溫濕度的采集和數(shù)據(jù)的無(wú)線傳輸畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　摘 要</b></p><p>　　單片機(jī)又稱單片微控制器,它不是完成某一個(gè)邏輯功能的芯片,而是把一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)集成到一個(gè)芯片上。</p><p>　　隨著嵌入式技術(shù)的發(fā)展，單片機(jī)技術(shù)進(jìn)入了一個(gè)新的臺(tái)階，目前除最早的51單片機(jī)現(xiàn)在有了STM32系列單片機(jī)以AMR的各系列單片機(jī)，而本次畢業(yè)設(shè)計(jì)我采用STM32單片機(jī)來(lái)完成，目的是實(shí)現(xiàn)溫濕度

2、的采集和數(shù)據(jù)的無(wú)線傳輸，溫濕度的采集是作為自動(dòng)化學(xué)科中一個(gè)必須掌握的檢測(cè)的技術(shù)，也是一項(xiàng)比較實(shí)用的技術(shù)。而無(wú)線的傳輸時(shí)作為目前一項(xiàng)比較前沿的技術(shù)來(lái)展開(kāi)學(xué)習(xí)的，所有的新新產(chǎn)業(yè)中都追求小規(guī)模高效率，而無(wú)線的技術(shù)可以降低傳統(tǒng)工程的工程量，同時(shí)可以節(jié)省大量由排線、線路維修、檢測(cè)上的一些不必要的障礙和消耗。同時(shí)，在實(shí)時(shí)運(yùn)行階段也可以明顯體現(xiàn)它的便攜性，高效性和節(jié)能性。本次設(shè)計(jì)目的是做出成品，并能采集實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸至上位機(jī)。 </p>

3、<p>　　關(guān)鍵詞:嵌入式技術(shù)；電路設(shè)計(jì)；STM32；cc1020無(wú)線傳輸；sht10溫濕度采集；程序設(shè)計(jì)</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　一、芯片模塊1</b></p><p>　　1.1 STM32介紹1</p><p>　　1.1.1 A

4、RM公司的高性能”Cortex-M3”內(nèi)核1</p><p>　　1.1.2 一流的外設(shè)1</p><p>　　1.1.3低功耗1</p><p>　　1.1.4最大的集成度1</p><p>　　1.1.5簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)和易用的工具1</p><p>　　1.1.6 STM32F10x重要參數(shù)：1</p

5、><p>　　1.1.7 STM32F101性能特點(diǎn)1</p><p>　　1.1.8 STM32F103性能特點(diǎn)1</p><p>　　1.2 STM32芯片選型1</p><p>　　1.2.1選型原則1</p><p>　　1.2.2 所選型號(hào)2</p><p>　　1.2.3選用

6、轉(zhuǎn)接板2</p><p>　　1.3 SHT1X/7X溫濕度模塊5</p><p>　　1.3.1 SHT1X基本工作原理和數(shù)據(jù)處理算法5</p><p>　　1.3.2 溫濕度模塊的選型6</p><p>　　1.4無(wú)線傳輸模塊6</p><p>　　1.4.1 CC1020介紹6</p>

7、<p>　　1.4.2 CC1020基本工作原理7</p><p>　　1.5 顯示模塊8</p><p>　　1.5.1 1602介紹8</p><p>　　1.5.2 1602各管腳功能8</p><p><b>　　二、硬件設(shè)計(jì)10</b></p><p>　　2.1運(yùn)用

8、軟件10</p><p>　　2.1.1 protel 99se10</p><p>　　2.1.2 DXP 200410</p><p>　　2.2原理圖設(shè)計(jì)11</p><p>　　2.2.1原理圖元件庫(kù)的建立11</p><p>　　2.2.2 原理圖建立13</p><p>

9、　　2.2.3 電路設(shè)計(jì)15</p><p>　　2.3 PCB板設(shè)計(jì)17</p><p>　　2.3.1封裝庫(kù)17</p><p>　　2.3.2 PCB板圖設(shè)計(jì)20</p><p><b>　　三、硬件制作27</b></p><p>　　3.1 PCB板的制作流程27</p

10、><p>　　3.1.1由電路圖生成加工文件（運(yùn)行環(huán)境Protel99SE）27</p><p>　　3.1.2線路板光繪文件Gerber Output1的生成27</p><p>　　3.1.3 光繪文件和鉆孔文件的坐標(biāo)統(tǒng)一28</p><p>　　3.1.4加工文件的導(dǎo)出29</p><p>　　3.1.5 感

11、光板加工文件的打印29</p><p>　　3.1.6 覆膜板加工文件的打印29</p><p>　　3.1.7裁板刀的使用29</p><p>　　3.1.8鉆孔機(jī)的使用29</p><p>　　3.1.9 雙面感光板制作全過(guò)程30</p><p>　　3.1.10雙面覆膜板制作全過(guò)程30</p&g

12、t;<p>　　3.2 封裝的焊接31</p><p>　　3.2.1 焊接技巧31</p><p>　　3.2.2焊接完成拼裝圖32</p><p>　　3.3硬件電路的檢測(cè)和檢修32</p><p>　　3.3.1電源32</p><p>　　3.3.2 芯片的測(cè)試32</p>

13、<p><b>　　參考文獻(xiàn)38</b></p><p><b>　　致謝39</b></p><p><b>　　附錄40</b></p><p><b>　　1 芯片模塊</b></p><p>　　1.1 STM32介紹</

14、p><p>　　1.1.1 ARM公司的高性能”Cortex-M3”內(nèi)核 </p><p>　　1.25DMips/MHz,而ARM7TDMI只有0.95DMips/MHz </p><p>　　1.1.2 一流的外設(shè) </p><p>　　1μs的雙12位ADC，4兆位/秒的UART，18兆位/秒的SPI，18MHz的I/O翻轉(zhuǎn)速度 </

