影響，有效的減少干擾。另外 在 盡量接近應(yīng)用 IC 電源入口處一般都要接上一個(gè)去耦電容，在防止芯片工作產(chǎn)生的噪聲竄入其他電路的同時(shí)還為器件起到一定的穩(wěn)定供電作用 ，數(shù)字信號(hào)線和模擬信號(hào)線盡量分開(kāi) 布線，然后中間用 0 歐姆電阻 共同接地，都可以減小 互 相 干擾，增加系統(tǒng)的穩(wěn)定性， 電路的理論設(shè)計(jì)和實(shí)際制作都非常的重要。 通過(guò)這次設(shè)計(jì)，在進(jìn)行電路設(shè)計(jì)，焊接，程序設(shè)計(jì)，調(diào)試等工作的同時(shí)，更加深入的了解了溫度傳感器，無(wú)線傳輸模塊，以及單片機(jī)的結(jié)構(gòu)功能和具體應(yīng)用，也使我們對(duì)電路 PCB 板有了更深的認(rèn)識(shí)。 在老師和同學(xué)們的幫助下，我完成了本次 設(shè)計(jì) ，本設(shè)計(jì)可以實(shí)現(xiàn) 溫濕 度的無(wú)線采集和實(shí)時(shí)顯示，并且相當(dāng)精確。在電源的穩(wěn)定，和電路的焊接方面，我也相應(yīng)的補(bǔ)充改進(jìn)了我的設(shè)計(jì)方案。 杭州電子科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 29 致謝 一學(xué)期下來(lái) ，論文終于順利地完成。本論文從選題到完成，每一步都是在導(dǎo)師的指導(dǎo)下完成的， 傾注了 孔慶鵬 老師大量的心血。 孔 老師以其嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的治學(xué)態(tài)度，督促我完成這篇畢業(yè)設(shè)計(jì)。 在此，謹(jǐn)向?qū)煴硎境绺叩木匆夂椭孕牡母兄x！ 本論文的順利完成，也離不開(kāi)其他各位老師、同學(xué)和朋友的關(guān)心和幫助。感謝和我一起生活四年的室友，在我遇到不解時(shí)，是你們和我不斷討論，遇到挫折時(shí)，不斷鼓勵(lì)我。另外，實(shí)驗(yàn)室的 學(xué)長(zhǎng) 也時(shí)常幫助我，在此我也衷心的感謝他們。 感謝在本科學(xué)習(xí)期間給我諸多教誨和幫助的工學(xué)院的各位老師，是你們讓我在校期間學(xué)會(huì)許多專(zhuān)業(yè)知識(shí)，才使得這次設(shè)計(jì)可以順利完成。 再次感謝傳授我知識(shí)的每一位老師，馬上就要走出校門(mén)，走上工作崗位 ，我將帶著你們所傳授的技能去打拼去奮斗，謝謝你們！ 最后，我要感謝 我的父母，百忙之中都不忘抽出時(shí)間關(guān)心我畢業(yè)設(shè)計(jì)的進(jìn)度，不斷地鞭策和激勵(lì)我。 你們的幫助、你們的關(guān)心，是我永遠(yuǎn)不會(huì)忘記的財(cái)富，謝謝大家。 杭州電子科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 29 參考文獻(xiàn) [1].黃友銳 .單片機(jī) 原理及應(yīng)用 .合肥：合肥工業(yè) 大學(xué)出版社， [2].黃智偉 .無(wú)線發(fā)射與接收電路設(shè)計(jì) [M]. 北京：北京航空航天大學(xué)出版社，20xx. [3].陳杰，黃鴻 .傳感器與檢測(cè)技術(shù) .北京：高等教育出版社， [4].莢莢慶，王代華，張志杰 .基于 nRF905 的無(wú)線 數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng) [J].國(guó)外電子元器件 .20xx，（ 1）： 2931. [5].李建設(shè) .低功耗低成本溫濕度測(cè)量?jī)x的設(shè)計(jì) [J].節(jié)能， 20xx，（ 05） [6].譚浩強(qiáng) . C 程序設(shè)計(jì) .北京：清華大學(xué)出版社 , [7].孟臣 ,李敏 .數(shù)字式溫濕度傳感器原理與應(yīng)用 [J].世界電子元器件 ,20xx (8):66268. [8] 繆玉珍 .SHTIO溫濕度檢測(cè)設(shè)計(jì)要點(diǎn)及故障分析 [J]. 日用電器， 20xx(6)： 28～30. [9] 郭亮 .基于 Si4432的無(wú)線射頻收發(fā)系統(tǒng)設(shè)計(jì) [J]. 單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用，20xx(11)： 38～ 41. [10] 宗曉萍，劉巍 .無(wú)線溫濕度采集系統(tǒng)設(shè)計(jì) [J]. 河北工業(yè)科技 ,20xx,27(6):500～ 502. [11].JacbMillman,ArvinGrabel:Microeletronics,2ndEdition,McGrawHill,Inc.,1988 [12].Atmel [ EB/ OL]. (20xx 01 07) [20xx 08 14]. [13] Nordic VLSI ASA. nRF905 Product Specification[S].Norway： Nordic VLSI ASA，20xx. 杭州電子科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 30 附錄 一 杭州電子科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 31 杭州電子科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 32 附錄二 杭州電子科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 33 杭州電子科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 34 附錄三 （ 1）主程序（溫濕度采集數(shù)據(jù)發(fā)送板） include include include include uint i,wendu=0,shidu=0。 void main(void) { uchar RSSI_Buf[4]。 uchar error,CRC。 uchar TEMP_H,TEMP_L。 uchar HUMI_H,HUMI_L。 float rh_true。 // rh_true: Temperature pensated humidity float t_c。 // t_C : Temperature [161。230。] SHT10_INIT()。 SHT10_RESET()。 timer1_init()。 //初始化 TC1 定時(shí)器 Si4432_init()。 //初始化 SI4432 while(1) { Si4432_init()。 //初始化 SI4432 error=0。 error+=SHT10_MEASURE_TEMP(amp。TEMP_H,amp。TE