【正文】 將相關(guān)的元器件就近放置，以減少走線的長度；時鐘電路、晶振、電容應(yīng)緊貼相接的芯片，這樣有利于抗干擾，提高電路工作的可靠性。元器件應(yīng)均勻、整齊、緊湊地排列在 PCB 上。根據(jù)電路功能單元，對電路的全部元器件進(jìn)行布局時，要符合以下原則：(1) 按電路的流程安排各個功能電路單元的位置，使布局便于信號流通，并使信號盡可能保持方向一致。易受干擾的元器件不能相互挨的太緊，輸入和輸出元件盡量遠(yuǎn)離。最后，根據(jù)電路的功能單元對電路的全部元件進(jìn)行布局。PCB 尺寸過大時，印制線條長，阻抗增加，抗干擾能力下降，成本也相應(yīng)的增加；PCB 尺寸過小則不利于散熱，而且鄰近的線條也容易受干擾。同時，對于一個有著特殊要求的電路來講，手工布局將極大地體現(xiàn)出設(shè)計(jì)者的構(gòu)思和靈感。 布局本文中的電路設(shè)計(jì)采用手工布局。Protel99 強(qiáng)大的功能，可以使設(shè)計(jì)者隨心所欲的設(shè)計(jì)各種電子電路，是一個非常實(shí)用的 CAD 軟件。而且，protel99 有很強(qiáng)的兼容性，不論是 protel99 本身的組件，還是來自第三方的設(shè)計(jì)組件，都可以很容易地嵌入到 protel99 中，以增強(qiáng)其功能。Protel99 被設(shè)計(jì)成為一個客戶/服務(wù)器應(yīng)用程序，它包含有數(shù)目眾多的服務(wù)器程序，原理圖設(shè)計(jì)服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)生成服務(wù)器、電路仿真服務(wù)器、PCB 設(shè)計(jì)服務(wù)器和自動布線服務(wù)器等等。而另一方面，微型計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展，為我們提供了一個進(jìn)行電路輔助設(shè)計(jì)的完美平臺。執(zhí)行 design/create list 命令，生成網(wǎng)絡(luò)報(bào)表。 (2)、rule matrix 選項(xiàng) setup electrical rule check 對話框是用來定義各種引腳、輸入與輸出及各端口間的連接情況是否構(gòu)成錯誤或者警告。b、Options 選項(xiàng)框 create report file 設(shè)置列出全部 ERC 信息并產(chǎn)生一個文本報(bào)告。Duplicate ponent designators 檢查圖紙中是否有元件編號重號的錯誤。multiple names on 是檢查同一個網(wǎng)絡(luò)上是否擁有多個不同名稱的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識。 (1)、setup 選項(xiàng)的設(shè)置。作完以上步驟以后，下一步則要對所設(shè)計(jì)的電路圖進(jìn)行檢查。元件放置完以后，下一步工作即是對元件的位置進(jìn)行調(diào)整，元件的調(diào)整非常簡單，只需要點(diǎn)擊所需移動的元件，按住不放，然后拖到所想要放置的位置放開即可。對元件庫進(jìn)行裝載以后，可通過 place(放置)/part（元件）命令直接進(jìn)行元件的放置，也可以用工具條上的按鈕，打開所對應(yīng)的對話框進(jìn)行元件的放置。這里以基本元件庫加以說明）執(zhí)行 Design/Add/remove 西 安 工 業(yè) 學(xué) 院 畢 業(yè) 論 文 25library 菜單，來打開對話框，在彈出的對話框中，選擇 Design Explorer 99\Library\sch 文件夾下的文件類型為*.ddb 的庫元件文件，這里選擇 Miscellaneous Devices。