【正文】 三個月的畢業(yè)設計時間，導師淵博的學識、嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度、無私的奉獻精神使我受益匪淺，個人感覺獨立思考能力、分析解決問題的能力、思維的邏輯。 河南科技大學畢業(yè)設計（論文） 31 參考文獻 [1] 李輝 ． 機械性能綜合測試 系統(tǒng)設計研究 [D]． 重慶 ： 重慶大學 ， 2021． [2] 李朝青 .單片機 amp。 在硬件設計的過程中我不僅學會和如何熟練的使用 Altium Desingr 來進行原理圖和 PCB 板的繪制，也增長了自己電氣方面的知識和閱讀浩瀚芯片英文資料的能力。這就要求我們 針對各個測試參 數(shù)選擇合適的傳感器，研究各傳感器輸出信號類型設計對應的信號調(diào)理電路以匹配單片機內(nèi)部 AD 轉(zhuǎn)換的滿量程要求，提高轉(zhuǎn)換精度。硬件系統(tǒng)設計的好壞直接影響著整個系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性，只有硬件設計合理可靠，才能保證系統(tǒng)的有效運行。 中心距規(guī)格中最多引腳數(shù)為 304。不僅用于微處理器，門陳列等數(shù)字 邏輯 LSI 電路，而且也用于 VTR 信號處理、音響信號處理等模擬 LSI 電路。當沒有特別表示出材料時， 多數(shù)情 況為塑料QFP?；挠? 陶 瓷、金屬和塑料三種。 QFP(quad flat package)四側(cè) 引腳扁平封裝。QFP 封裝在早期的顯卡上使用的比較頻繁，但少有速度在 4ns 以上的 QFP 封裝顯存，因為工藝和性能的問題，目前已經(jīng)逐漸被 TSOPII 和 BGA 所取代。因此， TinyBGA 內(nèi)存擁有更高的熱傳導效率，非常適用于長時間運行的系統(tǒng)，穩(wěn)定性極佳。采用 TinyBGA 封裝芯片可抗高達 300MHz 的外頻，而采用傳統(tǒng) TSOP 封裝技術最高只可抗 150MHz 的外頻。這種方式有效地縮短了信號的傳導距離，信號傳輸線的長度僅是傳統(tǒng)的 TSOP 技術的 1/4，因此信號的衰減也隨之減少。 采用 TinyBGA封裝技術的內(nèi)存產(chǎn)品在相同容量情況下體積只有 TSOP封裝的 1/3。 說到 BGA 封裝就不能不提 Kingmax 公司的專利 TinyBGA 技術，TinyBGA 英文全稱為 Tiny Ball Grid Array(小型球柵陣列封裝 )，屬于是 BGA 封裝技術的一個分支。寄生參數(shù)減小，信號傳輸延遲小，使用頻率大大提高 。雖然它的功耗增加，但 BGA 能用可控塌 陷芯片法焊接，從而可以改善它的電熱性能 。另外，與傳統(tǒng) TSOP 封裝方式相比， BGA 封裝方式有更加快速和有效的散熱途徑。 采用 BGA 技術封裝的內(nèi)存，可以使 內(nèi)存在體積不變的情況下內(nèi)存容量提高兩到三倍， BGA 與 TSOP 相比，具有更小的體積，更好的散熱 能和電性能。 20 世紀 90 年代隨著技術的進步，芯片集成度不斷提高， I/O 引腳數(shù)急劇增加，功耗也隨之增大，對集成電路封裝的要求也更加嚴格。 TSOP封裝外形尺寸時，寄生參數(shù) (電流大幅度變化時，引起輸出電壓擾動 )減小，適合高頻應用，操作比較方便，可靠性也比較高。 TSOP 封裝 TSOP 是英文 Thin Small Outline Package 的縮寫，即薄型小尺寸封裝。 PQFP 封裝 PQFP 是英文 Plastic Quad Flat Package 的縮寫，即塑封四角扁平封裝。由于縮小了高度和體積，這種封裝工藝非常適合對空間要求較高的應用，如 PCMCIA 卡和網(wǎng)絡器件。 TQFP 封裝 TQFP 是英文 thin quad flat package 的縮寫，即薄塑封四角扁平封裝。 PLCC 封裝方式，外形呈正方形， 32 腳封裝，四周都有管腳，外形尺寸比 DIP 封裝小得多。 DIP 是最普及的插裝型封裝，應用范圍包括標準邏輯 IC，存貯器 LSI，微機電路等。 DIP 封裝 DIP 是英文 Double Inline Package 的縮寫，即雙列直插式封裝。 