15、p><p><b>　　1.1.3低功耗 </b></p><p>　　在72MHz時(shí)消耗36mA(所有外設(shè)處于工作狀態(tài))，待機(jī)時(shí)下降到2μA</p><p>　　1.1.4最大的集成度 </p><p>　　復(fù)位電路、低電壓檢測(cè)、調(diào)壓器、精確的RC振蕩器等 </p><p>　　1.1.5簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)

16、和易用的工具 </p><p>　　1.1.6 STM32F10x重要參數(shù)： </p><p>　　2V-3.6V供電 </p><p>　　容忍5V的I/O管腳 </p><p>　　優(yōu)異的安全時(shí)鐘模式 </p><p>　　帶喚醒功能的低功耗模式 </p><p><b>　　內(nèi)部

17、RC振蕩器 </b></p><p><b>　　內(nèi)嵌復(fù)位電路 </b></p><p><b>　　工作溫度范圍： </b></p><p>　　-40o至+85oC或105oC </p><p>　　1.1.7 STM32F101性能特點(diǎn) </p><p>　

18、　36MHz CPU　多達(dá)16K字節(jié)SRAM 1x12位ADC溫度傳感器 </p><p>　　1.1.8 STM32F103性能特點(diǎn) </p><p>　　72MHz CPU多達(dá)20K字節(jié)SRAM 2x12位ADC 溫度傳感 PWM定時(shí)器 CAN USB</p><p>　　1.2 STM32芯片選型</p><p><b>　　

19、1.2.1選型原則</b></p><p>　　首先STM32芯片擁有很多種型號(hào)不同的型號(hào)的管腳數(shù)量或管腳功能分布是不同，我們?cè)谶x擇的時(shí)候必須本著節(jié)約的原則和廉價(jià)的原則（設(shè)計(jì)不必用好），管腳的分配容易適應(yīng)所需模塊。</p><p>　　1.2.2 所選型號(hào)</p><p>　　STM32C8t6或STM32C8t7這兩塊芯片功能相同且均為48腳芯片出去兩

20、對(duì)供電口和兩對(duì)板內(nèi)供電和地剩余40腳這里分配的是溫濕度采集模塊占用個(gè)2腳，CC1020模塊占用7個(gè)腳，1602占用13腳，按鈕電路占用4腳、JATG電路占用5個(gè)腳、MAX232電路占用4個(gè)腳芯片管腳如下圖所示。</p><p>　　1.2.3選用轉(zhuǎn)接板</p><p>　　由于在本次設(shè)計(jì)是第一次設(shè)計(jì)PCB板，可能會(huì)存在無(wú)法避免的錯(cuò)誤，為了節(jié)約時(shí)間和減少開(kāi)銷則選用一塊核心板來(lái)直插功能板，此轉(zhuǎn)

21、接板型為清風(fēng)板資料如下：</p><p>　　一、【清風(fēng)核心板】功能列表（V0.9）</p><p>　　采用 STM32F101C8，但封裝采用 LQFP48,根據(jù)需要可以焊接 STM32F103 </p><p>　　1) 芯片資源： </p><p>　　1） 64KFLASH </p><p>　　2） 10

22、k ram</p><p>　　3) 通用定時(shí)器3個(gè) </p><p>　　4） 2路 SPI </p><p>　　5） 2路 I2C </p><p>　　6） 3路 USART </p><p>　　7） 12位同步 ADC10通道 </p><p>　　8） GPIO37 </p

23、><p>　　9） CPU頻率 36MHz </p><p>　　10）工作電壓 2.0--3.6V </p><p>　　11）封裝 LQFP48 </p><p><b>　　2、板子功能 </b></p><p>　　1）流水燈，兩路，分別使用 PA0和 PA1 </p><

24、p><b>　　2）電源指示燈</b></p><p><b>　　3）上電復(fù)位電路 </b></p><p>　　4) 按鍵復(fù)位電路 </p><p>　　5）BOOT0和 BOOT1跳線設(shè)置 </p><p>　　6）VDDA/VSSA和 VDD/VSS分離，可跳線短接 </p>

25、;<p>　　7）外接 8M晶振和 32768晶振 </p><p>　　8）所有 IO通過(guò)排針外連，方便擴(kuò)展和使用 </p><p>　　9）內(nèi)置 10Kram，我想跑個(gè)小型的 OS應(yīng)該沒(méi)有問(wèn)題，這里定時(shí)器應(yīng)該會(huì)用到。 </p><p>　　10）核心板可直接用于目標(biāo)板。</p><p>　　二、QFHXB原理圖和 PCB圖&

26、lt;/p><p>　　1.3 SHT1X/7X溫濕度模塊</p><p>　　1.3.1 SHT1X基本工作原理和數(shù)據(jù)處理算法</p><p>　　內(nèi)部集成了濕度敏感元件和溫度敏感元件、放大器、一個(gè)14 b的A／D轉(zhuǎn)換器、標(biāo)定數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器以及數(shù)字總線接口以及穩(wěn)壓電路。由于溫度傳感器和濕度傳感器在硅片上是緊靠在一起，可以精確地測(cè)定露點(diǎn)，不會(huì)因?yàn)閮烧咧g的溫度差而引入誤差；

27、直接通過(guò)A／D據(jù)是存放在芯片上OTP存儲(chǔ)器中的標(biāo)定系數(shù)，輸出是經(jīng)過(guò)標(biāo)定的數(shù)字信號(hào)，可以確保傳感器的性能指標(biāo)一致性、穩(wěn)定性好、成本低、使用方便。SHT1x／7x系列電源電壓適用范圍寬：2．4～5．5 V。測(cè)量精度高：濕度的精度為±3．5％，溫度的精度為±0．5℃（在20℃時(shí)）。待機(jī)時(shí)電流低于3μA。傳感器的數(shù)字輸出是通過(guò)兩線數(shù)字接口直接連到微處理器上去，便于進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)。管腳描述如表1所示。</p>&

28、lt;p>　　SHT1x／7x送出的溫度、濕度數(shù)據(jù)必須經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換，其公式如下：</p><p>　　其中：TC表示攝氏溫度；RHTrue表示相對(duì)濕度。d1，d2和溫度分辨率有關(guān)，C1，C2，C3，t1，t2和濕度的分辨率有關(guān)，其對(duì)應(yīng)關(guān)系如表2和表3所示。 </p><p>　　1.3.2 溫濕度模塊的選型</p><p>　　這里選用的是SHT10，應(yīng)為此型號(hào)

