毕业设计（论文）-单片机智能多路温度巡检仪.doc

智能多路温度巡检仪目 录摘要2Abstract3第一章 引言4第二章，系统硬件组成结构和原理421，信号检测部分522，八路模拟开关623，AD转换部分724，译码显示部分102.5，键盘部分132.6，通讯部分142.6.1 外围部分142.6.2 单片机串行接口工作方式1627，电源电路部分和复位电路部分21第三章，画图工具 PROTEL 99SE2331，基本概况2332，PCB基本特性2333，布线时的注意事项25第三章，系统程序结构27第四章，结论29参考文献30附件31摘要本文介绍了一种经济实用的八通道温度巡回检测系统，该系统原理简单，结构典型，成本低廉，适用于需要多点测温的场合，广泛应用于工业生产和人们日常生活中，并显示出了巨大的经济可靠的优越性。本文对系统中的各个组成部分的原理、功能、线路图、包括芯片的功能，封装，接线，各个组成模块的原理作了一个详细的介绍，并且简单介绍了设计软件工具PROTEL 99的使用步骤和PCB设计的方法，最后介绍了该系统的软件部分的设计思想。关键字：铂电阻，单片机，AD转换，通讯AbstractThis text introduced a kind of economy practical eight passage temperatures cruise which examine the system to and pro, the systems simple principle, typical construction, cheap cost, being applicable to that demand order situation more to measure the temperature,which is extensive apply to produce in the industry and in the daily life, and show their enormous economy superiority and their liability.This text constitutes part of principle, function, circuits diagram and include a the chips functions to each one in the system, sealing to pack, connecting the line, each one constitutes an usage for of principle making a detailed introduction, and in brief introducing designing software and design tool-PROTEL with method of PCB design, introduced software part of designs method of this system finally.Keywords:Pt100,Microcontroller Unit,AD Converter,Communication第一章 引言铂热电阻温度传感器具有精度高,测温范围宽,使用方便等优点,在工业过程控制和测量系统中得到了广泛的应用。在-2000，铂电阻与温度的关系为Rt=Ro1+At+Bt2+C(t-100C)t3，在0850C范围内，铂电阻与温度的关系为Rt=Ro1+At+Bt2式中，Rt温度为t时的电阻值；Ro温度为0时的电阻值。铂电阻的温度分度见下表。但铂电阻的阻值变化与对应的温度变化为非线性。温度偏离0越大,非线性程度越大。因而必须进行线性校正,所谓线性校正,是使铂电阻调理电路的输出量(通常指电压)与温度变化成正比。根据我们的工作实践,对引线电阻消除的方法和用正反馈实现铂电阻的非线性校正,并用这些方法在工程应用上取得了满意的效果。 图为铂电阻温度分度表第二章，系统硬件组成结构和原理本系统由温度信号检测系统，A/D变换部分，键盘控制，译码显示，通信和电源部分组成,其系统如图一所示。 