在設(shè)置好以上基本的內(nèi)容后，則對原理圖編輯平臺半截元件庫。在 document options 對話框中，Electrical grid 單選項(xiàng)是對電氣節(jié)點(diǎn)的設(shè)置，如果選擇此項(xiàng)，則系統(tǒng)就會將光標(biāo)自動移動到它的搜索半徑內(nèi)，并且在該點(diǎn)上顯示一個圓點(diǎn)。在點(diǎn)擊 Design/options 后，選擇 change system font 按鈕，則可彈出字體對話框，您可以進(jìn)行字體設(shè)置了。在選擇該選擇頁后同樣會彈出顏色對話框，設(shè)置方法同上。Border 選擇項(xiàng)用來設(shè)置邊框顏色，在選擇了此項(xiàng)時，系統(tǒng)會彈出顏色對話框，你只需選擇所需顏色后點(diǎn)擊 OK 鍵后即可。其中 landscape 是橫向，而 portait 則是縱向圖紙?jiān)O(shè)置。進(jìn)入設(shè)計(jì)窗口后，可以在首先執(zhí)行 design(設(shè)計(jì))/Options(選項(xiàng))菜單下設(shè)置圖紙的風(fēng)格和大小尺寸等，具體參數(shù)設(shè)置如下：(1)、圖紙方向的設(shè)置。如圖 11 所示。西 安 工 業(yè) 學(xué) 院 畢 業(yè) 論 文 246 原理圖的設(shè)計(jì) Protel99 原理圖的設(shè)計(jì)（schematic） 原理圖編輯器實(shí)際上就是原理圖的設(shè)計(jì)系統(tǒng)，用戶可以在該平臺下對電路圖進(jìn)行編輯與設(shè)計(jì)各修改。 為了提高 TTL 驅(qū)動的輸出電平,可以通過一個上拉電阻接到+5V 電源上。用普通的 TTL 直接驅(qū)動功率場效應(yīng)管,驅(qū)動電壓還顯得低一些。MOSFET 是電壓型驅(qū)動器件，因此小功率的 TTL 電路可以驅(qū)動一般的 MOSFET。 功率場效應(yīng)管（metal oxide semiconductor field effect transistor，MOSFET）是一種載流子導(dǎo)電的單極型器件，它要求的柵極驅(qū)動電流很小，因此可看成是電壓控制型元件是電壓型驅(qū)動器件。在此系統(tǒng)中，欲調(diào)節(jié)占空比 α 的范圍（0～50%） 。目前，在直流電動機(jī)的控制中，主要使用定頻調(diào)寬法。（3） 定頻調(diào)寬法這種方法是使周期 T（或頻率）保持不變，同時只改變 t1 和 t2。（1） 定寬調(diào)頻法 這種方法是保持 t1 不變，只改變 t2，這樣使周期 T（或頻率）也隨之改變。西 安 工 業(yè) 學(xué) 院 畢 業(yè) 論 文 23在 PWM 調(diào)速時，占空比 α 是一個重要參數(shù)。α 的變化范圍為0≤α≤1。原理 電動機(jī)的電樞繞組兩端的電壓平均值 U0為 SSoUTtt????121α—占空比，α= 。西 安 工 業(yè) 學(xué) 院 畢 業(yè) 論 文 225 負(fù)載部分系統(tǒng)組成負(fù)載回路主要由隔離電路，驅(qū)動電路，無極性輸入，變壓器、晶閘管整流裝置和電動機(jī)—發(fā)電機(jī)組組成。那么，上拉電阻的阻值為：()/16=200Ω 這是用 LED 導(dǎo)通后的平均電流計(jì)算得到的電阻值，而導(dǎo)通的瞬間電流會更大一些。我用的是四位八段式數(shù)碼管，所以每個數(shù)碼顯示器被點(diǎn)亮?xí)r每個引腳所需的最大電流為 4mA4=16mA。74HC 系列在高低邏輯電平下的輸出電流都可達(dá)到 4mA。它的靜態(tài)功耗極小。74HC 的輸入為 CMOS 電平。