【正文】 特此 聲明！ 作者簽名 : 2021 年 月 日 。 （ 5）學?？梢怨紝W位論文的全部或部分內容（保密學位論文在解密后遵守此規(guī)定）。 （ 3）學?？梢詫W術交流為目的復制、贈送和交換學位論文。 關于學位論文使用權和研究成果知識產(chǎn)權的說明 本人完全了解成都信息工程學院有關保管使用學位論文的規(guī)定，其中包括： （ 1）學校有權保管并向有關部門遞交學位論文的原件與復印件。文中除了特別加以標注地方外，不包含他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果，也不包含為獲得成都信息工程學院或其他教學機構的學位或證書而使用過的材料。 [8] 谷樹忠 編著 . Protel 2021 實用教程 —— 原理圖與 PCB 設計 .機械工業(yè)出版社 . 第 22 頁 共 23 頁 致 謝 本文是在李中志老師的熱情關心和指導下完成的，他淵博的知識和嚴謹?shù)闹螌W作風使我受益匪淺，對順利完成本課題起到了極大的作用。 [6] 曾峰等編著 . PowerPCB 高速電子電路設計與應用 .電子工業(yè)出版社 ,2021。 [4] 陸坤 .奚大順等《電子設計技術》 .電子科技大學出版社 ,。 [2] 孫育才編． MCS－ 51系列單片微型計算機及其應用．南京：東南大學出版社 ,1998。 系統(tǒng)設計中所有細小的問題我們都應該認真對待，并加以解決，這樣我們才能保證整個設計系統(tǒng)的穩(wěn)定性，養(yǎng)成開發(fā)工作者良好的習慣。否則開發(fā)工作一旦進行到后期，無論怎樣通過測試和補漏洞， 都會無濟于事。在整個開發(fā)中我們感覺到如果能夠對設計過程的質量加以控制，則可以大幅度的提高系統(tǒng)質量?，F(xiàn)在所有的設計人員都十分重視自己前期設計工作的素養(yǎng)，把整個前期設計開發(fā)都納入嚴格的管理之中。 小結：到此我們所研究的課題全部結束，在對整個系統(tǒng)的研究、設計中， 從最開始的分析設計 ,從電子電路的設計 ,電子元氣件的選擇 ,原理圖的繪制 ,封裝形式的整理 ,元件布局 ,到最后的元件布線 ,最后完成了 PCB 的制作。我們找了一個自然環(huán)境比較惡劣的水電站，采用我們設計的產(chǎn)品，對其進行數(shù)據(jù)采集，而且我們也在雷雨多的季節(jié)下，通過三個月的實踐考驗，我們的系統(tǒng) 不僅能準確的采集數(shù)據(jù)，還能在自然環(huán)境這么惡劣的條件下，長時間、正常的工作，說明我么的系統(tǒng)是成功的。在實驗室，我們的系統(tǒng)是成功的。同時， 我們 又模擬了一個真實的環(huán)境，我們 需要一個大水缸，一個漏斗 ，一臺微機（裝有我們所需軟件和良好的硬件環(huán)境）， 一個符合要求的變壓器，我們通過漏斗改變水位數(shù)據(jù)變化，經(jīng)過傳感器采集數(shù)據(jù)，通過 485 總線輸出，通過我們的軟件自動進行數(shù)據(jù)篩選比較，根據(jù)自動計算得出數(shù)據(jù)，得出了準確的數(shù)據(jù)。我們現(xiàn)在實驗室 測試，如果在實驗室測試功能良 好，那么我們再到自然環(huán)境中去測試。 生成的 PCB 圖 圖 4－ 14 生成的 PCB圖 通過以上步驟，我們最終看到了一個成品。 所有元氣件布線工作完成后 ，我們可以進行規(guī)則檢查，看看是不是所有元氣件各個引腳都已連上，根據(jù)需要我們可以對板子 覆銅 ， 覆銅 的大小，應該根據(jù)需要而定，不是一味的、憑想象的，電源發(fā)熱量大的地方可以不覆。所以，我們只能手動布線，以求達到最好的效果。 