SMT实训技术报告

概 要 本次实训通过实习培养学生系统、完整、具体地解决实际问题的职业综合能力，使其掌握基本的电路设计、制作方法及技巧，能够独立的分析解决一般性质的问题。通过本次实训学生能够掌握带片内AD 功能的单片机STC15F2K60S2 的使用方法，掌握对DHT11 的驱动设计，实现对环境温度湿度的检测，掌握SMT 焊接工艺及设备；正确使用常用仪器、正确测试及测量电子器件和电子线路有关参数；能够看懂电路原理图、电路实际装配图，并能互相够协作完成电子产品从设计、器件选择、焊接、调试、故障排除到整机装配整个过程。在此过程中指导学生照IPC 工艺安装调试印制电路板，在设计与制作过程中能够从经济性和环保性等方面去考虑，鼓励其在设计与制作中自主学习，大胆实践，开拓创新，积极地将自己的想法掺加到实际电路当中去。目录概要 . .1前言. .4第一章 总体方案设计.511 基于STC15F2K60S2的温湿度采集控制系统的设计要求，明确设计任务. . 512 根据设计要求分析讨论存在的问题及解决措施. 513 什么是SMT技术，在生活的应用有哪些.514 SMT的工作流程. .6第二章 SMT对元器件的选择. 721 SMT元器件的参数性能表. 722 SMT元器件典型应用电路. 923 SMT完整电路的设计. 12第三章 印制电路板元器件的安装. 1731 印制电路板的装配流程及焊接注意事项. 1732 SMT手工焊接的步骤以及对焊接工艺的要求. 17第四章 印制电路板的调试. 1841 印制电路板调试的流程.1842 印制电路板调试的流程中需要注意的事项. .1943 印制电路板调试的流程中出现的故障及解决措施. 19第五章 SMT对LED灯、按键的控制. 2151 实现LED灯的流水控制.2152 实现按键控制LED灯. . . 24第六章 SMT的定时器对数码管的控制. 2761 与定时器相关的寄存器有哪些.2762 用定时器实现LED灯流水显示. . .276. 3 实现数码管显示数字. . . . . . . . . 29第七章 SMT实际应用. . . . . 3071 与AD采样有关的寄存器有哪些.307. 2 实现AD采样. . . . 317. 3 实现串口通信. . . . . . . . . . . . . . . 32附件结论. . . .36致谢. . .36参考文献.37前 言通过几个星期的实训，使我对系统、完整、具体地解决实际问题的职业综合能力，使其掌握基本的电路设计、制作方法及技巧，能够独立的分析解决一般性质的问题。通过本次实训学生能够掌握带片内AD 功能的单片机STC15F2K60S2 的使用方法，掌握对DHT11 的驱动设计，实现对环境温度湿度的检测，掌握SMT 焊接工艺及设备；正确使用常用仪器、正确测试及测量电子器件和电子线路有关参数；能够看懂电路原理图、电路实际装配图，并能互相够协作完成电子产品从设计、器件选择、焊接、调试、故障排除到整机装配整个过程。在此过程中指导学生照IPC 工艺安装调试印制电路板，在设计与制作过程中能够从经济性和环保性等方面去考虑，鼓励其在设计与制作中自主学习，大胆实践，开拓创新，积极地将自己的想法掺加到实际电路当中去。第一章 总体方案的设计11 基于STC15F2K60S2的温湿度采集控制系统的设计要求，明确设计任务使用CH340 实现USB 转串口功能，用于STC 单片机的固件下载，该系统主要实现以下功能：（1）使用按键控制LED 灯；（2）单片机内部AD 功能实现电压采集功能；（3）使用DHT11 实现对环境温度湿度检测，并在数码管中显示；（4）使用串口通信技术，实现对指定的灯进行控制，并将采集到的电压、温度、湿度上传到上位机软件中。设计需考虑电路结构的简捷、材料成本低廉、调试测量方便等因素。12 根据设计要求分析讨论存在的问题及解决措施方案设计与讨论电路的设计硬件安装与调试13 什么是SMT技术，在生活的应用有哪些SMT就是表面组装技术(表面贴片技术)(SurfaceMountedTechnology的缩写)是目前电子组装行业里最流行的一种技术和工艺。SMT有何特点？组装密度高、电子产品体积小、重量轻,贴片元件的体积和重量只有传统插装元件的1/10左右,一般采用SMT之后,电子产品体积缩小40%60%,重量减轻60%80%。可靠性高、抗振能力强。焊点缺陷率低。易于实现自动化，提高生产效率。降低成本达30%50%。节省材料、能源、设备、人力、时间等。生活中的应用主要负责生产线的SOP、工时成本的核算、制作别的程序的优化（IE）。