29、精度在同類產(chǎn)品中是最低的同時(shí)價(jià)錢也是最便宜的，作為開(kāi)發(fā)和設(shè)計(jì)用是最合適的，模塊如右圖所示</p><p>　　1.4 無(wú)線傳輸模塊</p><p>　　1.4.1 CC1020介紹</p><p>　　RF1020SE模塊是采用基于CC1020無(wú)線通信芯片的無(wú)線收發(fā)一體模塊，作為微功率無(wú)線模塊，直線通信距離可達(dá)600米左右。CC1020具有低電壓供電、低電流消耗、高

30、靈敏度等特點(diǎn)，適合微功率遠(yuǎn)距離的無(wú)線傳輸領(lǐng)域，如無(wú)線稱重等。</p><p>　　CC1020基本特點(diǎn)：</p><p>　　頻率范圍為402 MHz -470MHz工作</p><p>　　(2) 高靈敏度（對(duì)12.5kHz信道可達(dá)-118dBm）</p><p>　　(3) 可編程輸出功率，最大10dBm</p><p

31、>　　(4) 低電流消耗（RX:19.9mA）</p><p>　　(5) 低壓供電（2.3V到3.6V，推薦3.3V）</p><p>　　(6) 數(shù)據(jù)率最高可以達(dá)到153.6Kbaud</p><p>　　(7) SPI接口配置內(nèi)部寄存器</p><p>　　(8) 標(biāo)準(zhǔn) DIP 間距接口，便于嵌入式應(yīng)用</p>&l

32、t;p>　　(9) 開(kāi)闊地直線通信距離可達(dá)600米左右</p><p>　　1.4.2 CC1020基本工作原理</p><p>　　CC1020是一種理想的超高頻單片收發(fā)器芯片。主要用于ISM(工業(yè)、科研及醫(yī)療)頻帶和在426/429/433/868/915MHz頻帶的SRD(Short Range Device－近距離設(shè)備)中，也可經(jīng)編程后用于頻率為402MHz~470MHz和

33、804MHz~940MHz的多信道設(shè)備。CC1020主要的工作參數(shù)可通過(guò)串行總線接口編程，例如輸出功率、頻率及AFC。</p><p>　　在接收模式下，CC1020可看成是一個(gè)傳統(tǒng)的超外差接收器。RF輸入信號(hào)經(jīng)低噪聲放大器(LNA和LNA2)放大后，翻轉(zhuǎn)經(jīng)過(guò)積分器(I和Q)產(chǎn)生中頻IF信號(hào)。在中頻處理階段，I/Q信號(hào)經(jīng)混合濾波、放大后經(jīng)ADC轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號(hào)。然后進(jìn)行自動(dòng)獲取控制、信道濾波、解調(diào)和二進(jìn)制同步化處理

34、，在DIO引腳輸出數(shù)字解調(diào)數(shù)據(jù)，DCLK引腳獲取同步數(shù)字時(shí)鐘數(shù)據(jù)。RSSI為數(shù)字形式，并可通過(guò)竄行接口讀出。RSSI還可作為可編程的載波檢測(cè)指示器。</p><p>　　在發(fā)送模式下，合成的RF信號(hào)直接饋送到功率放大器PA。射頻輸出是FSK信號(hào)，此信號(hào)是由饋送到DIO引腳的數(shù)字比特流通過(guò)FSK調(diào)制產(chǎn)生的。可使用一個(gè)高頻濾波器來(lái)得到高斯頻移鍵控GFSK。芯片內(nèi)部的收/發(fā)開(kāi)關(guān)電路使天線容易接入和匹配。</p&g

35、t;<p><b>　　1.5 顯示模塊</b></p><p>　　1.5.1 1602介紹</p><p>　　工業(yè)字符型液晶，能夠同時(shí)顯示16x02即32個(gè)字符。（16列2行）實(shí)圖如下所示</p><p>　　1.5.2 1602各管腳功能</p><p>　　1602字符型LCD通常有14條引腳線或

36、16條引腳線的LCD，多出來(lái)的2條線是背光電源線 </p><p>　　VCC(15腳)和地線GND(16腳)，其控制原理與14腳的LCD完全一樣，其中： </p><p><b>　　寄存器選擇控制表 </b></p><p><b>　　2 硬件設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　

37、　2.1運(yùn)用軟件</b></p><p>　　2.1.1 protel 99se </p><p>　　軟件圖標(biāo)如右圖所示，軟件界面如下圖所示。</p><p>　　2.1.2 DXP 2004</p><p>　　軟件圖標(biāo)如右圖所示，軟件界面如下圖所示。</p><p><b>　　2.2原理圖

38、設(shè)計(jì)</b></p><p>　　2.2.1原理圖元件庫(kù)的建立</p><p>　　1）建立原理圖元件庫(kù)</p><p>　　選擇如上圖選項(xiàng)便可建立新的原理圖元件庫(kù)</p><p>　　2）庫(kù)建好后在底板空白處按P鍵選擇如圖選項(xiàng)，然后拖一個(gè)隨意的矩形出來(lái)作為元件（最好可以放得下芯片上所有的管腳）之后再空白處按P鍵選擇Pin，放下模

39、塊所具有的管腳數(shù)（在放下管腳之前可以先按TAB鍵對(duì)管腳的名稱和標(biāo)號(hào)已近類型進(jìn)行編輯）</p><p>　　以上四個(gè)步驟是畫原理圖庫(kù)的基本流程，下圖是管腳編輯畫面。</p><p>　　3）所作圖應(yīng)重命名保存并保存在易找到的地方 </p><p>　　下圖為重命名這里最好改為自己所畫芯片名稱,保存方法（略）</p><p>　　4）所畫原理圖庫(kù)