图一21，信号检测部分 信号检测有一桥路，一集成运放，和一个正反馈电路组成原理图如图所示 图二图中，JP1置一铂电阻，JP1，RA2，RA3，RA4共同组成一个桥路，ZA1为一电位器，调节桥路使之平衡，DA1是一个稳压源，RA1限流和分压。RA5，RA6，RA7，RA8和集成运放组成一个差分放大电路，放大倍数为RA5/RA7，而且这里要求RA5/RA7=RA6/RA8，ZA3可以调节放大倍数，RA9为一个正反馈，可以消除铂电阻因温度升高而引起的非线形失真，ZA2调节输出电压，CA3滤波，CA2稳压和滤波。图中所示的集成运算放大器用的芯片LM324，它的内部结构如图三所示。 图三（324内部结构图）它的封装和接线如图四所示：从图中可知，它有四组集成运放，并且要外界提供正负电源，本系统用+5V和-5V电源，因为本系统中输出电压要求不大于2V。 图四（324封装图）22，八路模拟开关 八路模拟开关用4051芯片，他的原理如下图五： 图五（右侧是4051的功能表）VT1VT8为八路模拟输入信号，A15A13接单片机，由单片机编程选择八路中的某一路，3脚将模拟信号输出进行AD转换。23，AD转换部分 MC14433是一种双积分型AD转换器，它的工作原理如下： 如图六所示，开关先接通输入电压Vt，积分器对Vt定时积分，当定时T0到时，控制逻辑使K转接基准电压Vr并让计数器工作，前一段积分电压作为初值，以Vr所决定的斜率放电，放到零时比较器翻转，并控制计数器停止计数。第一阶段K合到Vi上，积分器输出Vh为：积分器输出Vh与模拟输入电压Vi的平均值成正比。第二阶段K打到Vr上，积分器对Vr进行反向积分，直到积分器输出为零，即： 由于Vr和T0为已知常数，因此反向积分时间间隔Tt与输入电压字T0时间间隔内的平均值成反比。 图六（双积分型AD转换器的工作原理）图七为MC14433的的逻辑框图，它的引脚功能如下： VDD：主电源，+5V VEE：模拟部分的负电源，接-5V Vss：数字地 Vr：基准电压输入线，200mV或2V Vx： 被测电压输入线，最大为199.9mV 或1.999V Vag：Vr和Vx的地（模拟地） RI：积分电阻输入线，当Vx量程为2V时，RI取470K，当Vx量程为200Mv时，RI取27KCI：积分电容输入线，去0.1Uf RI/CI：RI和CI的公共连接端 C01，C02：接失调补偿电容，值约0.1uF CLKI，CLKO：外接震荡器时钟调节电阻Rc，其典型值是300K，时钟频率随Rc值上升而下降 EOC：转换状态输出线，EOC是一宽为 0.5周期的正脉冲 OR：过程量状态输出线，低电平有效，当|Vx|Vr时时它有效图七，MC14433逻辑框图图八，MC14433选通脉冲时序图DU：更新转换控制信号输入线，DU与EOC相连，则每次A/D转换结束以后自动启动新的转换DS4DS1：分别是个，十，百，千位的选通脉冲输出线。这四个选通脉冲宽度为18个时钟周期的正脉冲，它们之间的间隔时间为两个时钟周期，具体见图八。Q3Q0：BCD码输出线，动态地输出千位、百位、十位，个位值，即：DS4有效时，Q3Q0表示个位值；DS3有效时，Q3Q0表示十位值；DS2有效时，Q3Q0表示千位值；DS1有效时，Q3表示的是千位值（0或1）、Q2表示转换极性（0负1正）、Q1无意义，Q0为1而Q3表示过程量（太大）、Q0为1且Q3为1表示欠量程）太小）。MCS51与MC14433接线原理图如图九： 图九（注：Q0Q3与DS1DS4分别接单片机的P1.0P1.7）另外要说明的是，稳压管TL431和可变电阻ZAD1用来调节其准电压，TL431稳压在2.5V左右，通过可调电阻的调节，可使基准电压端Vref输入电压为2V。AD转换部分的程序框图如下： 图十，AD转换程序框图24，译码显示部分译码显示部分由两部分组成：数码管和显示驱动芯片（74LS164）数码管是共阳结构，其结构如图十一，编程控制A、BG，DP电位的高低可以控制可实现发光二极管的亮灭，从而实现要显示的效果。显示驱动芯片74LS164是个串行输入并行输出的移位寄存器，其内部结构原理图如图十二所示。A，B为串行输入信号，CLOCK为时钟信号，一个CLOCK，串行输入的信号向右移一位，八次脉冲可实现对显示数据的输出，具体时序图如图十三所示。