电子工程师设计认证-设计例程(2)

2019-04-05 18:20

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4、制作基本要求及注意事项

1)、区分电路板的元件面和焊接面; 2)、焊接元件:先焊小元件,先安装结构件; 3)、按要求安装左右插座引出插针并焊接; ? 所有插针全部与焊盘焊接不要遗漏 ? 先焊少量插针确认安装到位后再焊其它插针 4)、安装集成线性稳压电路的散热片; ? 将稳压集成电路安装在散热片上 ? 确认稳压电路安装位置

? 用螺钉将散热片固定在电路板上焊牢稳压集成电路引脚 5)、正确辨别电解电容的极性;

5、思考和发挥部分

1)、在测试时若无+5V直流电压输出,分析产生的原因,请画出故障诊断流程。 2)、在测试时若±12V输出不正常,分析产生的原因,请画出故障诊断流程。 3)、焊接时,若电解电容极性接反会出现称什么后果?

3.1.4 电子设计DIY

设计要求:参考上述线性稳压电源的电路原理图,在EDP试验仪的面包板上自行完成一个交流输入8V和15V,直流输出+5V、+12V和-12V的线性直流稳压电源,画出电路原理图并完成相应的硬件设计。

设计提示:

1) 如果不用固定输出的稳压集成电路,试采用LM317或LM117可调稳压集成电路完成上述设

计。

2) 如果采用固定三端集成稳压器,请参考表4.1.1和相关的说明。 3) 电路原理图可参照图3.5,试验仪面包板的引脚定义可参照图3.5。

GND GND 图3.5 面包板的引脚定义

线性稳压电源模块 +5V GND +5V GND 6

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3.2 单片机最小系统模块 3.2.1 设计目的及任务

单片机最小系统一般应该包括单片机、时钟电路、复位电路等几部分。

设计目的:了解单片机最小系统的构成;理解构成单片机最小系统的各部分的作用;熟悉P0口的内部结构和实际应用中提高负载能力的方法。

设计任务:用STC89C58RD+设计一个带复位电路和外部晶振的单片机最小系统。 功能指标:晶振频率11.059MHz,P0口具有较强的负载能力,且有地址所存功能。

设计要求:所设计的单片机最小系统应满足EDP实验仪系统设计要求,并能与整个系统有效结合。以下是一个单片机最小系统的设计范例及其相应电路的讲解,仅供参考。

3.2.1 单片机最小系统的组成

所谓系统就是可以独立实现某些特定功能的一个产品。如果功能相对简单,使用的MCU的资源足够,那么一个MCU带一点非常少的辅助元件就可以实现一个最小系统。STC 89C58RD+内部有32K的Flash程序存储器,有1280B的RAM,所以在最小系统中,只需加上时钟电路和复位电路就可以构成一个简单的系统。

STC 89C58RD+芯片内部有一个高增益反相放大器构成内部自激振荡电路,其输入端为芯片引脚XTAL1(19),其输出端为引脚XTAL2(18)。STC 89C58RD+的振荡电路有以下两种形式。

1)、内部时钟方式

在XTAL1和XTAL2之间跨接晶体振荡器和微调电容,组成并联谐振电路,构成稳定的自激振荡器,如图3.6所示,晶体振荡器的振荡频率决定单片机的时钟频率。

89C58RD+XTAL1C1晶振1C2XTAL2至内部时钟电路

图3.6 89C58RD+的内部时钟电路

2)、外部时钟方式

在由多片单片机组成的系统中,为了各单片机之间时钟信号的同步,应当引入惟一的公用外部脉冲信号作为各单片机的振荡脉冲。这时,外部的脉冲信号是经XTAL2引脚注入,如图3.7所示。

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VCCTTL外部时钟信号189C58RDXTAL2XTAL1VSS

图3.7 89C58RD+外部时钟方式

常见的复位电路有下列三种形式,如图3.8所示。

1)上电自动复位方式——是在单片机接通电源时,对电容充电来实现的。上电瞬间,RST端的电位与VCC相同。只要在RST端有足够长的时间保持阈值电压,单片机便可自动复位。

2)按键电平复位方式——通过使RST端经电阻与VCC电源接通而实现。 3)按键脉冲复位方式——利用微分电路产生的正脉冲实现复位。

(1) 上电自动复位 (2) 按键电平复位 (3) 按键脉冲复位

图3.8 常见的复位电路

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3.2.3 设计内容

1、原理图及说明

EDP试验仪单片机最小系统模块电路原理图如图3.9所示,图中时钟电路采用内部时钟方式,晶振频率11.0592MHz;复位电路采用按键电平复位;74LS373是地址锁存器,用于在系统扩展时锁存外部设备的地址;排阻RX1是P0口的上拉电阻,用于提高P0口的负载能力。

图3.9

STC 89C58RD+的最小系统

2、管脚定义

EDP试验仪单片机最小系统模块接口定义如图3.10所示。

+5V +5V P1.0 P1.2 P1.4 P1.6 RST TXD T1 RD P1.1 P1.3 P1.5 P1.7 RXD INT0 WR 单片机最小系统模块 +5V +5V P0.0 P0.2 P0.4 P0.6 A0 A2 ALE P2.7 P2.5 P2.3 P2.1 图3.10 单片机最小系统模块接口定义

P0.1 P1.3 P0.5 P0.7 A1 EA P2.6 P2.4 P2.2 P2.0 INT1 T0 GND GND GND GND 9

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3、调试步骤

1)、按照印制电路板焊接最小单片机系统模块电路板,焊接完毕,对照原理图认真检查一遍然后开始测试;

2)、打开实验仪主控开关,用万用表检测1、2、27、28引脚输入的+5V电压是否正确,如果正常便可以检测最小单片机系统模块;

3)、用示波器或频率计检测41引脚ALE是否以晶振1/6的固定频率输出正脉冲,若正常说明单片机和振荡电路工作正常;

4)、运行一段程序,使单片机的P1口输出持续的高电平,用数字万用表检测P1口的输出是否正确,若输出高电平,按下复位键,再检测P1的电平是否为低电平,若正常,说明单片机合复位电路工作都正常。

4、思考和发挥部分

1)、在图4.2.4中,排阻RX1的作用是什么,在单片机最小系统中,若不加排阻RX1,对实验的结果有无影响?

2)、EA引脚的功能是什么?若将EA不接,将产生什么后果? 3)、若将系统的时钟改为6MHz,对系统的性能有何影响?

3.2.4电子设计DIY

设计要求:参考上述单片机最小系统的电路原理图,用STC89C516RD+在EDP试验仪的面包板上自行完成一个带复位和晶振,且P0具有较强负载能力用于系统的扩展的单片机最小系统,画出电路原理图并完成相应的硬件设计。

+5V +5V 单片机最小系统模块 +5V +5V 图3.11

设计提示:

1)试验仪面包板的引脚定义可参照图3.11;

2)提高P0口的负载能力除了可参阅上述加电阻的方式之外,还可以考虑采用TTL型三态

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GND GND GND GND


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