14 SMT的工作流程一、SMT工艺流程-单面组装工艺来料检测 - 丝印焊膏（点贴片胶）- 贴片 - 烘干（固化） - 回流焊接 - 清洗 - 检测 - 返修二、SMT工艺流程-单面混装工艺来料检测 - PCB的A面丝印焊膏（点贴片胶）- 贴片 - 烘干（固化）- 回流焊接 - 清洗 - 插件 - 波峰焊 - 清洗 -检测 - 返修三、SMT工艺流程-双面组装工艺A：来料检测 - PCB的A面丝印焊膏（点贴片胶） - 贴片 - 烘干（固化） - A面回流焊接 - 清洗 -翻板 - PCB的B面丝印焊膏（点贴片胶） - 贴片 - 烘干 -回流焊接（最好仅对B面 - 清洗 - 检测 -返修）此工艺适用于在PCB两面均贴装有PLCC等较大的SMD时采用。B：来料检测 - PCB的A面丝印焊膏（点贴片胶） - 贴片 - 烘干（固化） - A面回流焊接 - 清洗 - 翻板 - PCB的B面点贴片胶 - 贴片 - 固化 - B面波峰焊 - 清洗 - 检测 - 返修）此工艺适用于在PCB的A面回流焊，B面波峰焊。在PCB的B面组装的SMD中，只有SOT或SOIC（28）引脚以下时，宜采用此工艺。四、SMT工艺流程-双面混装工艺A：来料检测 - PCB的B面点贴片胶 - 贴片 - 固化 - 翻板 - PCB的A面插件 - 波峰焊 - 清洗 - 检测 - 返修先贴后插，适用于SMD元件多于分离元件的情况B：来料检测 - PCB的A面插件（引脚打弯） - 翻板 -PCB的B面点贴片胶 - 贴片 - 固化 - 翻板 - 波峰焊 - 清洗- 检测 - 返修第二章 SMT对元器件的选择21 SMT元器件的参数性能表序号规格型号主要参数及功能特点封装价格制造商可替换型号1LM117-3.3V2STC15F2K60S23DHT114CH340G元器件清单CommentDesignatorFootprintQuantity10uF/10VC2, C9RB.1/.3A20.1uFC3, C5, C6, C100805447uF/10VC4RB.1/.3A122pFC7, C808052LEDD3, D4, D5LED_0805_AK3CON3J1KEYSS12D07VG41REDLD1LED_0805_AK1温湿度P1wenshidu1USB_CONP2USB_5PN_H1Header 8P3jmp-2-819012Q1, Q2, Q3, Q4to-9241KR3080511KR5, R6, R7, R8, R18, R34,R35, R36, R37, R38, R39, R4008051210KR9, R10, R11, R12, R13,R14, R15, R16, R17, R19, R20,R21, R22, R23, R24,R25, R26, R27, R28, R29, R30080521470RR31, R32, R330805310KRP1POT1Rotate1321SW-PBS1, S2, S3, S4SW-PB-24LM1117-3.3VU2SOT-2231LED-4U3LG3641AH-PCB1CH340GU4so-161STC15F2K60S2_SOP28_SKDIP28U5SOP28112MHzY1XTAL1_ARC122 SMT元器件典型应用电路LM117-3.3VSTC15F2K60S2DHT11CH340G23 SMT完整电路的设计2.3.1 电气原理图2.3.2 PCB原理图第三章 印制电路板元器件的安装3.1 印制电路板的装配流程及焊接注意事项3.1.1 装配流程按清单归类元器件插件焊接剪脚检查修整3.1.2 注意事项元器件在插装之前，必须对元器件的可焊接性进行处理，若可焊性差的要先对元器件引脚镀锡。元器件引脚整形后，其引脚间距要求与PCB板对应的焊盘孔间距一致。元器件引脚加工的形状应有利于元器件焊接时的散热和焊接后的机械强度。元器件在PCB板插装的顺序是先低后高，先小后大，先轻后重，先易后难，先一般元器件后特殊元器件，且上道工序安装后不能影响下道工序的安装。元器件插装后，其标志应向着易于认读的方向，并尽可能从左到右的顺序读出。有极性的元器件极性应严格按照图纸上的要求安装，不能错装。元器件在PCB板上的插装应分布均匀，排列整齐美观，不允许斜排、立体交叉和重叠排列；不允许一边高，一边低；也不允许引脚一边长，一边短。32 SMT手工焊接的步骤以及对焊接工艺的要求3.2.1 焊接的步骤以握笔方式拿电烙铁较为方便。手工焊接时，常采用五步操作法。准备焊接：把被焊元件表面处理干净、预焊(若需要的话)并整形，将烙铁和焊锡丝准备好，处于随时可焊的状态。