封装图如图十四所示。 A F BG E C D DP 图十一，数码管内部结构图 图十二，74LS164原理框图 图十三，74LS164时序图 图十四，74LS164封装图图中A，B为信号输入口，CLOCK为时钟信号线，QAQH为并行输出口。CLEAR状态清除先，低电平有效。在该系统中，74LS164接线如图十五所示。 图十五，显示部分原理图 图中，A，B接单片机的P3.5口，CLK接P3.4口，需要的显示的数据经译码以后然后一位一位地送往P3.5口，在P3.4作为时钟信号的控制下，在74LS164形成并行输出，从而实现显示功能。 图十六 另外，显示程序的框图如图十六所示。需要说明是，因为有五个数码管，所以开拓了五个单元放显示的数，R6也就付值为5。2.5，键盘部分 键盘采用直连的形式，因而原理和连线都很简单，具体如图十七。键盘的检测方法很简单，当按键没按下时，P2.0P2.3出高电平，当有键按下时，立即出低电平，当按键按下或放开时有几毫秒的抖动，因此在编程的时候，需要添加时间适当长的延时程序，以去抖动。 图十七2.6，通讯部分2.6.1 外围部分 通信部分又通信专用芯片（MAX202）和外围器件（电容）组成。本系统采用RS-232C通信总线标准。RS-232的最大传输距离为15m，最高传输速度约20kbps，信号的逻辑0电平为+3+15V，逻辑1电平为-3-15V。而TTL电平的“1”和“0”分别为2.4V和0.4V，因此RS-232C与TTL电路接口时需要电平转换。电平转换有两种：分立元件电平转换电路和标准RS-232C电平转换集成电路。本系统采用的MAX202就是标准RS-232C电平转换集成电路，它的内部结构如图十八所示。他主要有三部分组成：电压倍增器、RS232C发送器、RS232C接受器。下面分别作介绍。 图十八，MAX202片内结构和接线原理图（1）电压倍增器其工作原理如图十七所示。当脉冲为正时，S1，S3开断，S2，S4闭合，S5，S7闭合，由于C1的电压不能突变，Vc1保持为Vcc，并加到C3上，C3的负端接Vcc，所以C3的正端对地为2Vcc，即V+=2Vcc，S5、S7闭合，V+加到C2端，Vc2=2Vcc；接着脉冲为正，S5，S7断开，S6、S8闭合，C2两端电压不能突变，Vc2加到C4两端，此时C4正端接地，从负端引出的对地电压V-为-2Vcc。（2）RS-232发送器发送器的输入为TTL/CMOS电平美术出为RS-232电平。当MAX232CPE的工作电压为+5V，而RS-232接受端负载为5K时，发送器的输出电压为+8/-8V左右；空载时输出电压从（V+ -0.6V）到V-之间变化。MAX232CPE有两个发送器，若只用一个发送器，另一个发送器的输入和输出端可以悬空。由图十八可见，发送器的输入端内置400K的上拉电阻，当输入段悬空时，被上拉至Vcc，经反向，输出低电平。上拉电阻耗电为15Ua，所以悬空时的功耗很低。 图十九，电压倍增电路（3）RS-232接收器 如图十八所示，接收器输入为RS-232电平，输出为TTL/CMOS电平。不使用的接收器输入输出端可以悬空，其输入端内置5K的下拉电阻，当输入端悬空时，被下拉至地，经反向器，输出为高电平。 本系统的电路接线图二十所示： 图二十，通讯部分原理图2.6.2 单片机串行接口工作方式串口为全双工结构，表示可以同时发送和接收。它还具有接收缓冲，在第一个字节从寄存器读出之前，可以开始接收第二个字节。但是如果第二个字节接收完毕时第一个字节仍未读出，其中一个字节将会丢失。串口的发送和接收寄存器都是通过SFR SBUF 进行访问的。写入SBUF 的数据装入发送寄存器，对SBUF的读操作是对物理上分开的接收寄存器进行访问。串口有4 种操作模式：模式0：串行数据通过RxD 进出。TxD 输出时钟。每次发送或接收以LSB 最低位作首位，每次8 位。波特率固定为MCU 时钟频率的1/12。模式1：TxD 脚发送，RxD 脚接收，每次数据为10 位，一个起始位（0）， 8 个数据位（LSB 在前）及一个停止位（1）。 当接收数据时，停止位存于SCON 的RB8 内，波特率可变，由定时器1 溢出速率决定。