嵌入式系统硬件设计

1、嵌入式系统的硬件设置修订课程设置修订报告指导老师姓名学号本科机械设置修订制造及其自动化类机械电子完成时间嵌入式硬件系统设置修订课程设置修订报告摘要嵌入式系统广泛应用于生产生活的各个方面，从电磁炉到机器人控制，从电子玩具到智能手机，嵌入式系统的应用是不可或缺的。 本报告主要记录了在嵌入式硬件系统课程中学到的内容。关键词：嵌入式系统、PCB焊接、Altium Designer、51单片机目录1概要41.1本课程的主要教学内容41.2嵌入式硬件系统概述41.3本报告结构的安排42 PCB焊接练习52.1零件符号的识别52.1.1了解零件的尺寸52.1.2常见电路图要素符号52.1.3常见的零件实物5

2、2.1.4识别部件残奥表62.2零件封装的识别72.2.1实物包装72.2.2封装尺寸介绍72.3焊接方法82.3.1焊接工具介绍82.3.2焊接要求82.3.3焊接过程中遇到的问题和解决方法83电路图设定订正93.1电路功能分析93.1.1 51单片机93.1.2指示灯93.1.3外部水晶振子93.1.4复位电路93.1.5报警器93.1.6高达340 g 93.1.7美国联盟3.1.8 24C02CT-E9式战斗机3.1.9导线管93.2电路图设定修订103.2.1原理图设定修正软件103.2.2原理图设定修正要求103.3 PCB设定订正103.3.1原理图导入103.3.2设定PCB尺

3、寸113.3.3布局113.3.4配线113.3.5铜113.3.6检查113.4设置修订中面临的问题和解决方法114 PCB焊接及调整134.1焊接过程中出现的问题134.2调试过程134.2.2调试过程中出现的问题13五项任务书145.1任务书145.2项目可行性分析146项目装置设定修订制作和调试156.1装置构成设定修正部156.2硬件设置修订156.2.1电机选择156.2.2开关选择部156.2.3单片机类型选择166.2.4 WIFI模块选择166.3算法流程176.4执行代码176.5装置的制作和调整176.5.1壳体的制作176.5.2 ESP8266调试187结语19参考文

4、献20谢词21附件(程序) 221概要1.1本课程的主要教学内容本课程从浅到深，主要讲授如何建立和利用完整的嵌入式系统。 首先，掌握基本的工具和零件的使用方法，如零件的识别、焊接技术的学习、AD软件的使用等。然后，学习嵌入式系统的基本知识，学习基本的嵌入式系统的设定、修改方法。最后，自主地设定完整实用的嵌入式系统。1.2嵌入式硬件系统概述嵌入式系统是“完全嵌入受控设备内部并为特定应用程序设置的专用计算机系统”，英国电工协会(u.k.institutionofelectricalengi 的定义中的通用计算机系统(如个人计算机)不同，嵌入式系统通常执行具有特定要求的预定义任务。 由于嵌入式系统仅

5、针对特殊任务，因此设置修订者可以对其进行优化，以减小大小并降低成本。 由于嵌入式系统通常进行大量生产，因此各个成本削减可以根据生产量进行成百上千的扩大。嵌入式系统的核心由一个或多个微处理器或单片机组成，这些微处理器或单片机预编程以执行少量任务。 与通用计算机能够运行用户选择的软件不同，嵌入式系统上的软件通常暂时不变更，所以称为“固件”。1.3本报告结构的安排第二章是PCB焊接练习，介绍了零件识别和PCB焊接过程中遇到的困难。在第3章中，为了修改电路图，介绍了电路图各部分的功能在第4章中，为了PCB的设定和制作，介绍了PCB电路的描绘过程，以及面临的问题和解决方法。第五章为满足项目要求，阐述了项