40、展示</p><p>　　2.2.2 原理圖建立</p><p>　　1）點(diǎn)擊如下圖選項(xiàng)(得到空白圖紙)</p><p><b>　　2）調(diào)用原理圖</b></p><p><b>　　按照如下步驟</b></p><p>　　如右圖所添加的圖庫(kù)基本上存于DXP程序子文件夾中

41、的原理圖庫(kù)，或者是自己所創(chuàng)建的原理圖庫(kù)，其路徑如圖所示</p><p><b>　　3）插入元件</b></p><p>　　完成以上步驟后在LIBRARIES窗口中便會(huì)多出很多的原理圖元件選擇所需元件點(diǎn)擊Place xxxx。</p><p><b>　　元件插入效果如下圖</b></p><p>

42、;　　2.2.3 電路設(shè)計(jì)</p><p>　　所有元件插入完畢后，根據(jù)模塊所給資料將其內(nèi)部電路連接，這里分別介紹個(gè)別模塊的電路分析</p><p><b>　　Aea </b></p><p>　　1）首先是LCD1602的電路設(shè)計(jì)如上圖</p><p>　　這里要說(shuō)明的是5V的電位上拉，由于STM32芯片標(biāo)準(zhǔn)電壓為3

43、.3V，1602的工作電壓為5V，當(dāng)工作時(shí)GPIO口輸出的電壓為3.3V，但1602識(shí)別電壓為5V，這時(shí)3~17腳沒(méi)有電位上拉則1602的工作將不正常。而加入10K的上拉電阻是為了防止5V的電壓直接供入芯片使芯片燒毀。圖中的變阻器是用來(lái)控制字體的對(duì)比度的，TLP521-1光耦是用來(lái)控制1602背光的開(kāi)關(guān)的，這里我一直給光耦的1，2管腳一直供電3.3V，而回路PB2當(dāng)保持在3.3V電壓時(shí)光耦不工作，當(dāng)使PB2口處于低電平時(shí)</p&g

44、t;<p>　　1，2腳導(dǎo)通光耦工作使3，4腳導(dǎo)通，1602中BLA口上原本供有5V電壓，這時(shí)管偶導(dǎo)通使BLK口接地形成回路背光點(diǎn)亮。</p><p>　　2）SHT1X電路設(shè)計(jì)</p><p>　　這里還是這個(gè)3.3V的上拉電阻比較重要，由于此模塊直接供電3.3V當(dāng)數(shù)據(jù)采集返回后電平明顯不足3.3V如果不上拉而返回?cái)?shù)據(jù)，則誤差會(huì)非常大，100nF的電容即用于消除干擾。<

45、;/p><p><b>　　3）電源設(shè)計(jì)</b></p><p>　　電源模塊用了1個(gè)5V模塊然后接3.3V模塊這樣2個(gè)點(diǎn)位的電壓都可以供人了,固態(tài)電容和普通電容都是用來(lái)抗燥的，不多做解釋，這里的發(fā)光二極管做電源指示燈。</p><p>　　4）JTAG電路設(shè)計(jì)</p><p>　　同樣是做了一個(gè)電位上拉</p>

46、<p>　　5）MAX232電路</p><p><b>　　照說(shuō)明書無(wú)可解釋</b></p><p><b>　　6）開(kāi)關(guān)電路</b></p><p>　　10K電阻接地作為復(fù)位電路使用，開(kāi)關(guān)接通對(duì)GPIO供電置于高電平斷開(kāi)后等于接地返回低電平 </p><p>　　7）CC1020

47、電路</p><p>　　CC1020為3.3V供電并且不需要任何外接可以直接插入CPU使用</p><p><b>　　8）CPU 電路</b></p><p>　　管腳分布參照清風(fēng)板管腳說(shuō)明原則是對(duì)照各模塊管腳功能依依分配</p><p>　　2.3 PCB板設(shè)計(jì)</p><p><b&

48、gt;　　2.3.1封裝庫(kù)</b></p><p>　　1)要制作封裝庫(kù)首先必須對(duì)所需封裝資料進(jìn)行了解其長(zhǎng)、寬、焊盤大小模塊資料上都會(huì)有提供，另外還包括管腳信息，管腳標(biāo)號(hào)都要明確了解。</p><p><b>　　2)創(chuàng)建封裝庫(kù)</b></p><p><b>　　3）封裝庫(kù)編輯界面</b></p>

49、<p><b>　　4)焊盤放置和編輯</b></p><p>　　首先選擇TopLayer</p><p>　　然后在圖紙空白處按P鍵，選擇PAD選項(xiàng)則光標(biāo)為目前焊盤模樣，現(xiàn)在可以按TAB鍵對(duì)焊盤形狀尺寸進(jìn)行編輯如圖所示</p><p>　　1. Hole size為焊孔大?。ㄋ援嫼副P時(shí)此參數(shù)為0）需要畫航空時(shí)改變此參數(shù)<

50、;/p><p>　　2. Rotation為焊盤于水平線所成角度</p><p>　　3. Location為焊盤在圖上的位置</p><p>　　4．Designator為管腳標(biāo)號(hào)</p><p>　　5. Layer為電路板層次（畫焊孔時(shí)則選擇Multi-Layer層）</p><p>　　6．Size and Sha

51、pe為焊盤形狀和尺寸</p><p>　　有以上六點(diǎn)便可以很簡(jiǎn)單的畫焊盤了，當(dāng)焊盤畫好后還需要畫元件邊緣，此時(shí)用TopOverlay層，用LINE命令畫出黃色的邊緣線，然后雙擊如下</p><p>　　此時(shí)根據(jù)說(shuō)明書尺寸畫出另外的邊緣線通過(guò)計(jì)算直接改變坐標(biāo)來(lái)做成閉合曲線，焊盤位置亦為如此。特別說(shuō)明1號(hào)焊盤或焊孔必須為矩形以便確認(rèn)</p><p>　　2.3.2 PC