模式2：TxD脚发送，RxD脚接收，每次数据为11位，一个起始位（0），8个数据位（LSB 在前），一个可编程第9 位数据及一个停止位（1）。发送时，第9 个数据位（SCON 内TB8 位）可置为0 或1。例如将奇偶位（PSW内P位）移至TB8。接收时，第9位数据存入SCON 的RB8位，停止位忽略。波特率可编程为MCU 时钟频率的1/32 或1/64，由PCON 内SMOD1 位决定。模式3：TxD 脚发送，RxD 脚接收，每次数据为11位，一个起始位（0），8个数据位（LSB 为首位），一可编程的第9位数据及一个停止位（1）。事实上模式3 除了波特率外均与模式2 相同。其波特率可变并由定时器1 溢出率决定。在上述4 种模式中，发送过程是以任意一条以写SBUF 作为目标寄存器的指令开始的，模式0 时接收通过设置R1=0 及REN=1 初始化，其它模式下如若REN=1 则通过起始位初始化。串行端口控制寄存器（SCON）：串行端口控制及状态寄存器即SCON，如下图所示，其中包括模式选择位，以及发送和接收的第9位数据（TB8 及RB8），以及串行端口中断位（TI 及RI）。串行控制寄存器（SCON）波特率：操作模式0 的波特率是固定的，为fosc/12 。模式2 的波特率是MCU 时钟/64 或MCU 时钟/32， 取决于PCON 寄存器中的SMOD1 位的值。若SMOD1=0（复位值）。波特率为MCU 时钟/64，若SMOD1=1，波特率为MCU 时钟/32。在80C51中，模式1和模式3的波特率由定时器1的溢出速率决定。使用定时器1 作波特率发生器：当定时器1 用作波特率发生器，模式1和3中波特率由定时器1 的溢出速率和SMOD1的值决定。在此应用中定时器1 不能用作中断，定时器1 可以工作在定时或计数方式和3 种工作模式中任何一个，在最典型应用中它用作定时器方式工作自动重装载模式（TMOD的高半字节为0010B）， 它的波特率值由下式给出可以定时器1 的中断实现非常低的波特率。将定时器配置为16 位定时(TMOD的高半字节为0001B), 并使用中断进行16 位软件重装。下图列出了几个常用的波特率以及如何从定时器1获得：UART 模式0串行数据由RxD 端输入，TxD 输出同步移位时钟，发送或接收的是8 位数据，低位在先，其波特率固定为MCU 时钟的1/12。执行任何一条把SBUF 作为目的寄存器的指令时，就开始发送。S6P2时刻的“写SBUF信号将1 装入发送移位寄存器的第9 位，并通知发送控制部分开始发送。写SBUF 信号有效后一个完整的机器周期后SEND端有效。SEND 使能RxD（P3.0 ）端送出数据TxD （P3.1 ）输出移位时钟。每个机器周期的S3 S4 及S5 状态内移位时钟为低电平，而S6、S1及S2状态内为高。在SEND 有效时，每一机器周期的S6P2 时刻发送移位寄存器的内容右移一位。数据位向右移时，左边添加零。当数据字节最高位（MSB）移到移位寄存器的输出端时，其左边是装入“1”的第9位，再左的内容均为0, 此时通知Tx 控制模块进行最后一位移位处理后禁止SEND并置位T1, 所有这些步骤均在“写入SBUF” 后第10 个机器周期的S1P1 时进行的。接收初始化条件是REN=1及R1=0。下一机器周期的S6P2时，RX控制单元向接收移位寄存器写入1111 1110 并在下一个时钟使RECEIVE端有效。RECEIVE使能移位时钟转换P3.1功能，移位时钟在每个机器周期的S3P1 及S6P1 跳变。在RECEIVE有效时每一机器周期的S6P2时刻，接收移位寄存器内容向左移一位。从右移位进来的值是该机器周期S5P2时从P3.0 脚上采样得来的。数据从右边移入时，左边移出为“1”。 当初始时置入最右端的“0 ”移至最左端时，通知RX 控制时钟作最后一次移位后装入SBUF。在写入SCON 清除R1 后第10个机器周期，RECEIVE端被清除且置位RI。UART 模式1串行口工作于模式1时，传输的是10位；1位起始位（0），8位数据（低位在先）及一位停止位（1）。由RxD接收，TxD发送。接收时，停止位存入SCON内RB8。 