6、目任务书和项目的可行性。第六章介绍了项目建立和调试的过程。2 PCB焊接练习2.1零件符号的识别2.1.1了解零件的尺寸零件和线的粗细单位通常是mil。 1毫米=0. 0254毫米。2.1.2常见的电路图要素符号图2.1一般电路图要素2.1.3常见部件的实物图2.2常见部件的实物2.1.4识别部件残奥表a .残奥仪表显示方法a .直接显示所谓直接表示法，就是将电阻公称值用数字和文字符号直接写入电阻体，用百分率表示其容许偏差。直接表示通常仅用于体积大的对象，而现在不太使用。b .着色标志用45个领圈表示电阻值。 普通色环电阻器由4环表示，精密电阻器由5环表示，电阻器一端的头色环表示第一环，另一端

7、的头表示最终环，最终环表示通常偏差率。色环显示一般用于在线电阻器。图2.3彩色环纹c .数字显示用3位表示电阻值。 从左到右，第一、二位表示有效数字，第三位表示10的幂。 通常用于贴片电阻和电容器。2.2零件封装的识别2.2.1实物包装零件的形状和尺寸通常以封装类型表示。图2.4实物包装2.2.2封装尺寸介绍表2.1封装尺寸介绍英制米制很长宽度太贵了020106030.60.30.23040210051.000.50.30060316081.600.80.40080520122.001.250.50120632163.201.600.55121032253.202.500.5518124832

8、4.503.200.55201050255.002.500.55251264326.403.200.552.3焊接方法2.3.1焊接工具介绍220V、60W焊锡笔、0.4mm焊锡、松香、镊子、放大镜、吸锡线等。2.3.2焊接要求a .焊接时焊接要求平滑，无假焊等焊接缺陷，发现缺陷后不得立即修复。b .选择合理的焊接顺序可提高焊接效率。c .焊接部分零件时，请注意不要使LED灯等的焊接时间过长。 不那样的话，零件容易损坏。2.3.3焊接过程中遇到的问题和解决方法a .焊接过程中注意二极管的正负极不要倒置。b .芯片的两条导线不小心焊接时，可以用吸锡线吸上更多的焊锡。c .焊接完成后，电源接通LE

9、D不点亮，LED的朝向有可能相反，也有可能因焊锡不足导致接触不良，焊接时间过长，LED也有可能损坏。d .焊接销较多的零件时，可以焊接固定对角的2个销。图2.5焊接练习板修订3回路图3.1电路功能分析3.1.1 51单片机单片机也称为单片机，内部集成有微处理器、存储器等各种芯片，发挥控制作用，是电路中最重要的部分。3.1.2指示灯D1-D8连接单片机的P0端口，控制P0端口的输出电平的高低来控制LED的闪烁，D9负极接地，在显示单片机是否已经接通电源而工作的各发光二极管上串联限流电阻3.1.3外部水晶振动单片机的XTAL1和XTAL2端子连接外部晶体振动，为电路提供振荡和正确的时钟信号。3.1

10、.4复位电路单片机RST端子连接复位电路，按下按钮则复位单片机。3.1.5报警器报警器经由J1连接到单片机，J1引脚1连接到三极管基底，引脚2连接到单片机P3.6。 通过跳线盖连接导线1和导线2，可以在单片机P3.6输出高电平时启动报警器。3.1.6 CH340G克CH340G是USB总线的中继芯片，实现USB串行端口的功能。 RXD、TXD用于接收和发送信号。3.1.7 USBUSB用于与计算机连接，向单片机传输数据，同时向电路供电。 D-、d是数据传输线路。3.1.8 24 c 02客户端24C02CT-E是EEPROM (带电可擦可编程)存储芯片，即使关闭电源也不会丢失数据。 SDA是数

11、据线，SCL是时钟信号线，用于向/从单片机收发数据。3.1.9数字管电路中有4位共阳极电线管，共用单片机P10-P14连接，单片机的输出电流小，不足以驱动电线管，所以加晶体管放大电流，晶体管的基极3.2电路图设定修订3.2.1电路图设定修正软件Altium Designer是原Prote软件开发公司ALitum公司发布的电子产品开发系统，主要在Windows操作系统上运行。 该软件完全融合了电路图修订、电路仿真、PCB绘图编辑、拓扑逻辑自动布线、信号全新分析和设定修订输出技术。这次使用AD软件进行了电路图的设定修改描绘。图3.1原理图3.2.2电路图设定修正要求a .视图框架。 一般的检视框为