52、B板圖設(shè)計(jì)</p><p>　　1）建立PCB工程和PCB文件</p><p>　　2)打開(kāi)所設(shè)計(jì)電路，同時(shí)建立PCB文件并在工作區(qū)找到</p><p>　　3)將電路設(shè)計(jì)和PCB文件同時(shí)拖入PCB工程中</p><p><b>　　4）布線規(guī)則設(shè)置</b></p><p>　　單擊Rules打開(kāi)

53、如下圖</p><p>　　這里是所有布線的規(guī)則，本次設(shè)計(jì)主要對(duì)WIDTH進(jìn)行調(diào)整并對(duì)供電和地進(jìn)行規(guī)定：</p><p>　　首先選擇Routing中的Width選項(xiàng)打開(kāi)如下圖</p><p>　　最大寬度設(shè)為20，最佳寬度設(shè)為18，最小寬度設(shè)為15這樣在制作PCB板時(shí)不容易出現(xiàn)廢板,然后對(duì)電源和地的線路進(jìn)行規(guī)定,右鍵點(diǎn)擊Routing點(diǎn)擊New Rule如下圖&l

54、t;/p><p><b>　　得到新的布線規(guī)則</b></p><p>　　把名字改為POWER后選擇Advanced（Query）并點(diǎn)擊Query Helper如圖</p><p>　　編輯Query如圖所示</p><p>　　對(duì)范圍進(jìn)行確認(rèn)并對(duì)電源布線進(jìn)行規(guī)范如圖</p><p>　　至此所有準(zhǔn)

55、備工作全部完成</p><p><b>　　5）生成PCB圖</b></p><p>　　單擊上圖圖選項(xiàng)并確認(rèn)得到下圖</p><p>　　點(diǎn)擊EXECUTE CHANGES生成PCB元器件</p><p>　　這時(shí)便可以拖動(dòng)圖中各元件進(jìn)行電路排版，圖中細(xì)線為管腳連接線，在排</p><p>　　

56、版完成后根據(jù)此線進(jìn)行布線。（排版圖展示）</p><p>　　這里要說(shuō)明應(yīng)該注意的是JTAG口的IDC20封裝和DB9/M封裝，在 畫圖前應(yīng)該確認(rèn)IDC 20封裝是否有足夠的位置擺放和DB9/M封裝的正反，否則可能出現(xiàn)無(wú)法安裝問(wèn)題。</p><p>　　排版還是就著就近的原則這樣可以使線路布線看起來(lái)簡(jiǎn)單明了</p><p>　　下面進(jìn)行布線環(huán)節(jié)，這里可以手工進(jìn)行布線

57、（前面布線規(guī)則已經(jīng)定義過(guò)這里不必重復(fù)定義）也可以進(jìn)行自動(dòng)布線。</p><p>　　這里點(diǎn)擊AUTO ROUTE選擇ALL，進(jìn)入如下圖界面</p><p>　　這里選擇雙層板規(guī)則，然后ROUTE ALL計(jì)算機(jī)自動(dòng)開(kāi)始尋找布線路徑之后可以得到布線初圖，然后再用手工進(jìn)行修改，這樣可以盡量消除電路圖中的缺陷</p><p>　　如下圖為第一次制版布線所用軟件是protel

58、 99se，采用手工布線完成，下板用于開(kāi)發(fā)編程使用。</p><p>　　此圖為第二次進(jìn)行布局排線，考慮到所有元器件的布局，而且在布線上也能略顯美觀至此PCB板設(shè)計(jì)完成</p><p><b>　　3 硬件制作</b></p><p>　　3.1 PCB板的制作流程</p><p>　　3.1.1由電路圖生成加工文件（運(yùn)

59、行環(huán)境Protel99SE）</p><p>　　3.1.2線路板光繪文件Gerber Output1的生成</p><p>　?。?）選中需要加工的PCB文件，在文件（File）菜單中選擇CAM管理器（CAM Manager），彈出如下對(duì)話框：</p><p>　?。?）單擊下一步（Next），提示輸出加工文件類型，如圖所示，首先選擇Gerber文件格式。 <

60、;/p><p>　?。?）連續(xù)單擊下一步（Next），到數(shù)字格式設(shè)置界面。</p><p>　　選擇圖示的Millimeter（毫米）和4:4格式（即保留4位整數(shù)和4位小數(shù)），單擊。</p><p>　　下一步（Next）到圖層選擇對(duì)話框</p><p>　　選擇布線中使用的圖層，雙面板一定要選擇頂層（TopLayer）、底層（BottomLay

61、er）、禁止布線層（Keep Out Layer），單面板一定要選擇底層（BottomLayer）、禁止布線層（Keep Out Layer）。</p><p>　　單擊完成（Finish）即生成線路板光繪文件Gerber Output1。3.1.3 鉆孔加工文件NC Drill Output1的生成</p><p>　?。?）在CAM Outputs文件欄的空白處，單擊鼠標(biāo)右鍵，選擇CA

62、M Wizard，出現(xiàn)同下圖的加工文件類型選擇界面，選擇鉆孔文件NC Drill。</p><p>　?。?）單擊下一步，在后續(xù)數(shù)字格式設(shè)置界面中，同樣設(shè)置單位為毫米，整數(shù)和小數(shù)位數(shù)為4:4，</p><p>　　（3）單擊Finish（完成），生成鉆孔文件NC Drill Output1。</p><p>　　3.1.3 光繪文件和鉆孔文件的坐標(biāo)統(tǒng)一</p&

63、gt;<p>　　右擊Gerber output1文件，選擇屬性（Properties），在高級(jí)（Advanced）選項(xiàng)卡中，選中Reference to relative origin，這是鉆孔文件默認(rèn)的坐標(biāo)系。</p><p>　　3.1.4加工文件的導(dǎo)出</p><p>　　最后在CAM Outputs文件欄中，單擊鼠標(biāo)右鍵，選擇生成CAM文件（Generate CAM

64、 Files），或直接按F9，生成所有加工文件，這時(shí)，左面欄目中會(huì)出現(xiàn)一個(gè)CAM文件夾。右鍵點(diǎn)擊左面欄目中的CAM文件夾，選擇輸出（Export），將該文件夾存放到指定位置。</p><p>　　3.1.5 感光板加工文件的打印</p><p>　　在Browse菜單中選擇所需要打印的電路圖，然后在File菜單下，選擇print即可打印。</p><p>　　3.1