加热焊件：把烙铁头放在引线和焊盘接触处，同时对引线和焊盘进行加热。加焊锡丝：当被焊件加热到一定温度后，立即将手中的锡丝触到被焊件上使之熔化，加入适量的焊料。注意焊锡应加到被焊件上与烙铁头对称的一侧，而不是直接加到烙铁头上。移开焊锡丝：当锡丝熔化一定量后(焊料不能太多)，迅速按45移开焊锡丝。移开烙铁：当焊料的扩散范围达到要求后按45移开电烙铁。撤离烙铁的方向和速度的快慢与焊接质量密切相关。3.2.2 工艺要求焊点的机械强度要足够 焊接可靠，保证导电性能 焊点表面要光滑、清洁第四章 印制电路板的调试41 印制电路板调试的流程1.看 看电解电容，钽电容等是否焊反（焊反了，上电会爆爆），看是否有元件未焊，看是否有明显划痕，看插装芯片是否颠倒（部分芯片较昂贵，焊了座子，人工将芯片插上）。画PCB 时，右边的封装更好，焊好电容后，极性符号不会被电容挡住，方便调试时，确认电容是否焊反。 2.测试电源是否短路 用万用表蜂鸣档接各电源电压对应的钽电容两端。电压主要包括：+5V，+12V （或+15V），+3.3V，+1.8V 等。确认无电源短路。3.上电 试探性的接上电源，看各电源指示灯（发光二极管）是否正常亮，若不正常， 应迅速断开电源，查找故障原因。电源指示正常后，用万用表电压档测试各电源电压，确认各电压准确无误（特别是3.3V 和1.8V，DSP 供电电压）。 4.烧写测试程序 仿真器连接DSP 和电脑，确认可成功连接，烧写测试程序。 5.测试电路各功能 DSP 板功能分为：IO 输入，IO 输出，通讯，模拟采样。根据测试程序，拨动DSP 板上拨码开关，让主程序运行在测试相应功能的程序段。42 印制电路板调试的流程中需要注意的事项1.看 看电解电容，钽电容等是否焊反（焊反了，上电会爆爆），看是否有元件未焊，看是否有明显划痕，看插装芯片是否颠倒（部分芯片较昂贵，焊了座子，人工将芯片插上）。画PCB 时，右边的封装更好，焊好电容后，极性符号不会被电容挡住，方便调试时，确认电容是否焊反。 2.测试电源是否短路 用万用表蜂鸣档接各电源电压对应的钽电容两端。电压主要包括：+5V，+12V （或+15V），+3.3V，+1.8V 等。确认无电源短路。3.上电 试探性的接上电源，看各电源指示灯（发光二极管）是否正常亮，若不正常， 应迅速断开电源，查找故障原因。电源指示正常后，用万用表电压档测试各电源电压，确认各电压准确无误（特别是3.3V 和1.8V，DSP 供电电压）。 4.烧写测试程序 仿真器连接DSP 和电脑，确认可成功连接，烧写测试程序。 5.测试电路各功能 DSP 板功能分为：IO 输入，IO 输出，通讯，模拟采样。根据测试程序，拨动DSP 板上拨码开关，让主程序运行在测试相应功能的程序段。43 印制电路板调试的流程中出现的故障及解决措施1.做好准备工作 开始测试之前，要详细看电路图及PCB，了解工作原理，熟知各板之间信号的连接情况，方便搭建测试平台。阅读测试程序，了解测试流程，从硬件和软件上加深测试理解，并熟知测试。磨刀不误砍柴工，欲速则不达。 2.上电断电注意 测试模拟采样功能时，需上强电，这时要注意：先上控制电，再上强电；先断强电，再断控制电。以免造成事故。 3.保护仿真器 切勿带电插拔仿真器，否则，不但对仿真器有损坏，而且会在短时间内造成无法连上 DSP（这时要对板子断电再上电，或要重启 CCS，甚至重启电脑），耽误测试进度。 4.+3.3V_D 短路 +3.3V_D 是由+5V_D 经芯片TPS767D301 产生的，给DSP 供电的。 （1）先检查输入的+5V_D，确保输入未短路。转（2）。 （2）看，检查有无明显焊锡过多，导致短路之处，若无，转（3）。 （3）检查芯片TPS767D301 是否焊接颠倒，有无明显焊接短路，若无，转（4）。 （4）检查DSP 芯片焊接是否旋转了90，180，270，若无，转（5）。 （5）将DSP 芯片引脚刷一遍，避免相邻引脚短路，若还是短路，转（6）。 （6）取下芯片 TPS767D301，若不短路了，则芯片 TPS767D301 内部短路了，更换芯片TPS767D301。若依然短路，转（7）。 （7）取下DSP 芯片，若不短路，则DSP 芯片内部短路，更换DSP 芯片，若还是短路，转（8）。 （8）仔细检查由+3.3V_D 或+3.3V_A 供电的一些芯片和一些小电容。一个个取，一个个查。若全取下来后，还是短路，那就是板子内部短路了。 电源短路是较麻烦的事情，试想，若是由于板子内部短路导致电源短路，那得将所有与此电源有关的芯片，电容等元件全取下来，才能确定是板子内部短路。 