第 19 頁 共 23 頁 元件布線 當我們把所有的元氣件布局布好以后， 我們就可以開始我們的布線工作了，如果你想你制作的 PCB 板子能夠最穩(wěn)定、最快速、最好的服務，那么你 的布線工作就尤其重要了?，F(xiàn)在我們就可以把元氣件添加進來了， Protel99 有元件自動布局功能，但是自動布局的效果不是很好，所以我們最好還是手動布局。光耦器件，是當前較為流行的一種器件，它較之電 磁等其它的隔離器件有著抗擾性強，不易受外界影響等優(yōu)點，所以它有一種替代其它同類產(chǎn)品成為主流的趨勢。對簡單的電路來說有殺雞用牛刀的意味。 選用的繼電 器可以是小型直流繼電器也可以是一種小型號的脈沖繼電器，額第 17 頁 共 23 頁 定電壓值在 5V 左右，吸收電壓在 左右，釋放電壓在 左右，這樣即能滿足電路要求也可以最大限度的降低功耗。當我們需要數(shù)據(jù)時，讓 C51 芯片產(chǎn)生一個信號，可讓繼電器把電路連接，這樣就可以收集數(shù)據(jù)了。 功能：繼電器是當輸入激勵量達到規(guī)定要求，在電氣輸出電路中，被控參量發(fā)生預定的階躍變化的一種自動電器。 我們所做的對硬件保護，主要包括：設計一個三級保護電路，讓瞬間高壓被限制在允許的范圍內；在傳感器回路線上接一個繼電器，在不工作的時候可將電路斷開，大大減少了雷電感應對電路器件損壞的機率；在傳感器回路加一個線性光耦器件，這樣避免感應，電熱等對下一級電路的影響。而自身工作電路狀態(tài)不穩(wěn)定，比如說電壓波動等，都可能造成通信的失敗，輕者會使采集的數(shù)據(jù)不準確，重者可能造成電路器件的損壞，或者失火事 件的發(fā)生，這給設計工作和維護造成很大不便，所以對電路進行優(yōu)化，是 我們必須解決的問題。 新特性防雷設計介紹 工作原理 ： 水壓傳感器把 采集的模擬信號通過 AD 轉換后，經(jīng)過 C51 芯片處理后，把數(shù)據(jù)存貯起來，當計算機需要數(shù)據(jù)時，發(fā)出指令，得到所需的信號。值得注意的是，數(shù)據(jù)手冊上雖然說明它是一個 16 位的寄存器，但實際上它是由兩個 8 位的存貯單元組成的，輸出時 MSB在前，如果接收微控制器需要 LSB 在前，例如 8051 系列，讀取的時候應該分兩次讀，每次讀出 8 位分別倒序，而不是整個 16 位倒序。第 3 個是時鐘寄存器，它也是一個可讀 /寫的 8 位寄存器，用于設置有關 AD7705 運行頻率參數(shù)和 A/D 轉換輸出更新速率。它的寄存器選擇位 RS2～ RS0 確定下次操作訪問哪一個寄存器，而輸入通道選擇位 CH1， CH0 則決定對哪一個輸入通道進行 A/D 轉換或訪問校準數(shù)據(jù)。所有與器件的通信都必須先寫通信寄存器。 片內寄存器 AD7705 包括 8 個寄存器，均通過器件串行口訪問。器件的A/D 轉換過程是按設定的數(shù)據(jù)輸出更新速率連續(xù)進行的。 數(shù)字接口 AD7705 的串行數(shù)據(jù)接口包括 5 個接口，其中片選輸入 CS、串行時鐘輸入 SCLK、數(shù)據(jù)輸入 DIN、轉換數(shù)據(jù)輸出口 DOUT 用于傳輸數(shù)據(jù)，狀態(tài)信號輸出口用于指示什么時候輸出數(shù)據(jù)寄存器的數(shù)據(jù)準備就緒。在選定的增益下，先后在外部給 AIN(+)端施加零標度電壓和滿標度電壓，先校準零標度點，然后校準滿標度點。 AD7705內部設置 AIN(+)端和 AIN(－ )端為相同的偏置電壓，以校準零標度；滿標度校準是在一內部產(chǎn)生的 VREF 電壓和選定的增益條件下進行的。