80C51 波特率取决于定时器1 的溢出速率发送过程是由执行一条以SBUF为目的寄存器的指令启动的。“写SBUF”信号还把1（TB8）装入发送移位寄存器的第9位，同时通知发送控制器进行发送。实际上发送过程开始于16分频计数器下次翻转后的那个机器周期的S1P1时刻。每位的发送时序与16分频计数器同步，而并不与“写SBUF”信号同步。发送以激活SEND端开始，向TxD发送一起始位。一位（时间）以后DATA端有效，使输出移位寄存器中数据得以送至TxD。再过一位，产生第一个移位脉冲。数据向右移出左边不断填以0，当数据字节的最高位移到移位寄存器的输出位置时，其左边是装入“1”的第9位，再左的内容均为0。此时通知TX 控制器作最后一次移位，然后禁止SEND 端并置位TI。这都发生于写SBUF后16分频计时器的第10次翻转时。接收在RxD端检测到负跳变时启动，为此MCU对RxD不断采样，采速率为波特率的16倍，当检测到负跳变时，16分频计数器立即复位。同时将1FFH 写入输入移位寄存器。复位16 分频计时器确保计时器翻转时位与输入数据位时间同步。计数器的16个状态将每个位时间分为16份。在第7 8 9 状态时，位检测器对RxD端的值采样，取值为三个采样值中取多数（至少2个）作为读入值，这样可以抑制噪声。如果所接收的第一位不为0，说明它不是一帧数据的起始位。该位被摒弃，接收电路被复位，等待另一个负跳变的到来。这用来防止错误的起始位，如果起始位有效，则被移入输入移位寄存器，并开始接收这一帧中的其它位。当数据位逐一由右边移入时，“1”从左边被移出。当起始位0移到最左边时（模式1为9 位寄存器），通知接收控制器进行最后一次移位，将移位寄存器内容（9）位分别装入SBUF及RB8，并置RI=1。仅当最后一位移位脉冲产生时同时满足下述2个条件：RI=0，SM2=0或接收到的停止位=1，才会装载SBUF和RB8，并且置位RI。上述两个条件任一不满足,所接收到的数据帧就会丢失，不再恢复。两者都满足时，停止位就进入RB8，8位数据进入SBUF ，RI=1。这时无论上述条件满足与否，接收控制单元都会重新等待RxD的负跳变。模式2和模式3：模式2和3中，发送（通过TxD）和接收（通过RxD）都是11位，包括1位起始位（0），8位数据位（LSB在先），1位可编程数据位（第9位）及一位停止位（1）。 发送时，第9 位数据位TB8可置为0或1。接收时，第9位存入SCON 的RB8。模式2时波特率可编程选为MCU 时钟频率的1/16 或1/32。在本系统中我们将用到定时器T1，设置TMOD=0X20，而串口则工作在模式1，设置SCON=0X50，下面我们来看一下模式1的功能：27，电源电路部分和复位电路部分在该系统中需要用到+5V的直流稳压，在我们的生活中一般都是使用220的交流电，为了获得高质量的5V直流稳压电源，这就需要我们进行电压转化。这里的滤波是为了滤去外界电源输入带来的一些不稳定的因素，比如说纹波的影响，而用一个大电容和一个小电容的组合，是为了分别滤去低频或高频的纹波。 电源部分的电路如图二十一所示： 图二十一 ，电源部分原理图 （1） 图中八个二极管组成两个桥路，它能把电源输入的交流信号变成直流信号；（2） 图中的电容C1，C2，C3，C4，C7，C8，C9，C10起滤波作用，C1，C2，C7，C8还有平缓波形的作用。（3） 7805能将电源输入的8V交流经桥路后，产生5V直流信号。7812能将电源输入的16V交流经桥路后，产生12V直流信号。（4） 专用芯片7660能将正5V的信号转换成-5V，它的内部结构和典型电路如图二十二所示： 图二十二，7660的内部结构图和封装 在系统中，有时会出现程序跑飞而导致显示不正常，也为了调试方便，我们需要设计一个复位电路，在系统中，复位电路主要完成系统的上电复位和系统在运行时用户的按键复位功能。复位电路可由简单的RC电路构成，也可使用其他的相对复杂，但功能更完善的电路。本系统采用的电路如图二十三所示:我们知道,单片机是上电复位,当K5未合上时,REST输出为低电平,当合上时,因为RR1电阻约200欧姆,而RR2为1K,所以REST输出为高电平. 