函数信号发生器工艺报告

1、 “函数信号发生器”工艺设计报告书学生姓名： 专业班级： 指导教师： 题 目: 时 间： 2016 年 3 月 20 日 目 录一、绪论21.1课题的来源与技术背景21.2研究信号发生器的目的及意义31.3信号发生器的理论分析与设计方案4二、系统设计42.1设计要求52.2总体系统设计52.3软件设计流程52.4 DA转换模块DAC083262.5 生产技术文件8设计电路图8技术说明9技术说明10元器件明细表11PCB板工艺流程图12工艺流程图13印制板装配图14印制板工艺说明15制造工艺16焊接工艺说明17工具明细表202.6、作业指导书21人员分配21岗位操作指导书23安全职责规程24一、

2、绪 论1.1课题的来源与技术背景不论是在生产还是在科研与教学上，信号发生器都是电子工程师必备仪器设备。随着科技的发展，对测试仪器和测试手段提出了更高的要求，信号发生器己成为测试仪器中至关重要的一类，因此开发信号发生器具有重大意义。传统的信号发生器采用专用芯片，成本高，控制方式不灵活。本设计充分利用单片机灵活的控制、丰富的外设处理能力，采用DDS技术，实现频率、幅值可调的函数波形的输出，同时可以根据需要方便地实现各种比较复杂的调频、调相和调幅功能，具有良好的实用性。根据其频率发生方法又可分为谐振法和合成法两种。一般的传统发生器都是采用的谐振法，即用具有频率选择性的回路来产生正弦振荡，来获得所需频

3、率，也可以根据频率合成技术来获得所需频率。利用频率合成技术制成的合成波形发生器，通常被称为频率合成器或频率综合器。频率综合器是指利用频率合成技术合成的频率源，它常常是没有调制的，也没有足够宽的和足够准确的输出电平调节，其工作范围往往也不宽，最小频率间隔也比较大，一般做专用设备使用，或做某一个系统中的一个组成部分。1.2研究信号发生器的目的及意义波形发生器是信号源的一种，作为激励源，仿真各种测试信号，提供给被测电路，以满足测量或各种实际需要。目前我国己经开始研制波形发生器，并取得了可喜的成果。但总的来说，我国波形发生器还没有形成真正的产业。就目前国内的成熟产品来看，多为一些PC仪器插卡，独立的仪

4、器和VXI系统的模块很少，并且我国目前在波形发生器的种类和性能都与国外同类产品存在较大的差距，因此加紧对这类产品的研制显得迫在眉睫。函数波形发生器发展很快近几年来，国际上波形发生器技术发展主要体现在以下几个方面： （1）过去由于频率很低应用的范围比较狭小，输出波形频率的提高，使得波形发生器能应用于越来越广的领域。波形发生器软件的开发正使波形数据的输入变得更加方便和容易。波形发生器通常允许用一系列的点、直线和固定的函数段把波形数据存入存储器。同时可以利用一种强有力的数学方程输入方式，复杂的波形可以由几个比较简单的公式复合成v=f(t)形式的波形方程的数学表达式产生。从而促进了波形发生器向任意波形

5、发生器的发展，各种计算机语言的飞速发展也对任意波形发生器软件技术起到了推动作用。目前可以利用可视化编程语言(如Visual Basic, Visual C等等)编写任意波形发生器的软面板，这样允许从计算机显示屏上输入任意波形，来实现波形的输入。（2）与VXI资源结合。目前，波形发生器由独立的台式仪器和适用于个人计算机的插卡以及新近开发的VXI模块。由于VXI总线的逐渐成熟和对测量仪器的高要求，在很多领域需要使用VXI系统测量产生复杂的波形，VXI的系统资源提供了明显的优越性，但由于开发VXI模块的周期长，而且需要专门的VXI机箱的配套使用，使得波形发生器VXI模块仅限于航空、军事及国防等大型领

6、域。在民用方面，VXI模块远远不如台式仪器更为方便。（3）随着信息技术蓬勃发展，台式仪器在走了一段下坡路之后，又重新繁荣起来。不过现在新的台式仪器的形态，和几年前的己有很大的不同。这些新一代台式仪器具有多种特性，可以执行多种功能。而且外形尺寸与价格，都比过去的类似产品减少了一半。1.3信号发生器的理论分析与设计方案在测试与测量技术过程中，常用到已知波形的数字化生成，它在许多与测量有关的领域有着不可替代的作用。例如，数字化仿真，常被用于算法研究、模型研究、系统辨识或以蒙特卡罗法搜索模型与算法。任意波形发生器出现以后，给人们提供的不仅是一个通用的基础技术平台，而是在人们面前打开了通往无限宽广空间的