每當環(huán)境溫度和工作電壓發(fā)生變化，或者器件的工作狀態(tài)改變如輸入通道 切換、增益或數(shù)字濾波器第一凹口頻率變動、信號輸入范圍變化等任一項發(fā)生時，必須進行一次校準。 需要指出器件產(chǎn)生的噪聲源主要來自半導體噪聲和量化噪聲， PGA 放大量和濾波器第一凹口頻率越低，則輸出的半導體噪聲和量化噪聲越小， A/D 轉換器的實際分辨率越高。 圖 410 AD7705 內部結構圖 數(shù)字濾波和輸出更新速率模擬信號由 Σ Δ 調制器變換為占空比被模擬電壓調制 (調寬 )的數(shù)字脈沖串，然后在片內使用低通數(shù)字濾波器將其解釋成 16 位二進制數(shù)碼并濾去噪聲，以完成 A/D 轉換。輸入的模擬信號被 A/D 轉換器連續(xù)采樣，采樣頻率 fS 由主時鐘頻率 fCLK 和選定的增益決定。必須指出：這里的負極性電壓是相對 AIN(－ )引腳而言的，這兩個引腳應偏置到恰當?shù)恼娢簧稀?0 mV 至 0～177。片內的增益可編程放大器 PGA 可選擇 1 3 6 128 八種增益之一，能將不同第 14 頁 共 23 頁 擺幅范圍的各類輸入信號放大到接近 A/D 轉換器的滿標度電壓再進行 A/D 轉換，這樣有利于提高轉換質量。 下面對該器件幾個重要部分和特性作簡要說明。它采用了成本較低但能獲得極高分辨率的 Σ Δ 轉換技術，可以獲得 16 位無誤碼數(shù)據(jù)輸出。內部結構如圖 1。 3V 電壓時，最大功耗為 1 mW， 等 待模式下電源電流僅為 8μA 。它采用三線串行接口 ,有兩個全差分輸入通道 ,能達到 %非線性的 16 位無誤碼數(shù)據(jù)輸出，其增益和數(shù)據(jù)輸出更新率均可編程設定，還可選擇輸入模擬緩沖器，以及自校準和系統(tǒng)校準方式。能直接將傳感器測量到的多路微小信號進行 A/D 轉換。 圖 49 AT89C51 芯片引腳圖 AD7705 芯片 AD7705 是 AD 公司新推出的 16 位 Σ ΔA/D 轉換器 ?？臻e方式停止 CPU 的工作，但允許 RAM，定時 /計數(shù)器，串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。簡介： 4k字節(jié) Flash閃速存儲器， 128字節(jié)內部 RAM， 32個 I/O口線 ，看門狗 (WDT)，第 13 頁 共 23 頁 兩個數(shù)據(jù)指針，兩個 16 位定時 /計數(shù)器 ,一個 5 向量兩級中斷結構，一個全雙工串行通信口，片內振蕩器及時鐘電路。 8， GND：接地。為穩(wěn)定工作，在 OUT 和 GND 之間加旁路 用一個 10微法，低阻（ 歐姆）電容。輸出固定 （ 1658）、 5V（ 1659），或調壓從 到 16V?？勺錾幔?heatsinks）。 3， 6， 7， IN：輸入無規(guī)定的電壓。 2， SHDN：關閉輸入。A Max Shutdown Current HighPower () 8Pin SO Package 熱過載保護（ Thermal Overload Protection） 限流保護（ CurrentLimit Protection） 反向電壓保護（ Reverse Battery Protection） 引腳： 第 12 頁 共 23 頁 圖 47 MAX1659 引腳圖 1， SET：外電壓輸入。 MAX1659 芯片 MAX1659：低壓差線形穩(wěn)壓器（ lowdropout linear regulators） Lowdropout：指穩(wěn)壓器輸入端和輸出端之間的電壓差