图二十三，复位部分原理图第三章，画图工具 PROTEL 99SE31，基本概况本系统采用的工具是PROTEL99SE。它是澳大利亚Protel Technology公司推出的一个全32位的电路板设计软件。该软件功能强大，人机界面友好，易学易用，使用该软件设计者可以容易地设计原理图、画线路板、画元件封装图和电路仿真，是一个功能强大的电路板设计软件。PROTEL系统工作流程：（1），编辑原理图编辑原理图前，如果需要用到一些现存库中没有的元件，则要自己建立库，添加新的元件，使用户原理图上所有的原器件都能在库中找到。然后创建原理图文件，调用所用的器件，并按要求画导线，实现各部分要实现发功能。（2），原理图向PCB图转化 原理图画好以后，就要向PCB图转化。在转化以前，先进行电气规则检查，检查原理图是否有问题，检查各个器件是否标上名称，名称有没有重复，导线是否连接正确，是否有断点。然后更新PCB，检查是否全部标上，封装是否全部正确，各点的网络连接是否正确。然后新建PCB文件，再把各器件的封装导入到PCB文件中，在PCB文件中，各器件的联系已经用非线表示出来。（3）PCB布线在器件的封装全部导入PCB图以后，下一步就是合理摆放各器件的位置，要求在功能上不会有相互消极影响，而且最好有一定的审美效果，然后是布线，布线有如下特性：32，PCB基本特性一个PCB的构成是在垂直层上使用了一系列的层压、走线和预浸处理。在多层PCB中，设计者为了方便调试，会把信号线布在最外层。PCB上的布线是有阻抗、电容和电感特性的。下面便是PCB布线的普遍方针：增大走线的间距以减少电容耦合的串扰；平行的布电源线和地线以使PCB电容达到最佳；将敏感的高频线布在远离高噪声电源线的地方；加宽电源线和地线以减少电源线和地线的阻抗。分割分割是指用物理上的分割来减少不同类型之间的耦合，尤其是通过电源线和地线。局部电源和IC间的去耦局部去耦能减少沿着电源干线的噪声传播。连接着电源输入口与PCB之间的大容量旁路电容起着一个低频脉动滤波器的作用，同时作为一个电势贮存器以满足突发的功率需求。此外，在每个IC的电源和地之间都应当有去耦电容，这些去耦电容应该尽可能的接近引脚。这将有助于滤除IC的开关噪声。基准面的射频电流不管是对多层PCB的基准接地层还是单层PCB的地线，电流的路径总是从负载回到电源。返回通路的阻抗越低，PCB的电磁兼容性能越好。由于流动在负载和电源之间的射频电流的影响，长的返回通路将在彼此之间产生互耦。因此返回通路应当尽 的短，环路区域应当尽可能的小。布线分离布线分离的作用是将PCB同一层内相邻线路之间的串扰和噪声耦合最小化。3W规范表明所有的信号（时钟，视频，音频，复位等等）都必须象图20所示那样，在线与线，边沿到边沿间予以隔离。为了进一步的减少磁耦合，将基准地布放在关键信号附近以隔离其他信号线上产生的偶合噪声。接地技术接地技术既应用于多层PCB，也应用于单层PCB。接地技术的目标是最小化接地阻抗，以此减少从电路返回到电源之间的接地回路的电势。a) 单层PCB的接地线在单层PCB中，接地线的宽度应尽可能的宽，且至少应为1.5mm(60ml)。由于在单层PCB上无法实现星型布线，因此跳线和地线宽度的改变应当保持为最低的，否则将引起线路阻抗与电感的变化。b) 双层PCB的接地布线在双层PCB中，对于数字电路优先使用地格栅/点阵布线，这中布线方式可以减少接地阻抗，接地回路和信号环境。像在单层PCB中，地线和电源线的宽度最少为1.5mm。 另外的一种布局是将接地层放在一边，信号和电源线放在另一边。在这种布置方式中将进一步减少接地回路和阻抗，去耦电容可以放置在距离IC供电线和接地层之间尽可能近的地方。c) 保护环保护环是一种可以将充满噪声的环境（比如射屏电路）隔离在环外的接地技术，这是因为在通常的操作中没有电流流过保护环。d) PCB电容在多层板上，由分离电源面和地面的绝缘薄层产生了PCB电容。在单层板上，电源线和地线的平行布放也将导致这种电容效应。PCB电容的一个优点是它具有非常高的频率响应和均匀的分布在整个面或整条线上的低串连电感。它等于一个均匀分布在整个板上的去耦电容。没有任何一个单独的分立元件具有这个特性。布局布线技术a) 过孔过孔一般被使用在多层印制电路板中。