7、一扇门，使得人们对于信号波形的掌握与应用再也不必局限于简单的正弦波、方波等几种有限的波形了，它可以按照人们提供的测量序列产生出几乎任意形状的连续波形信号。二、系统设计经过考虑，我们确定利用STC89C52单片机采用程序设计方法产生锯齿波、正弦波、矩形波三种波形，再通过D/A转换器DAC0832将数字信号转换成模拟信号，滤波放大，最终由示波器显示出来，通过键盘来控制三种波形的类型选择、频率变化，最终输出显示其各自的类型以及数值。2.1设计要求设计一个0.2HZ20MHZ的函数信号发生器，具有正弦、三角、和方波信号输出，其输出信号幅度2V，具有频率显示和幅度显示 。 2.2总体系统设计该系统采用单

8、片机作为数据处理及控制核心，由单片机完成人机界面、系统控制、信号的采集分析以及信号的处理和变换，采用按键输入，利用液晶显示电路输出数字显示的方案。将设计任务分解为按键电路、液晶显示电路等模块。图（1）为系统的总体框图 图（1） 总体方框图2.3软件设计流程本系统采用AT89S52单片机，用编程的方法来产生三种波形，并通过编程来切换三种波形以及波形频率的改变。具体功能有：（1）各个波形的切换；（2）各种参数的设定；（3）频率增减等。软件调通后，通过编程器下载到AT89S52芯片中，然后插到系统中即可独立完成所有的控制。软件的流程图如下： 图（2）程序流程图2.4 DA转换模块DAC0832 图（

9、4）DAC0832的内部结构2.5 生产技术文件重庆电力高等专科学校文件号产品名称设计电路图Q/TAN3.848.004MX函数信号发生器工序名称产品型号电路原理图PR-01工作电路图更改标记数量更改单号签名签名日期拟制审核标准化重庆电力高等专科学校文件号产品名称技术说明Q/TAN3.848.004MX函数信号发生器工序名称产品型号技术指导1PR-01电路分析该电路是由单片机最小系统模块、波形产生模块、显示模块和键盘模块四部分组成的。最小系统模块是采用STC89C52是片内有ROM/EPROM的单片机，因此，这种芯片构成的最小系统简单可靠。用STC80C52单片机构成最小应用系统时，只要将单片

10、机接上时钟电路和复位电路即可。由于集成度的限制，最小应用系统只能用作一些小型的控制单元。其应用特点：(1) 有可供用户使用的大量I/O口线。(2) 内部存储器容量有限。(3) 应用系统开发具有特殊性。波形产生模块是由由单片机采用编程方法产生三种波形、通过DA转换模块DAC0832在进过滤波放大之后输出。单片机的P0口连接DAC0832的八位数据输入端，DAC0832的输出端接放大器，经过放大后输出所要的波形。 显示模块是通过液晶1602显示输出的波形、频率，1602的八位数据端接单片机的P1口，其三个使能端RS、RW、E分别接单片机的P3.2P3.4。通过软件控制液晶屏可以显示波形的种类以及波

11、形的频率。键盘模块是采用独立键盘，键盘独立键盘引出的五根线分别接单片机的P2口，因此在程序初始化时P2.7脚给低电平。用来切换输出波形、开关S2和S3用来调节频率的加减。当按开关S2时输出波形的频率增加，按开关S3时输出波形的频率减小。单片机函数信号发生器是通过单片机编程产生产生三种波形，在通过DA转换模块滤波放大输出。它具有使用方便、体积小、输出频率可调、功耗低等特点，实验操作中获得广泛应用。更改标记数量更改单号签名签名日期拟制审核标准化重庆电力高等专科学校文件号产品名称技术说明Q/TAN3.848.004MX函数信号发生器工序名称产品型号技术指导2PR-01元器件选择要求：在购买元器件时，

12、应注意各元器件的参数，电解电容的耐电压值要比正常时大，电位器的阻值尽量大一点，普通电阻采用五色环进口优质金属膜电阻。电解电容使用进口优质,聚丙烯材料，普通的使用瓷片电容。外观检验标准：A、元器件的封装、外形尺寸、电极引线的位置和直径应该符合产品标准外形图的规定。B、外观应该完好无损、其表面无凹陷、划痕、裂口、污垢和锈斑；外部涂层不能有起泡，脱落的擦伤现象。C、电极引线应该镀层光洁、无压折或扭曲，没有影响焊接的氧化层、污垢、伤痕很焊接痕迹。D、各种型号、规格标志应该完整、清晰、牢固；特别是元器件参数的分档标志、极性符号和集成电路的种类型号，其标志、字符不能模糊不清。脱落或有摩擦痕迹。E、对于电位