65、.6 覆膜板加工文件的打印</p><p>　　選擇Design菜單下的Rules，將Length改為0.0001。</p><p>　　選擇頂層或底層，然后點(diǎn)擊左邊工具欄中的“ ”符號(hào)，等鼠標(biāo)變?yōu)椤埃碧?hào)后，沿電路圖邊框畫一圈。最后，右擊將紅色或藍(lán)色陰影部分拖出。</p><p>　　在Tools中選擇打印預(yù)覽，在File菜單下選擇print打印。</p&

66、gt;<p>　　3.1.7裁板刀的使用</p><p>　　將待裁的板子放入裁板刀靠近身體的一側(cè)，沿刻度尺對(duì)齊，將多余部分伸出裁刀外面，左手按住板子，右手按下裁刀。</p><p>　　在使用裁刀時(shí)，越靠近身體一側(cè)越省力；同時(shí)，一定要小心手指，注意安全。</p><p>　　一定等板子對(duì)齊，放穩(wěn)后，再按下裁刀，否則會(huì)浪費(fèi)一塊板子。</p>

67、<p>　　3.1.8鉆孔機(jī)的使用</p><p><b>　　1)鉆孔機(jī)操作步驟</b></p><p>　　檢查鉆頭的選擇是否合適，鉆頭是否擰緊，底座是否牢固，檢查主軸電源是否關(guān)閉。</p><p>　　按住前移鍵，將底座移出，然后用膠帶或釘子將蝕刻完，并涂上防鍍劑的板子固定在底座上。</p><p>

68、　　按下“主軸轉(zhuǎn)動(dòng)”，設(shè)置底座上任意一點(diǎn)為原點(diǎn)，將轉(zhuǎn)動(dòng)的鉆頭調(diào)至距板子2mm處，按下“設(shè)原點(diǎn)”，每次操作完成后鉆頭都會(huì)自動(dòng)回到原點(diǎn)處。</p><p>　　打開(kāi)數(shù)控鉆床Circuit Workstation.exe文件，選擇文件—打開(kāi)文件，根據(jù)需要選擇是單面板或雙面板，然后打開(kāi)。在窗口中選擇加工文件夾中的任意后綴名的文件，再單擊“打開(kāi)”。</p><p>　　選擇操作—向?qū)?，將所有孔徑依?/p>

69、“添加”，然后點(diǎn)擊“下一步”。</p><p>　　點(diǎn)擊“鉆孔”，在鉆完一次后，可以通過(guò)微調(diào)來(lái)改變鉆孔位置。</p><p><b>　　2)鉆孔機(jī)注意事項(xiàng)</b></p><p>　　在機(jī)器運(yùn)行過(guò)程中，切忌用手去觸摸底盤，板子或鉆頭。</p><p>　　設(shè)原點(diǎn)時(shí)一定要先啟動(dòng)主軸，否則會(huì)造成鉆頭斷裂。</p>

70、;<p>　　在更換鉆頭時(shí)，切不可啟動(dòng)主軸或點(diǎn)擊“鉆孔”按鍵。</p><p>　　若出現(xiàn)錯(cuò)誤或意外，可直接點(diǎn)擊操作菜單下的“暫?！辨I。</p><p>　　3.1.9 雙面感光板制作全過(guò)程</p><p>　　根據(jù)設(shè)計(jì)需求，在Protel99SE中繪制電路板圖。</p><p>　　將電路板圖生成加工文件，在加工文件中添加四個(gè)

71、定位點(diǎn)，然后打印感光板的加工文件。</p><p>　　根據(jù)打印圖紙的大小，選擇適當(dāng)?shù)陌遄樱瑢⒍嘤嗖糠植萌ァ?lt;/p><p>　　將板子用膠帶或定位銷固定在鉆孔機(jī)的底板上，并調(diào)節(jié)鉆孔機(jī)設(shè)原點(diǎn)。</p><p>　　打開(kāi)數(shù)控鉆床Circuit Workstation.exe文件，在窗口中選擇加工文件夾中的任意后綴名的文件，再單擊“打開(kāi)”。然后，添加定位孔，點(diǎn)擊“下一步

72、”，鉆孔。一定要保持原點(diǎn)位置。</p><p>　　取下板子，揭下保護(hù)膜，將打印圖紙的四個(gè)定位孔與感光板的四個(gè)定位孔對(duì)齊，并放入制板機(jī)中進(jìn)行抽真空曝光，大約需要60—90s。</p><p>　　將曝光好的板子放入顯影槽中，大約需要10—20s，顯影完成，并用清水洗凈。</p><p>　　把顯影完成的感光板放入蝕刻槽中，大約需要6—8分鐘，蝕刻完成即可取出，用清水

73、洗凈，用電吹風(fēng)吹干。</p><p>　　均勻地涂上防鍍劑，并吹干。</p><p>　　將感光板按照原來(lái)的定位孔固定在鉆孔機(jī)的底板上，更換鉆頭，啟動(dòng)主軸，回原點(diǎn)。將其他孔添加到鉆孔機(jī)，進(jìn)行鉆孔。</p><p>　　過(guò)孔前處理四大步：表面處理，活化，剝膜，預(yù)鍍，每步2—4分鐘，一定要將藥劑涂到每一個(gè)空上，并用手指擠壓板子，讓藥水從孔中冒出來(lái)。</p>

74、<p>　　將板子放入過(guò)孔槽中進(jìn)行過(guò)孔，大約20—30分鐘，然后用 清水洗凈。</p><p>　　把已經(jīng)過(guò)孔好的感光板放入鍍錫液中，大約2—3分鐘即可，然后用清水洗凈，用電吹風(fēng)吹干。</p><p>　　至此，一塊完整的感光板已經(jīng)完成。然后用電壓表進(jìn)行測(cè)量，檢查線路和過(guò)孔是否導(dǎo)通，并稍作修整。</p><p>　　3.1.10雙面覆膜板制作全過(guò)程&