裝配方式：通孔插裝 表面組裝 直接安裝 具體的封裝形式 ： SOP/SOIC 封裝 SOP 是英文 Small Outline Package 的縮寫，即小外形封裝。 材料方面：金屬、陶瓷 陶瓷、塑料 塑料 。從材料介質(zhì)方 面，包括金屬、陶瓷、塑料、塑料，目前很多高強度工作條件需求的電路如軍工和宇航級別仍有大量的金屬封裝。 封裝主要分為 DIP 雙列直插和 SMD 貼片封裝兩種。 引腳要盡量 短以減少延遲，引腳間的距離盡量遠，以保證互不干擾，提高性能 。 衡量一個芯片封裝技術先進與否的重要指標是芯片面積與封裝面積之比，這個比值越接近 1 越好。另一方面，封裝后的芯片也更便于安裝和運輸。 常見元器件封裝簡介 元件封裝不僅起著安裝、固定、密封、保護芯片及增強電熱性能等方面的作用，而且還通過芯片上的接點用導線連接到封裝外殼的引腳上 ，這些引腳又通過印刷電路板上的導線與其他器件相連接，從而實現(xiàn)內(nèi)部芯片與外部啟動工作環(huán)境 設置工作環(huán)境 添加網(wǎng)絡表 設置 PCB 規(guī)則 放置元器件布局 PCB 布線 設計規(guī)則檢查 生成各種報表 文件存儲和打印 河南科技大學畢業(yè)設計（論文） 26 電路的連接。 但在 PCB 設計中有一點雨原理圖設計有很大的 不同的是， PCB 設計中需要定義元器件的封裝，在 Altium Dsinger Summer09 自帶的元器件封裝庫中，啟動原理圖編輯器 設置圖紙 設置工作環(huán)境 裝載元器件庫 放置元器件 原理圖布線 原理圖電氣規(guī)則檢查 生成網(wǎng)絡表 文件存儲及打印 河南科技大學畢業(yè)設計（論文） 25 有些元器件是有封裝的，但大多數(shù)封裝都是過時的錯誤的，這就要求開發(fā)者去所需元器件生產(chǎn)公司的去查找所需元器件的封裝信息，然后畫出合理的封裝信息。我們可以在完成原理圖的設計后進行 PCB 的設計。 河南科技大學畢業(yè)設計（論文） 24 原理圖設計的流程圖如下 ： 圖 原理圖設計流程圖 167。 原理圖的設計與調(diào)試 在系統(tǒng)原理 圖 的設計中 Altium Dsinger Summer09 中提供了完整的硬件設計及調(diào)試流程圖，開發(fā)者要在熟悉軟件的基礎上，熟知原理圖設計與仿真及調(diào)試的步驟。新版本中更關注于改進測試點的分配和管理、精簡 嵌入式軟件開發(fā) 、軟設計中智能化調(diào)試和流暢的 License 管理等功能 。 Summer 09 版本解決了大量歷史遺留的工具問題。 Altium 的一體化設計結構將硬件、 軟件和可編程硬件集合在一個單一的環(huán)境中，這將令用戶自由地探索新的設計構想。 使 用戶更輕松地創(chuàng)建下一代電子設計。 Altium Dsinger Summer09 是 Altium 公司于 09 年發(fā)布的一款基于電氣設計的軟件。 Altium Dsinger Summer09 簡介 Altium Designer 是原 Protel 軟件開發(fā)商 Altium 公司推出的一體化的電子產(chǎn) 品開發(fā)系統(tǒng)，主要運行在 Windows 操作系統(tǒng)。 常見的三端穩(wěn)壓器封裝如下 圖： 圖 TO220 封裝的三端穩(wěn)壓器 河南科技大學畢業(yè)設計（論文） 23 第四章 硬件系統(tǒng)的設計與調(diào)試 在本次設計中硬件系統(tǒng)的設計都是在 Altium Desinger Summer09 這一軟件上完成的。 當制作中需要一個能輸出 以上電流的穩(wěn)壓電源，通常采用幾塊三端穩(wěn)壓電路并聯(lián)起來，使其最大輸出電流為 N 個 ，但應用時需注意：并聯(lián)使用的集成穩(wěn)壓電路應采用同一廠家、同一批號的產(chǎn)品，以保證參數(shù)的一致。 在實際應用中，應在三端集成穩(wěn)壓電路上安裝足夠大的散熱器（當然小功率的條件下不用）。 用 78/79 系列三端穩(wěn)壓 IC來組成穩(wěn)壓電源所需的外圍元件極少，電路內(nèi)部還有過流、過熱及調(diào)整管的保護電路，使用起來可靠、方便，而且價格便宜。