【正文】 出原理圖中所要用到的器件，用繪圖工具把所有的元件連接起來，由于原理圖在一張Protel99SE圖紙中不能夠畫出，可以在幾張圖紙中分功能模塊畫出總圖的分圖，最后再把這些分圖在一張圖紙中進(jìn)行連接。把圖中相應(yīng)的器件上分別標(biāo)上相應(yīng)的數(shù)值，并把封裝號分別填入到器件的編輯屬性窗口中，最后對元件進(jìn)行編號。圖320 原理圖圖320為本次設(shè)計(jì)的原理圖，繪圖時(shí)分幾個(gè)單元來完成，為將整個(gè)硬件原理圖表示清楚，在此放入一張圖中供分析，單元圖放在附錄中。在繪制原理圖過程中出現(xiàn)一些問題，現(xiàn)做一小結(jié)：1．ERC報(bào)告管腳沒有接入信號：；，管腳與線沒有連上；，必須非pin name端連線。2．元件跑到圖紙界外：沒有在元件庫圖表紙中心創(chuàng)建元件。3．創(chuàng)建的工程文件網(wǎng)絡(luò)表只能部分調(diào)入PCB：生成net list時(shí)沒有選擇為global。4．當(dāng)使用自己創(chuàng)建的多部分組成的元件時(shí)，千萬不要使用annotate。 PCB板的生成原理圖繪制完后進(jìn)行電器檢查（ERC）。生成網(wǎng)絡(luò)表，就可以繪制PCB了。在電路板中把元件排列整齊，最后的工作就是布線了。在PCB設(shè)計(jì)中，布線是完成產(chǎn)品設(shè)計(jì)的重要步驟，可以說前面的準(zhǔn)備工作都是為它而做的，在整個(gè)PCB中，以布線的設(shè)計(jì)過程限定最高，技巧最細(xì)、工作量最大。PCB布線有單面布線、雙面布線及多層布線，我采用了雙面布線。布線的方式也有兩種：自動(dòng)布線及交互式布線，在自動(dòng)布線之前，可以用交互式預(yù)先對要求比較嚴(yán)格的線進(jìn)行布線，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。在畫圖和生成PCB的過程中出現(xiàn)的錯(cuò)誤及解決方法：1．網(wǎng)絡(luò)載入時(shí)報(bào)告NODE沒有找到：；； number不一致的封裝。2．打印時(shí)總是不能打印到一頁紙上：；，pcb板界外有隱藏的字符。選擇顯示所有隱藏的字符，縮小pcb，然后移動(dòng)字符到邊界內(nèi)。3．DRC報(bào)告網(wǎng)絡(luò)被分成幾個(gè)部分：表示這個(gè)網(wǎng)絡(luò)沒有連通，看報(bào)告文件，使用選擇CONNECTEDCOPPER查找。設(shè)計(jì)過程中應(yīng)保證零件封裝無誤，這也生成PCB板圖的關(guān)鍵一步，不同的元件可共用同一零件封裝，同種元件也可有不同的零件封裝，在此對零件封裝做一小結(jié)：C1C4：[,] C6C9 :[,0805] C10C11:[,] C12：[] C13: [100u,]D1D2：[2LED,LED2] D3D10:[,] D11D15:[,]D16：[,] D17D18:[,] D19:[,]JP1：[SPI,IDC10] JP2:[JTAG,IDC10] JP3:[COMM,TEL4]JP4：[,SIP5] JP5:[,SIP154] JP6:[,SIP156] JP7:[,SIP4]JP8[,SIP3]K1K3：[,SRSB12] L1:[10uH,] Q1Q3:[PNP,9014]R1R26：[,0805] R27:[1K,0805] R28:[,0805]R29：[,] RP1:[46K,RES5]S1S8：[,BUT] S9:[,DIP4] U1:[ATMEGA16L,DIP40]U2：[] U3:[CH447,PDIP24]U4U6：[,DIP4] 本章小結(jié) 本章主要介紹了硬件部分的設(shè)計(jì)，在硬件電路設(shè)計(jì)中我們需要處理好控制系統(tǒng)，輸入輸出接口，繼電器驅(qū)動(dòng)，鍵盤顯示以及抗干擾等一些設(shè)計(jì)。