75、lt;/p><p>　　(1)根據(jù)設(shè)計(jì)需求，在Protel99SE中繪制電路板圖。</p><p>　　(2)將電路板圖生成加工文件，在加工文件中添加四個(gè)定位點(diǎn)，然后打印覆膜板的加工文件。根據(jù)打印圖紙的大小，選擇適當(dāng)?shù)陌遄?，將多余部分裁去。然后將板子固定在鉆孔機(jī)底座上，打開(kāi)數(shù)控鉆床Circuit Workstation.exe文件，在窗口中選擇加工文件夾中的任意后綴名的文件，再單擊“打開(kāi)”。然

76、后，操作—向?qū)В砑佣ㄎ豢?，點(diǎn)擊“下一步”，并設(shè)置原點(diǎn)，鉆孔。完成后一定要保持設(shè)置的原點(diǎn)位置不變。</p><p>　　(4)再根據(jù)板子的大小，選擇剪取適當(dāng)?shù)母泄饽?，然后啟?dòng)覆膜機(jī)，并用砂紙給覆膜板打磨。等到覆膜機(jī)控制面板上恒溫指示燈亮起或主軸轉(zhuǎn)動(dòng)后，將板子預(yù)熱好后，開(kāi)始覆膜。</p><p>　　(5)覆膜完成后，將覆膜板放在陰暗處冷卻15分鐘左右，然后放入制板機(jī)中進(jìn)行真空曝光，大約需要

77、60—90s。</p><p>　　(6)取出覆膜板，在陰暗處放置10—20分鐘，揭下薄膜，將覆膜板放入退膜槽中，進(jìn)行退膜，大約需要10—20s，等到出現(xiàn)清晰的線路，退膜完成，并用清水洗凈。</p><p>　　(7)把退膜完成的覆膜板放入蝕刻槽中，大約需要6—8分鐘，等到板子上的一層銅膜消失，蝕刻完成，即可取出，用清水洗凈。 </p><p>　　(8)此時(shí)，再將

78、板子放入退膜槽中，把板子上的所有剝膜刷去。然后用清水洗凈，并用吹風(fēng)機(jī)吹干。然后均勻地涂上防鍍劑。</p><p>　　將覆膜板用膠帶或定位銷固定在鉆孔機(jī)的底板上，與原來(lái)設(shè)置的定位孔保持一致。 </p><p>　?。?1）更換鉆頭，保持原來(lái)的原點(diǎn)位置不變，啟動(dòng)主軸回原點(diǎn)。 將其他孔依次添加到鉆孔機(jī)，進(jìn)行鉆孔。</p><p>　　（12）過(guò)孔前處理四大步：表

79、面處理，活化，剝膜，預(yù)鍍，每一步2 —4分鐘，一定要將藥劑涂到每一個(gè)空上，并用手指擠壓板子，讓藥水從孔中冒出來(lái)。</p><p>　?。?3）將板子放入過(guò)孔槽中進(jìn)行過(guò)孔，大約20—30分鐘，然后用清水洗凈。把已經(jīng)過(guò)孔好的覆膜板放入鍍錫液中，大約2—3分鐘即可，然后用清水洗凈，用電吹風(fēng)吹干。</p><p>　?。?4）至此，一塊完整的覆膜板已經(jīng)完成。然后用電壓表進(jìn)行測(cè)量，檢查線路和過(guò)孔是否

80、導(dǎo)通，并稍作修整。</p><p><b>　　3.2 封裝的焊接</b></p><p>　　3.2.1 焊接技巧</p><p>　　這里最好用可調(diào)溫的焊臺(tái)，這樣不容易損壞焊盤，焊接的時(shí)候也比較順手。</p><p>　　分立元件一般不用粘，管腳有引線可以固定。然后用焊錫絲焊接，焊接時(shí)間應(yīng)該小于3秒，如果沒(méi)焊好，等一

81、會(huì)再焊。要不然，件沒(méi)焊上，PCB的焊盤下來(lái)了！</p><p>　　貼片元件和器件手工焊接提前應(yīng)該做一些準(zhǔn)備：</p><p>　　貼片電阻等小件的焊接前，將焊盤搪少量的焊錫（盡量少，并均勻）。</p><p>　　電烙鐵溫度以1秒左右能融化焊錫為最佳。然后用尖的鑷子夾元件并擺好位置，烙鐵頭上有焊錫，不用特意保留，用烙鐵頭同時(shí)接觸元件的焊點(diǎn)和電路板的焊盤，看到PCB

82、的焊盤焊錫融化即可。再焊接另一頭。如果覺(jué)得焊錫不足可以補(bǔ)。</p><p><b>　　貼片集成塊的焊接：</b></p><p>　　先將PCB焊盤用松香搪錫，一定用松香。集成塊的管腳也搪錫。然后可以一個(gè)一個(gè)管腳焊接。只用烙鐵加熱一下。如果大量焊接可以將烙鐵吃滿錫，粘松香后由一端焊向另一端，瞬間即可焊接一側(cè)的管腳，掌握好時(shí)間和吃錫量，可以焊接的很快。</p&g

83、t;<p>　　如果要成為焊接高手，分立元件超過(guò)20K件或貼片件10K件就差不多了。</p><p>　　3.2.2焊接完成拼裝圖</p><p>　　3.3硬件電路的檢測(cè)和檢修</p><p><b>　　3.3.1電源</b></p><p>　　首先給板子通上5V~9V的直流電，看板子上，和核心板上的

84、電源是否可以點(diǎn)亮，否則對(duì)照電路圖檢查電源，或用萬(wàn)用表檢測(cè)各檢點(diǎn)間的電壓，找出錯(cuò)誤所在并改正，改正的方法一般用飛線的辦法。</p><p>　　3.3.2 芯片的測(cè)試</p><p>　　用STM32所提供的模板編寫一段小程序點(diǎn)亮，板子上的某個(gè)燈，并使其可以閃爍，則可證明板子的良好性</p><p>　　這里首先在KEIL中添加程序模板</p><