12、A4、A3、A2，有标准格式的检视框。b .规范网络标签的命名。 标签的命名必须对其功能有一定的启发。 命名是用英语大写字母统一的。c .不使用的引脚使用“”。d .画电路图时，电源符号上下一致，便于理解。e .布局需要注意电路结构的易读性，电路可以按功能分为几个部分，是合理平衡的布局。f .一个项目复杂时，零件很多，可以分成多幅图形，每幅图形都包含一个或多个功能电路。3.3 PCB设定修订3.3.1电路图的导入制作原理图后，创建新的PCB项目，将各部件导入到PCB项目中。3.3.2设定PCB尺寸的大小设计-板形状- -修饰板形状.尺寸在10厘米x 10厘米以下3.3.3布局将各部件拖动到PC

13、B的范围内，配合功能模块进行配置，使接线变得容易。3.3.4接线采用手工布线，分为顶层和底层2层。 在接线过程中适当调整零件的配置位置和方向，避免线过于交叉。3.3.5瞄准铜铜由一系列导线组成，可以填充电路内不规则区域。 制作PCB图时，瞄准铜主要是指用导线将空佗没有引线的部分全部填满。 用铜箔铺成的部分区域与电路的一个网络连接，大多与GND网络连接。 单面电路板的需要铜可以提高电路的刚干涉能力，PCB板变得比较漂亮，而且还可以通过大电流的导电路径以需要铜的方式增大过电流的能力。 独立工具栏中的不规则多边形图标选择连接到GND网络，将级别设置为Bottom Layer，然后单击“确定”(ok

14、)。 选择想要铜的区域，想要铜。 同样的步骤想让Top Layer得到铜。3.3.6检查完成PCB的绘制后，切换到3D模式，观察零件的配置位置是否过近，可以进行适当的调整。图3.2 PCB设定修正3.4设置修订中出现的问题和解决方法在3.4.1电路图设定修正中，只有以net形式显示引线符号，才能实现相同符号的引线电气设备连接。 开始使用的txt格式被同学指出来修改了。3.4.2在PCB元件的配置中发现了几个元件未被封装(例如LED D1-D9)。 转到原理图，双击D1，在弹出窗口中，选择Models Edit-Browse-适当的软件包R0805-OK。 然后，将变更后的信息更新为PCB。 设

15、计- -更新cbdocument-执行变更。3.4.3发现PCB布线中必须交叉，用通孔via连接上下层的线。 我首先把pad和via混淆。 pad是焊盘，也称为用于配置连接器的连接器孔，via是通路孔，用于上下2层的电气设备连接。4 PCB焊接和调试4.1焊接过程中出现的问题a .单片机芯片的引线过于密集，在焊接过程中不小心焊接两条引线，用吸锡丝浸泡松香后，可以吸取多才多艺的焊锡。b .一些电容器有正负极的部分，不要注意焊接时焊接反向，用热风枪吹散后再重新焊接。c .焊接结束时，发现程序不能烧成。 因为USB接口被虚拟焊接，修补后烧制成功。4.2调试过程4.2.1程序写入写入程序采用STC的正式写入软件STC-isp，选择对应的芯片型号。 开始下载程序时，请重新接通单片机电源4.2.2调试过程中出现的问题a .第一次下载程序时下载失败，检查的结果，USB接口有销假，补充锡后程序下载成功。b .在调试时，请注意插入相应的跳线帽。c .在调试导线管时，一根导线管不亮，但是找原因有一个导线虚焊，补充几个焊锡后就正常亮。图4.1 PCB焊接板五项目任务书5.1任务书这个项目计划制作玩具箱，主要功能如下(1)外部触发开关后，墨盒盖可自动开闭(2)开关被触发后，在箱子内部伸出“小手”，把开关