更深一步了解了AVR mega16單片機(jī)和CH447芯片的結(jié)構(gòu)、工作原理以及它們之間的連接和控制方式等，學(xué)會(huì)了用protel99這個(gè)繪圖軟件繪制原理圖、PCB板圖，對整個(gè)過程有了清晰的了解，并自己動(dòng)手焊元件，掌握了許多實(shí)際焊接工作中的小竅門。在這一部分的設(shè)計(jì)中真正讓我體會(huì)到實(shí)踐的樂趣。第四章 基于AVR電動(dòng)機(jī)智能啟動(dòng)器的軟件設(shè)計(jì) 軟件設(shè)計(jì)方案本課題的軟件部分我采用了層次化、模塊化的設(shè)計(jì)方案。全局分三層：第一層是基礎(chǔ)功能模塊層；第二層是中斷層，它包括定時(shí)中斷和外部中斷；第三層是保護(hù)算法。層次化使結(jié)構(gòu)清晰，三層采用調(diào)用關(guān)系，一層比一層高級。模塊化使得程序在功能實(shí)現(xiàn)上簡單明了。其中基礎(chǔ)層涉及到繼電器、鍵盤、顯示、A/D、硬件數(shù)字濾波等功能模塊。具體方案如下：(1)首先進(jìn)行程序初始化，包括ATmega16設(shè)置、數(shù)碼管設(shè)置、從EEPROM中讀初始值：額定電流、啟動(dòng)時(shí)間和保護(hù)時(shí)間。然后進(jìn)行A/D采樣、濾波，每調(diào)用一次A/D轉(zhuǎn)換子程序連續(xù)采樣八次，一次采取50個(gè)數(shù)據(jù)。通過多次采樣、排序、求平均值，采用平均值濾波，提高系統(tǒng)高干擾性能。(2)采樣完成后判斷電動(dòng)機(jī)是否啟動(dòng)，若已啟動(dòng)開始數(shù)碼管顯示以及各種保護(hù)判斷、處理。首先根據(jù)讀取的A/D值計(jì)算對應(yīng)的電流值，然后進(jìn)行誤差修正，一方面通過比較確定最大電流值和最小電流值，然后分別放入顯示單元；另一方面通過誤差修正值進(jìn)行各種保護(hù)判斷：若三相輸入電流中任一相結(jié)果為零，則斷相成立，立即啟動(dòng)保護(hù)；三相輸入電流中最高相與最低相差值大于33%額定電流時(shí)，三相不平衡成立，立即啟動(dòng)保護(hù)；在正常運(yùn)行狀態(tài)下，過電流反時(shí)限保護(hù)動(dòng)作。 軟件開發(fā)語言、工具和環(huán)境介紹AVR單片機(jī)的開發(fā)主要有兩種語言：匯編語言和C語言。本設(shè)計(jì)我所選用的是C語言，隨著單片機(jī)技術(shù)的發(fā)展，程序空間和數(shù)據(jù)空間都在增大，代碼空間和程序效率不如以前重要了，匯編的優(yōu)勢不如以前，往往使得程序冗長，而C語言卻在很多方面體現(xiàn)期優(yōu)勢（1）開發(fā)迅速，無需記住大量的匯編指令。（2）維護(hù)方便，支持不斷改進(jìn)，它的可讀性和模塊化使維護(hù)更加方便。（3）便于合作開發(fā)，可以把系統(tǒng)分成幾個(gè)任務(wù)，每個(gè)任務(wù)之間很少聯(lián)系。（4）方便移植，由于C語言是高級語言，與平臺(tái)相關(guān)的代碼不多，因此在不同平臺(tái)間移植很容易。我所采用的編譯器是AVRGCC，它不是一個(gè)集成開發(fā)環(huán)境，僅僅是一個(gè)C編譯器，與其他編譯器相比，AVRGCC有一個(gè)很突出的優(yōu)勢——是完全自由軟件。它的源代碼都可以得到，并很容易編譯，因此它適用于任何平臺(tái)（特別是任何Linux的機(jī)器）。AVRGCC像其他GNU編譯器一樣，用UNIX風(fēng)格的Make程序來構(gòu)建（Build）工程。Make用Make file告訴它做什么，如何做。對于多數(shù)人這個(gè)還是有些難度的，不過現(xiàn)在可以使用AVR Studio直接建立AVR的GCC工程。另外開發(fā)環(huán)境我選擇了AVR Studio，它是由ATMEL公司開發(fā)的AVR單片機(jī)的集成開發(fā)環(huán)境，能運(yùn)行于Windows操作系統(tǒng)并提供了源文件編輯器，用于軟仿真的芯片仿真器，用于在線硬件仿真的接口。