所以，若条件允许，边焊边调试是较为方便的。拿到板子后，用万用表检查主要电源部分有无短路。先焊电源部分，调试确保无误后，再焊DSP 最小系统部分，调试确保无误后，再依次焊其他部分的电路。 5.用仿真器连不上DSP （1）确保仿真器正常，及驱动程序安装正常。连另一块DSP 板，可连上，则说明仿真器及驱动程序无误，转（2）。 （2）检查DSP 供电电源+3.3V_D，+1.8V_D 是否正常，若正常，转（3）。 （3）检查DSP 芯片是否焊接旋转，有无明显引脚短路，若无，转（4）。 （4）检查晶振，用示波器看晶振输入DSP 的波形是否正确，若正常，转（5）。 （5）更换DSP 芯片。 6.DSP 模拟采样功能异常 现象：DSP 可连上，可烧写程序，IO 功能正常，但模拟采样功能异常，采样值为0xFFFF。 （1）确认DSP 相邻引脚无短路。转（2）。 （2）用示波器观测输入DSP 的采样波形是否正确。转（3）。 （3）测量+3.3V_A 和+1.8V_A 是否正常。通常是由下图中小磁珠L3，L4，L5 焊错导致的。由于磁珠和电容外形相似，经常将磁珠焊成电容。若电压正常，转（4）。 （4）更换DSP 芯片。 第五章 SMT对LED灯、按键的控制51 实现LED灯的流水控制5.1.1 源代码#includeSTC15F2K60S2.h#define uchar unsigned charsbit LED1=P33;sbit LED2=P32;sbit LED3=P55;/void main()/ LED1=0;/while(1);/sbit LED1=P33;/sbit LED2=P32;/sbit LED3=P55;void delay()uchar i,j,k;for(i=0;i10;i+) for(j=0;j200;j+) for(k=0;k250;k+); void main()while(1) LED1=0; LED2=1; LED3=1; delay(); LED1=1; LED2=0; LED3=1; delay(); LED1=1; LED2=1; LED3=0; delay();5.1.2 程序框图开始LED1亮其余不亮LED2亮其余不亮LED2亮其余不亮52 实现按键控制LED灯5.2.1 程序源代码#include #define uchar unsigned charsbit led1=P32;sbit led2=P33;sbit led3=P55;sbit k1=P14;sbit k2=P15;sbit k3=P16;sbit k4=P17;void delay()uchar m=20;while (1)m-;void main ()while (1)if(!k1)delay();if(!k1)led1=0; if(!k2)delay();if(!k2)led2=0; if(!k3) delay();if(!k3)led3=0;if(!k4)delay();if(!k4)led1=1;led2=1;led3=1;5.2.2 程序框图开始K1按下K2按下K3按下K4按下LED2亮LED3亮全灭LED1亮结束第六章 SMT的定时器对数码管的控制61 与定时器相关的寄存器有哪些62 用定时器实现LED灯流水显示62.1程序源代码#define uchar unsigned charuchar tcount=0; sbit LED1=P33;sbit LED2=P32;sbit LED3=P55;void main() TMOD=0x01; TH0=(65536-50000)/256;TL0=(65536-50000)%256;TR0=1; EA=1; ET0=1; while(1)if(tcount=20) LED1=0;LED2=1;LED3=1;if(tcount=40)LED1=1;LED2=0;LED3=1;if(tcount=60)LED1=1;LED2=1;LED3=0;tcount=0;void timer() interrupt 1 tcount+;TH0=(65536-50000)/256; TL0=(65536-50000)%256;6. 