13、器、可变电容或可调电感等元器件、在其调节范围内应该活动平顺、灵活、无机械杂音；开关类元件应该保证接触良好，动作迅速。各种元器件用在不同的电子产品中，都有自身的特点和要求，除上述共同点以外，往往还有特殊要求，应当根据具体的应用条件区别对待。更改标记数量更改单号签名签名日期拟制审核标准化重庆电力高等专科学校文件号产品名称元器件明细表Q/TAN3.848.004MX函数信号发生器工序名称产品型号选料GY-P-01序号名称型号规格数量配件图号1电阻排10k1RP12电位器5K1R73电阻10K3R2 R3 R84电阻20K2R4 R55电阻101R16电阻2001R67电解电容1000uF/50V2C

14、1 C28电解电容470uF/50V2C3 C49电解电容220uF/25V1C910电解电容10uF1C1311瓷片电容30p2C9 C1012瓷片电容1044C5 C6 C7 C813晶振11.0592M1Y114整流二极管IN40074D1 D2 D3 D415按钮开关按钮开关5S1 S2 S3 S4 S516稳压管7815 7915 78053U4 U5 U317液晶显示LCD16021LCD160218数模转换 DAC08321DAC083219放大芯片LM101A2LM101更改标记数量更改单号签名签名日期拟制审核标准化重庆电力高等专科学校文件号产品名称PCB板制作工艺流程图Q/T

15、AN3.848.004MX函数信号发生器工序名称产品型号流程GY-P-01更改标记数量更改单号签名签名日期拟制审核标准化重庆电力高等专科学校文件号产品名称工艺流程图Q/TAN3.848.004MX函数信号发生器工序名称产品型号流程GY-P-01更改标记数量更改单号签名签名日期第 页拟制审核共 页标准化重庆电力高等专科学校文件号产品名称印制板装配图Q/TAN3.848.004MX函数信号发生器工序名称产品型号GY-P-01更改标记数量更改单号签名签名日期拟制审核标准化重庆电力高等专科学校文件号产品名称印制板工艺说明Q/TAN3.848.004MX函数信号发生器工序名称产品型号制板GY-P-01印

16、制电路板的工艺性1.设计的工艺性1)元器件排列：整齐、疏密均匀、恰当的间距2)装配孔径：引线外径与装配孔径之间的配合应保证有恰当的间隙。手插为0.20.3毫米；机插为0.30.4毫米3)引线跨距：2.5的整数倍4)元器件的排列：可实现连焊5)专用测试点：印制板上应单独设计专用测试点、 作为调试、检测时触针的触点，而不要借用元器件引线的焊点来测试，以免造成对焊点的损伤6)安装或支撑孔：孔的四角必须有弧度,以免冲模的冲击引起裂缝7)拼板法：将印制板合理的拼接，适应机械自动焊的要求2加工的工艺性1)引线孔的加工要求：印制板上的所有孔眼及外形，必须一次冲制成型。2)引线孔偏移量：引线孔与焊盘应该是一个

17、同心圆，焊盘环宽最窄处不得小于其标称环宽的1/5，否则容易造成焊接缺陷3) 可焊性要求： u试验方法：采用中性助焊剂，焊料温度235，浸焊时间为2秒 u质量要求：润湿在焊盘上的焊料应平滑、光亮、无针孔及不润湿或半润湿等现象，缺陷的面积不应超过焊盘面积的5%并且这些缺陷不应集中在一个区域内4) 耐焊性要求：印制板要在高温状态下进行焊接，所以，要求印制板基材和涂覆在铜箔面上的阻焊剂和字型符号应具有耐高温性能 u试验方法：将印制板铜箔面浸浮在260的焊料上，浸浮时间每次5秒,重复二次。 u质量要求：基板不应分层，铜箔、阻焊剂和字符不能起泡、龟裂和脱落(5) 翘曲度要求： 翘曲度是指印制板放在标准平面

18、上板面弓起的高度与其长度之比, 通孔插装为小于1%。更改标记数量更改单号签名签名日期第 页拟制审核共 页标准化重庆电力高等专科学校文件号产品名称制造工艺Q/TAN3.848.004MX函数信号发生器工序名称产品型号插件线装配工艺GY-P-01 插件线是将整形的元器件按要求插装到印制板上，经焊接固定插好的元器件。在安排插线件插装前，先要熟悉产品对象（需生产的电路板），了解产品的构成、复杂程度、印制板的尺寸形状、使用哪些元器件等。然后根据插件线人数的多少、员工的操作技能与熟练程度和生产量多少，确定每个员工的插装数量。在安排各个工位插装的元器件时，要遵守下列原则：1、安排插装的顺序时，先安排体积较小