当是高速信号时，过孔产生1到4nH的电感和0.3到0.8pF的电容到路径。因此，当铺设高速信号通道时，过孔应该被保持到绝对的最小。对于高速的并行线，如果层的改变是不可避免，应该确保每根信号线的过孔数一样。b) 45度角的路径与过孔相似，直角的路径转动应该被避免，因为它在内部的边缘能产生集中的电场。该场能产生耦合到相邻路径的噪声，因此，当转动路径时全部的直角路径应该采用45度的。c) 星型的信号排列虽然星型排列适用于来自多个PCB印制的电路板的地线连接，但它带有能产生多个短截线的信号路径。因此，应该被避免用星型排列于高速和敏感的信号上。d) 不变的路径宽度 信号路径的宽度从驱动到负载应该是常数。改变路径宽度对路径阻抗产生改变，从而，能产生反射和造成线路阻抗不平衡。所以最好保持路径的宽度不变。 具体流程框图如图二十四所示：33，布线时的注意事项1. 单面焊盘：不要用填充块来充当表面贴装元件的焊盘，应该用单面焊盘，通常情况下单面焊盘不钻孔，所以应将孔径设置为0。2. 过孔与焊盘：过孔不要用焊盘代替，反之亦然。3. 文字要求：字符标注等应尽量避免上焊盘，尤其是表面贴装元件的焊盘和在Bottem层上的焊盘，更不应印有字符和标注。如果实在空间太小放不了字符而需放在焊盘上的，又无特殊声明是否保留字符，我们在做板时将切除Bottem层上任何上焊盘的字符部分（不是整个字符切除）和切除TOP层上表贴元件焊盘上的字符部分，以保证焊接的可靠性。大铜皮上印字符的，先喷锡后印字符，字符不作切削。板外字符一律做删除处理。 图二十四4. 阻焊绿油要求：A. 凡是按规范设计，元件的焊接点用焊盘来表示，这些焊盘（包括过孔）均会自动不上阻焊，但是若用填充块当表贴焊盘或用线段当金手指插头，而又不作特别处理，阻焊油将掩盖这些焊盘和金手指，容易造成误解性错误。B. 电路板上除焊盘外，如果需要某些区域不上阻焊油墨（即特殊阻焊），应该在相应的图层上（顶层的画在Top Solder Mark层，底层的则画在Bottom Solder Mask 层上）用实心图形来表达不要上阻焊油墨的区域。比如要在Top层一大铜面上露出一个矩形区域上铅锡，可以直接在Top Solder Mask层上画出这个实心的矩形，而无须编辑一个单面焊盘来表达不上阻焊油墨。C对于有BGA的板，BGA焊盘旁的过孔焊盘在元件面均须盖绿油。5. 铺铜区要求：大面积铺铜无论是做成网格或是铺实铜，要求距离板边大于0.5mm。对网格的无铜格点尺寸要求大于15mil15mil，即网格参数设定窗口中Plane Settings中的(Grid Size值)-(Track Width值)15mil，Track Width值10,如果网格无铜格点小于15mil15mil在生产中容易造成线路板其它部位开路，此时应铺实铜，设定:(Grid Size值)-(Track Width值)-1mil。6. 外形的表达方式:外形加工图应该在Mech1层绘制，如板内有异形孔、方槽、方孔等也画在Mech1层上，最好在槽内写上CUT字样及尺寸，在绘制方孔、方槽等的轮廓线时要考虑加工转折点及端点的圆弧，因为用数控铣床加工，铣刀的直径一般为2.4mm，最小不小于1.2mm。如果不用1/4圆弧来表示转折点及端点圆角，应该在Mech1层上用箭头加以标注，同时请标注最终外形的公差范围。 7. 焊盘上开长孔的表达方式：应该将焊盘钻孔孔径设为长孔的宽度，并在Mech1层上画出长孔的轮廓，注意两头是圆弧，考虑好安装尺寸。8. 金属化孔与非金属化孔的表达：一般没有作任何说明的通层（Multilayer）焊盘孔，都将做孔金属化，如果不要做孔金属化请用箭头和文字标注在Mech1层上。对于板内的异形孔、方槽、方孔等如果边缘有铜箔包围，请注明是否孔金属化。常规下孔和焊盘一样大或无焊盘的且又无电气性能的孔视为非金属化孔。9. 元件脚是正方形时如何设置孔尺寸：一般正方形插脚的边长小于3mm时，可以用圆孔装配，孔径应设为稍大于（考虑动配合）正方形的对角线值，千万不要大意设为边长值，否则无法装配。对较大的方形脚应在Mech1绘出方孔的轮廓线。10. 当多块不同的板绘在一个文件中，并希望分割交货请在Mech1层为每块板画一个边框，板间留100mil的间距。11.