3 实现数码管显示数字程序源代码#include #define uchar unsigned charcode uchar display_d=0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x90,0x6f;code uchar display_w=0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xef,0xdf,0xbf,0x7f;void delay()uchar m=200;while(m-);void main() while(1)P3=display_w5;P2=display_d6;delay();P2=0xff;P3=display_w6;P2=display_d2&0x7f;delay();P2=0xff;P3=display_w7;P2=display_d3;delay();P2=0xff; 第七章 SMT实际应用71 与AD采样有关的寄存器有哪些7. 2 实现AD采样源代码#include #define uchar unsigned char#define uint unsigned intsbit W1=P34;sbit W2=P35;sbit W3=P36;sbit W4=P37;uchar code d=0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0xf8,0x80,0x90;uint n=516;void delay()uchar i,j;for(i=0;i20;i+)for(j=0;j250;j+);void display()uchar bai,shi,ge;uint temp=n;bai=temp/100;temp=temp%100;shi=temp/10;ge=temp%10;P2=dbai;W2=0;delay();W2=1;P2=dshi&0x7f;W3=0;delay();W3=1;P2=dge;W4=0;delay();W4=1;void adval()uint val;uchar low;float fval;P1ASF=0x08;ADC_CONTR=0xeb;delay();while(ADC_CONTR&0x10=0);val=ADC_RES;val=2;low=ADC_RESL;low&=0x03;val+=low;fval*=5;fval*=10;fval/=1024;n=fval;ADC_CONTR=0xeb;void main()while(1)adval();display();7. 3 实现串口通信源代码#include #define uchar unsigned char#define uint unsigned intsbit led1=P32;sbit led2=P33;sbit led3=P55;sbit k1=P14;sbit k2=P15;sbit k3=P16;sbit k4=P17;sbit W1=P34;sbit W2=P35;sbit W3=P36;sbit W4=P37;uchar code d=0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0xf8,0x80,0x90;uint n=516;uchar reData=0;bit Tover=0;void delay()uchar i,j;for(i=0;i20;i+)for(j=0;j250;j+);void display()uchar bai,shi,ge;uint temp=n;bai=temp/100;temp=temp%100;shi=temp/10;ge=temp%10;P2=dbai;W2=0;delay();W2=1;P2=dshi&0x7f;W3=0;delay();W3=1;P2=dge;W4=0;delay();W4=1;void adval()uint val;uchar low;float fval;P1ASF=0x08;ADC_CONTR=0xeb;delay();while(ADC_CONTR&0x10=0);val=ADC_RES;val8;T2L=(65536-(12000000/4/9600);AUXR=0x14;AUXR|=0x01;EA=1;ES=1;void sendByte(uchar c)SBUF=c;while(!TI)TI=0;void serial() interrupt 4uchar temp;if(RI)RI=0;temp=SBUF;if(temp!=#)reData=temp; elseTover=1;void sendUI()uint vol,cur;uchar bai,shi,ge;vol=n;cur=vol/2;bai=vol/100;vol=vol%100;shi=vol/10;ge=vol%10;sendBy