85、p>　　此模板，把所有的端口的配置和驅(qū)動(dòng)都已經(jīng)完成，我們只需要加入所需要指令和終端、時(shí)鐘等便可以實(shí)現(xiàn)所需功能</p><p>　　右圖列舉了一部分此模板所具有的驅(qū)動(dòng)，我們都可以直接調(diào)用，這里便可以打開(kāi)此模板的MAIN函數(shù)進(jìn)行編程了，非常的方便。</p><p>　　一下程序是為了點(diǎn)亮清風(fēng)核心板上的PA0和板子上的通過(guò)PB2控制的LED燈</p><p>　　#

86、include "stm32f10x.h"</p><p>　　#include <stdio.h></p><p>　　#include "stm32f10x_conf.h"</p><p>　　#define PUTCHAR_PROTOTYPE int __io_putchar(int ch)</p>

87、;<p><b>　　#else</b></p><p>　　#define PUTCHAR_PROTOTYPE int fputc(int ch, FILE *f)</p><p>　　#endif /* __GNUC__ */</p><p>　　void Delay(vu32 nCount)</p><p

88、><b>　　{</b></p><p>　　這里首先在KEIL中添加程序模板 for(; nCount != 0; nCount--);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　void GPIO_Configuration(void); </p><p>　　void

89、 RCC_Configuration(void);</p><p>　　int main(void)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　RCC_Configuration();; </p><p>　　GPIO_Configuration(); </p><p>　　wh

90、ile(1)//這里是配置所涉及到得管腳以及所需要給它的初始信號(hào)是高電平還是低電平</p><p><b>　　{</b></p><p>　　GPIO_SetBits(GPIOA, GPIO_Pin_1);</p><p>　　GPIO_ResetBits(GPIOB, GPIO_Pin_2);</p><p>　　D

91、elay(0xAFFFF);</p><p>　　GPIO_ResetBits(GPIOA, GPIO_Pin_0);</p><p>　　GPIO_SetBits(GPIOB, GPIO_Pin_2);</p><p>　　Delay(0xAFFFF);/**/</p><p><b>　　}</b></p&g

92、t;<p><b>　　}</b></p><p>　　void RCC_Configuration(void) </p><p><b>　　{ </b></p><p>　　/* GPIOA clock enable */ // 這里是用來(lái)打開(kāi)GPIOA和GPIOB的時(shí)鐘功能的</p>&l

93、t;p>　　RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA | RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　//GPIO 配置</b></p><p>　　void GPIO_Configur

94、ation(void) </p><p><b>　　{ </b></p><p>　　GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; </p><p>　　//這里對(duì)所對(duì)應(yīng)的管腳進(jìn)行進(jìn)一步配置、管腳號(hào)、頻率、輸入輸出</p><p>　　GPIO_InitStructure.GPIO_Pin

95、= GPIO_Pin_1;</p><p>　　GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;</p><p>　　GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;</p><p>　　GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure)

96、;</p><p>　　GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_2;</p><p>　　GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;</p><p>　　GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;</p>

97、<p>　　GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);</p><p><b>　　} </b></p><p>　　#ifdef USE_FULL_ASSERT</p><p><b>　　#endif</b></p><p><b>

98、;　　配置完畢</b></p><p>　　要燒程序還必須具備仿真器，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)我采用的仿真器有2種JLINK2和ULINK,以下是ULINK2的仿真器。</p><p>　　仿真器連接好后需要調(diào)節(jié)keil上的燒錄設(shè)置</p><p><b>　　步驟如下</b></p><p><b>　　1）

99、首先點(diǎn)擊</b></p><p>　　2）選擇debug并選擇所選用的仿真器類型</p><p>　　點(diǎn)擊SETTING設(shè)置，點(diǎn)擊FLASH DOWNLOAD，點(diǎn)擊ADD添加</p><p><b>　　3）選擇芯片型號(hào)</b></p><p><b>　　配置完成，點(diǎn)擊確定</b>&l

100、t;/p><p><b>　　4）編譯，下載</b></p><p>　　5）程序燒入后重啟芯片，PA0口和PB2口的小燈會(huì)依次閃滅</p><p><b>　　至此硬件測(cè)試完畢</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　1

101、潘輝.STM32-FSMC機(jī)制的NORFlash存儲(chǔ)器擴(kuò)展技術(shù)[J].單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用,2009,(10):31 -34 </p><p>　　2 王志超期刊論文.單片機(jī)C語(yǔ)言編程技巧在嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)中的研究,宜春學(xué)院學(xué)報(bào) - 2006, 28(2)</p><p>　　3 田曉梅王月姣期刊論文 嵌入式C語(yǔ)言在工程編程中的應(yīng)用技巧,中南民族大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版) - 2005, 24

102、(1)</p><p>　　4 梁合慶,呂京建,博洋. 從C到嵌入式C編程語(yǔ)言[M].北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2002.</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　首先感謝我的導(dǎo)師劉文龍老師。劉文龍老師治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)，學(xué)識(shí)廣博，誨人不倦。在我畢業(yè)設(shè)計(jì)選題至完成過(guò)程中，老師給我很多細(xì)致的指導(dǎo)，特別是老師工作繁忙，仍然關(guān)心我

103、畢業(yè)設(shè)計(jì)的進(jìn)展修改畢業(yè)設(shè)計(jì)時(shí)更是細(xì)致入微。</p><p>　　感謝劉文龍，趙宇馳，徐煒君，張繼峰，張彥伶等所有在大學(xué)期間教過(guò)我的老師，他們教會(huì)我很多東西，讓我受益匪淺。</p><p>　　感謝同學(xué)和寢室的兄弟給我在學(xué)習(xí)和生活上的幫助，謹(jǐn)致謝意。</p><p>　　最后感謝父母及家人對(duì)我學(xué)業(yè)的支持，父母的言傳身教喝無(wú)私奉獻(xiàn)，是我成長(zhǎng)的動(dòng)力。</p>