它的標(biāo)準(zhǔn)工作電壓 2—6V。軟件譯碼是用軟件來完成硬件的功能，硬件簡單，接線靈活，顯示段碼完全由軟件來處理，是目前常用的顯示驅(qū)動方式。在本設(shè)計(jì)中，使用的是并行的 LED 驅(qū)動電路。并行驅(qū)動的結(jié)構(gòu)較為簡單，并且在單片機(jī)的選擇上，采用了 AT89C51，它有 32 條 I/O 口線，采用并行驅(qū)動方式，接口完全夠用。（1）串行驅(qū)動在某些情況下，可供使用的單片機(jī)并行 I/O 口不足 8 根，數(shù)據(jù)的并行輸出已不可能，此時可考慮串行輸出方法。數(shù)碼管具備數(shù)字接口，可以很方便地和單片機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行連接，數(shù)碼管體積小、重量輕，并且功耗低，是一種理想的顯示單片機(jī)數(shù)據(jù)輸出的器件。 LED 的驅(qū)動和顯示——主要是設(shè)計(jì) LED 數(shù)碼管和單片機(jī)的接口電路，以及利用單片機(jī)對 LED 數(shù)碼管進(jìn)行驅(qū)動和顯示操作。從上述的論述中，可以看出動態(tài)顯示方案具備一定的實(shí)用性，也是目前單片機(jī)數(shù)碼管顯示中較為常用的一種顯示方法。因此，在每個瞬間，N 位 LED 只可能顯示相同的字符，要想每一個 LED 顯示不同的字符，必須用另外一個 I/O 口控制各個 LED 顯示器公共陰極輪流接地的方法，逐一掃描點(diǎn)亮，使每個 LED 顯示該位應(yīng)該顯示的字符。其接口電路是將多個 7段 LED 顯示器同各個端的段選線重復(fù)接在一起，只用一個 8 位 I/O 口輸出控制段選線，段選碼同時加到各個 LED 顯示器上。但 N 位 LED 要求有 N8 位 I/O 口線，占用 I/O 口線太多，使用的電路硬件卻比較多；動態(tài)顯示雖然有閃爍感，占用 CPU 的時間多，但使用的硬件少，能節(jié)省線路板的空間。動態(tài)顯示要 CPU 時刻對顯示器件進(jìn)行數(shù)據(jù)刷新，顯示數(shù)據(jù)有閃爍感，占 CPU 時間多,編程較為復(fù)雜。當(dāng)顯示一個字符時，相應(yīng)的發(fā)光二極管就恒定的導(dǎo)通或截止。LED 靜態(tài)顯示方式。各代碼位的對應(yīng)關(guān)系如下：代碼位 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0顯示位 Dp g f e d c b a本方案采用共陰極接法。七段發(fā)光二極管，再加上一個小數(shù)點(diǎn)位，共計(jì)八段。? 共陰極接法把發(fā)光二極管的陰極連在一起構(gòu)成公共陰極。使用時公共陽極接+5V。通過七個發(fā)光二極管亮暗的不同組合，可以顯示多種數(shù)字、字母、以及其他符號。LED 顯示器價格低廉、配置靈活、功耗低、與單片機(jī)接口方便，在單片機(jī)中的應(yīng)用非常普遍。 其他類似情況同上。又發(fā)光二極管的壓降為 ～，導(dǎo)通電流為 4mA～10mA, 晶體管的最小 Uce 為 。光電耦合器的電流傳輸比 CRT 的定義是 CRT＝i2／i1100%。例如：電阻 RR3 如果選取的較大，將會將會使光電耦合的發(fā)光二極管由截止進(jìn)入飽和變得較慢；如果選取的過小，退出飽和也會很慢，所以，這兩只電阻的數(shù)值要精心選取不同型號的光耦和驅(qū)動電路使得這兩個電路的數(shù)值略有差異，可以由實(shí)驗(yàn)來定。此處采用 TIL117。電路原理如圖所示：西 安 工 業(yè) 學(xué) 院 畢 業(yè) 論 文 15由于要對系統(tǒng)進(jìn)行及時監(jiān)控和響應(yīng)，通信數(shù)據(jù)的波特率應(yīng)做的較高。