AVR Studio可以在ATMEL公司的官方網(wǎng)站上免費(fèi)得到。仿真器適配器我選用了AVR JTAGICE 程序設(shè)計(jì) 初始化和主程序初始化： 單片機(jī)內(nèi)部初始化 外圍芯片初始化 EEPROM中的設(shè)定值讀入單片機(jī)RAM主程序： 三相電壓、電流的A/D采樣，數(shù)字濾波，保護(hù)算法分析 在電壓，電流采樣完成后分別運(yùn)行保護(hù)算法，如果出現(xiàn)故障進(jìn)入相應(yīng)的故障處理程序。主程序的流程圖如圖41所示： 圖41 主程序流程圖 基礎(chǔ)功能模塊(1) 數(shù)字濾波模塊數(shù)字濾波功能塊主要是將采樣得到的信號進(jìn)行濾波，濾除紋波和外界的部分干擾。我采用的方案是分六路信號(Ua Ub Uc Ia Ib Ic)進(jìn)行采樣，先分別采50個(gè)數(shù)據(jù)，并進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換，將模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量。在50個(gè)數(shù)據(jù)中去掉前后9個(gè)，得到六組32個(gè)數(shù)據(jù)，再對每組進(jìn)行求和求平均，得到六個(gè)平均值（avg1Ua avg1Ub avg1Uc avg1Ia avg1Ib avg1Ic）。按此方式循環(huán)采樣8次，再對這8組數(shù)據(jù)求和求平均，最終得到的一個(gè)六維數(shù)組，即最終與額定值進(jìn)行比較的采樣值。該模塊是進(jìn)行直流采樣的關(guān)鍵部分，也是最可能產(chǎn)生誤差的地方。其中涉及到排序和A/D轉(zhuǎn)換?？焖倥判蜃映绦蛭也捎昧薈語言中比較經(jīng)典的冒泡算法，分別對六組32個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行從小到大排序。相關(guān)程序如下：void sort(unsigned int a[],unsigned char n){ unsigned char i,j。 unsigned int temp。 for (j=0。j=n。j++) { for(i=0。i=nj2。i++) { if(a[i]a[i+1]) {temp=a[i]。a[i]=a[i+1]。a[i+1]=temp。} } } }數(shù)字濾波部分程序的流程圖如圖42所示：（程序見附件）圖42 數(shù)字濾波程序流程圖 (2) A/D轉(zhuǎn)換模塊由于ATmega16內(nèi)集成一個(gè)逐次比較型ADC，它與PORT C端口用一個(gè)8路的模擬開關(guān)連接。有兩種工作方式分別為：查詢方式和中斷方式。在查詢方式中，ADC按單次轉(zhuǎn)換模式工作，每次轉(zhuǎn)換均由置位ADC觸發(fā)，ADC工作于中斷方式時(shí)，ADC按自由模式工作，自第一次置位ADSC開始，ADC就連續(xù)不斷地進(jìn)行采樣轉(zhuǎn)換，數(shù)據(jù)更新。在本設(shè)計(jì)中，我選用了查詢方式。圖43 A/D轉(zhuǎn)換流程圖 (3) 顯示模塊 數(shù)碼管的顯示分動(dòng)態(tài)顯示和靜態(tài)顯示兩種方式。靜態(tài)顯示程序簡單，但占用I/O口多，動(dòng)態(tài)顯示雖占資源較多但接線較少。本設(shè)計(jì)采用了動(dòng)態(tài)顯示，運(yùn)用CH447芯片進(jìn)行讀寫顯示。該模塊分?jǐn)?shù)碼管顯示和發(fā)光二極管顯示。程序分LED顯示和指示燈顯示，前者包含百位、十位、個(gè)位、分位和小數(shù)點(diǎn)的顯示。指示燈的顯示采用真值表的原則，置1表示亮，清0表示滅。本設(shè)計(jì)中我采用了四個(gè)數(shù)碼管和九個(gè)指示燈，其相關(guān)功能定義如下：D19：電源顯示燈D3：設(shè)置燈D4：保護(hù)動(dòng)作顯示燈D