19、的跳线、电阻、瓷片电容等，后安排体积较大的继电器、电解电容、安规电容（一种大容量、高耐压的电容器）、电感线圈等。2、插装印制板上元器件的位置，应安排先插装上方、后插装下方，以免前道工序已经插装的元器件妨碍后道工序的插装。3、带极性的元器件如二极管、三极管、集成电路、电解电容等，要特别注意明确标志方向，以免插装错误。4、要用波峰焊或浸焊炉焊接的，要考虑到240C度以上的焊接温度对元器件的损伤。因此，如果电路板上有怕高温、助焊剂容易浸入的元器件，要格外小心。可以安排对特殊元器件进行手工插装并补焊。5、有容易被电击穿的集成电路时，要采取措施防止元器件损坏。更改标记数量更改单号签名签名日期第 页拟制审

20、核共 页标准化重庆电力高等专科学校文件号产品名称焊接工艺说明Q/TAN3.848.004MX函数信号发生器工序名称产品型号焊接GY-P-01（一）在印制电路板的装联焊接中，常用的机械自动焊接方式有三种形式：浸焊、波峰焊及再流焊。波峰焊工艺流程：（本单片机函数信号发生器板采用短插/一次焊接，考虑到对元器件的损伤度和能耗问题）插件前元器件必须预先成型切短，焊接期间不需再切脚，所以只需一次焊接完成。步骤：加共晶焊料，涂敷助焊剂（免清洗、无铅），添防氧化剂预热焊接冷却（二）人工的烙铁焊方法：1.焊前准备:烙铁头部的预处理（搪锡）：应在烙铁架的小盒内准备松香及清洁块（用水浸透），(如果不是长寿命烙铁头，

21、需要用锉刀将头部的氧化层清除)，接通电源后片刻，待烙铁头部温度达到松香的熔解温度(约150)时，将烙铁头插入松香，使其表面涂敷上一层松香,脱离松香与锡丝接触，使烙铁头表面涂敷一层光亮的焊锡，长度约5-10mm 。2.焊接步骤烙铁头接触工件送上焊锡丝焊锡丝脱离焊点烙铁头脱离焊点3. 焊接要领(1)烙铁头与被焊工件的接触方式 接触位置：烙铁头应同时接触需要互相连接的两个工件，烙铁一般倾斜45; 接触压力：烙铁头与工件接触时应略施压力，以对工件表面不造成损伤为原则。(2)焊锡的供给方法 供给时间：工件升温达到焊料的熔解温度时立即送上焊锡； 供给位置：送锡时焊锡丝应接触在烙铁头的对侧或旁侧，而不应与烙

22、铁头直接接触。供给数量：锡量要适中。 主要衡量标准为：润湿角为1545；不能呈“馒头”状，否则会掩盖假焊点。(3)烙铁头的脱离方法 脱离时间：观察焊锡已充分润湿焊接部位，而焊剂尚未完全挥发，形成光亮的焊点时立即脱离，若焊点表面变得无光泽而粗糙，则说明脱离时间太晚了。 脱离动作：脱离时动作要迅速，一般沿焊点的切线方向拉出或沿引线的轴向拉出，即将脱离时又快速的向回带一下，然后快速的脱离，以免焊点表面拉出毛刺。 最容易出现的2种违反操作步骤的做法：其一：烙铁头不是先与工件接触，而是先与锡丝接触，熔化的焊锡滴落在尚未预热的焊接部位，这样很容易导致虚假焊点的产生。其二：更为严重的是有的操作者用烙铁头沾一

23、点焊锡带到焊接部位，这时助焊剂已全部挥发或焦化，失去了助焊作用，焊接质量极差。更改标记数量更改单号签名签名日期第 页拟制审核共 页标准化重庆电力高等专科学校文件号产品名称工具明细表GP/GF02-01函数信号发生器工序名称产品型号备料GY-P-01序号名称数量备注125W内热式电烙铁12剪刀13镊子14尖口钳15斜口钳16一字螺丝刀17十字螺丝刀18元器件盒料1更改标记数量更改单号签名签名日期拟制审核标准化2.6、作业指导书重庆电力高等专科学校文件号产品名称人员分配函数信号发生器工序名称产品型号GY-P-011. 函数信号发生器的生产过程采用流水线式生产，由于本电路较简单，考虑到成本，需合理分配生产人员进行焊接，提高生产效益。2. 从元器件明细表中得知，这个电路的元器件大约19 个左右，为了提高人员的工作速度及检查的方便性，工人在流水线上做元器件的安装与焊接。3. 安排在生产流水线上工作，完成单片机函数信号发生器的生产。更改标记数量更改单号签名签名日期拟制审核标准化重庆电力高等专科学校岗位操作指导书产品名称函数信号发生器安装元器件名称规格型号位号备注数量电容器1000F/50VC1进口优质,聚丙烯1电容器1000F/50VC2进口优质,聚丙烯1按钮开关S1S11技术要求：1、检查产品每个元器件是否都焊接上去,如果漏焊,或都有其他焊接不当问题的，进行