2 硬件電路的設(shè)計(jì)本方案以 AT89C51 單片機(jī)自帶異步通信口，外接 SN75LBC176 芯片轉(zhuǎn)換成 485 總線為例。如果設(shè)備之間距離較遠(yuǎn)，現(xiàn)場的干擾也較大，所以往往通信的可靠性質(zhì)量不高。 為發(fā)光二極管與光電晶體管(附基極端子)封裝的光電耦合器,結(jié)構(gòu)為雙列直插 6 引腳塑封,內(nèi)部電路見上。隔離問題：由于光電耦合器件是高阻抗輸出，因此應(yīng)盡量靠近接口芯片，即盡量縮短光電耦合器輸出腳與接口芯片之間的連線，使得分布電容盡量減小，而有利于提高傳輸速率。RS—485 不僅傳輸距離遠(yuǎn)，通信可靠，而且使用單一+5V 或+3V 電源，邏輯電平與傳輸數(shù)字電平邏輯 TTL 兼容，此外對傳輸介質(zhì)物理層沒有任何嚴(yán)格要求，只需普通雙絞線即可簡便地組成網(wǎng)絡(luò)。因而，不可能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離與高速傳輸。RS—485 標(biāo)準(zhǔn)RS—232 是異步串行通信中應(yīng)用最早，也是目前應(yīng)用最為廣泛的標(biāo)準(zhǔn)串行總線接口技術(shù)之一。常用的串行擴(kuò)展接口規(guī)范有SPI（Serial Peripheral Interface，串行外圍接口，美國 Motorola 公司的注冊商標(biāo)） ，I2C（Inter IC，集成內(nèi)部電路，荷蘭 Philip 公司的注冊商標(biāo)）等。我們最熟悉的關(guān)于串行通信接口的名詞可能就是 COM 與 USB 了，因?yàn)樗鼈兌际钱?dāng)代 PC 機(jī)必備的串行通信接口。采用該器件簡化了電路設(shè)計(jì)。正常工作狀態(tài)時 為低電平，X5045 的寫操作被禁止，以防止干擾信號發(fā)生作用。由于電網(wǎng)干擾嚴(yán)重，故采取措施防止數(shù)據(jù)丟失是十分重要和必要的。工作狀態(tài)期間,在單片機(jī)的 RAM 區(qū)內(nèi)放置從 X5045 的 3 個區(qū)域取出的、經(jīng)表決處理的用戶設(shè)置參數(shù)數(shù)據(jù)，供計(jì)算使用，并不斷刷新（在主程序的每個循環(huán)中讀取一次 E2PROM）以保證其正確性。數(shù)據(jù)寫至E2PROM 時，先發(fā)出 WRITE 命令，然后寫地址和寫入鎖所需的數(shù)據(jù)。進(jìn)入設(shè)置參數(shù)首先顯示第一項(xiàng)原設(shè)置參數(shù)（如量程下限） ，同時顯示一西 安 工 業(yè) 學(xué) 院 畢 業(yè) 論 文 13位標(biāo)記位（標(biāo)記參數(shù)性質(zhì)既現(xiàn)場設(shè)置修改狀態(tài)） 。低功耗 CMOS 電路（備用電流 10uA、工作電流 3mA） 。每字節(jié)擦寫次數(shù)可達(dá) 10 萬次、數(shù)據(jù)可保存 100 年；E2PROM 存儲器可分塊或全部鎖定保護(hù)；上電復(fù)位及低電壓檢測，即在上電和 Vcc 低于檢測門限時，RESET 輸出高電平；如允許看門狗定時器工作且 保持高電平時間長于看門狗超時周期，RESET 輸出高電平復(fù)位信號；512 字節(jié)串行 E2PROM； X5045 在系統(tǒng)中的應(yīng)用 X5045 的引腳及特點(diǎn) 芯片選擇輸入，看門狗復(fù)位輸入；SI 串行輸入；SO 串行輸出；SCK 串行時鐘輸入； 寫保護(hù)輸入；Vss 地；Vcc 電源電壓；RESET 復(fù)位輸出?？擅枋龀鰪目蛰d到滿載的變化周期的負(fù)載曲線。 西 安 工 業(yè) 學(xué) 院 畢 業(yè) 論 文 11