钻孔孔径的设置与焊盘最小值的关系：一般布线的前期放置元件时就应考虑元件脚径、焊盘直径、过孔孔径及过孔盘径，以免布完线再修改带来的不便。如果将元件的焊盘成品孔直径设定为X mil，则焊盘直径应设定为X+18mil。D 焊盘铜箔， 基材， X 孔， d 孔的剖面图 X：设定的焊孔径(我公司的工艺水平，最小值0.3mm)。d：生产时钻孔孔径（一般等于X+6mil）D：焊盘外径：（d-X）/2：孔金属化孔壁厚度过孔设置类似焊盘：一般过孔孔径0.3mm，过孔盘设为X+16mil。12.建议值：线宽8mil ，线距8mil ，焊盘与线间距8mil ，焊盘与焊盘间距8mil，字符线宽8mil ，字符高度45mil。 极限值 ：线宽5mil ，线距5mi，焊盘与线间距5mil，焊盘与焊盘间距5mil，字符线宽 6mil ，字符高度 35mil 。13成品孔直径（X）与电地隔离盘直径（Y）关系：YX+42mil，隔离带宽12mil。以上参数的下限值为工艺极限，为了更可靠请尽量略大于此值。第三章，系统程序结构需要说明的是，程序中引入了中间变量NUM，根据NUM的值来判断执行何种操作，本程序共有三种操做：选择路数显示，上限值设定，下限值设定。路数选择由K1控制，上限值设定由K2控制，下限值设定由K3控制，K4为确认键。具体框图如下所示： 图二十五 第四章，结论本文介绍了以51单片机为核心的温度巡检系统，并详细介绍了各个部分的功能的结构，原理，本系统所选的AD芯片精度高，信号检测部分抑制了一定的非线形，因而检测的温度值精度高，具有重大的实际意义。在论文制作的整个过程中，本人最深的体会是做一定要认真，仔细。这一点与只写一篇文章的论文有很大的不同。在画原理图，PCB图，焊器件，调试的过程中，都必须以认真，仔细的态度去对待每一个细节，任何不慎都将导致最终的失败。当然，这些都是我未来学习和工作的重要步骤，相信有了这一步，我将会走得更远。参考文献1 张友德 赵志英，单片微机原理与实践，复旦大学出版社 20012 王福瑞，单片微机测控系统设计大全，北京航空航天大学，20023 李广第，单片机基础 北京航空航天大学，20014 夏路易，电路原理和电路板设计教程 PROTEL 99SE教程，北京希望电子出版社，20005 张毅刚，MCS-51单片机应用设计，哈尔滨工业大学出版社，19926 康华光电子技术基础，高等教育出版社7 吴勤勤，控制仪表及装置，化学工业出版社， 2002附件 程序： NUMS EQU 40H ;设定方式值存放单元 NUMH EQU 41H ;上限值存放单元 NUML EQU 42H ;下限值存放单元 DISPN EQU 34H ;显示的数据放在30H到34H的单元中 DISPS EQU 39H ;= ORG 0000H AJMP MAIN ORG 0013H AJMP ADINT ORG 0030HMAIN: MOV SP,#70H MOV NUMS,#0 MOV NUMH,#80 MOV NUML,#30 SETB IT1 ;允许外中断0边沿方式 SETB EX1 ;允许外中断0 SETB EA ;总中断允许 ;=;键盘部分 K_TEST: JNB P2.3,NEXT0 LCALL DL200MS LCALL ALARM LCALL DISP AJMP K_TEST NEXT0: LCALL DL10MS JNB P2.3,NEXT0 INC NUMS MOV A,NUMS CJNE A,#1,NEXT2 MOV A,NUMH LCALL DISPSET AJMP SETH NEXT2: CJNE A,#2,NEXTE MOV A,NUML LCALL DISPSET AJMP SETL NEXTE: MOV NUMS,#0 LCALL DISP AJMP K_TEST ;=SETH: JNB P2.2,UPH ;上限设置 LCALL DL10MS JNB P2.1,DOWNH LCALL DL10MS JB P2.0,SETH ;回车键结束 LCALL DL10MSWTH: JNB P2.0,WTH AJMP K_TEST UPH: LCALL DL10MS JNB P2.2,UPH LCALL DL10MS INC