顧名思義，三端 IC是指這種穩(wěn)壓用的集成電路，只有三條引腳輸出，分別是輸入端、接地端和輸出端。 Vin VoutGNDLM7805LM780512P1Header 2D1Bridge11uFC2Cap Pol1C4Cap1uFC3Cap Pol1+5VAGND 河南科技大學畢業(yè)設計（論文） 21 Vin VoutGND7805LM780512P4Header 2D6Bridge11uFC11Cap Pol1C13Cap1uFC12Cap Pol1GNDVCCVin VoutGND7905LM780512P3Header 2D4Bridge11uFC8Cap Pol1C10Cap1uFC9Cap Pol15VVin VoutGND7812LM780512P2Header 2D3Bridge11uFC5Cap Pol1C7Cap1uFC6Cap Pol1+12VAGNDAGND 圖 供電電路設計 供電電路如上圖所示，其中經(jīng)過變壓器降壓之后的交流電經(jīng)過橋式電路被轉(zhuǎn)換為 +12V 直流電，分別經(jīng)過 780 781 7905 三端穩(wěn)壓芯片轉(zhuǎn)換為穩(wěn)定的電壓信號給所需芯片供電。 此外還要考慮到信號有數(shù)字信號和模擬信號之分，因此所需的電源端口有： VCC、 GND、 AGND、177。 供電模塊 系統(tǒng)硬件電路需要直流電源供電，而電源直接提供的是交流電 ，因此需要設計電路將交流電轉(zhuǎn)換為直流電。因此能夠完全滿足該設計的要求。在工作模式和休眠模式時都具有功耗低，是 嵌入式系統(tǒng) 手持設備的理想選擇。 PL2303 是 Prolific 公司生產(chǎn)的一種高度集成的 RS232USB 接口轉(zhuǎn)換器，可提供一個 RS232 全雙工 異步串行通信 裝置與 USB 功能接口便利聯(lián)接的解決方案。 C1+1VDD2C13C2+4C25VEE6T2OUT7R2IN8R2OUT9T2IN10T1IN11R1OUT12R1IN13T1OUT14GND15VCC16U4MAX232GNDVCCC30CapGNDC28Cap Pol1C29Cap1234567891110J1D Connector 9GNDRXTXC27CapC26CapGNDU5RXTXRXDTXD1uFC25Cap Pol1 圖 RS232 通訊模塊電路 167。 MAX232 芯片內(nèi)部包含兩路收發(fā) 器，本系統(tǒng)僅用一路收發(fā)器。 MAX232 芯片是專門為計算機的 RS232 標準串口設計的單電源電平轉(zhuǎn)換芯片，采用 +5V 單電源供電。 RS232 通信接口實現(xiàn)計算機與單片機間的數(shù)據(jù)通信，因此其接口一端連接計算機，另一端連接下位單片機。本系統(tǒng)采用計算機上的 RS232 接口為 9 針的，數(shù)據(jù)傳輸時，不需使用對方 河南科技大學畢業(yè)設計（論文） 19 的傳送控制信號，只需三條接口線，即 “ 發(fā)送數(shù)據(jù) ” 、 “ 接收數(shù)據(jù) ” 和 “ 信號地 ” ，其傳輸線采用屏蔽雙絞線。 167。采集數(shù)據(jù)需要發(fā)送至計算機進行處理，以及計算機向下位單片機發(fā)出指令控制電機，這些都涉及到計算機與測試儀器之間的通訊問題。 Y22Y01Y3Y34VCC16Y15EN6X13VEE7GND8X012B9A10X311X215X114U10CD4052BCM12345678U11AD620AROUT11IN12+IN13GND42IN+52IN6OUT27VCC8U9LM358AGNDAGNDmVo1+mVo1AGND 5VSELASELBAGNDC59CapAGNDmV+mV1KR33Res21KR34Res2C61CapC62CapC63CapAGNDAGNDmVimVi+mREFmV1KR32Res2C66CapC67Cap+5V+5VAGND5VmVC57CapAGNDmREF1KR29RPot10KR28Res2+5VC56Cap+5V AGND10KR30Res210KR31Res2AGNDmVout1uFC58Cap P