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PIC单片机在线串行编程（ICSP）的实现
[导读] ICSP(In-Circuit Serial Programming)即在线串行编程，通过保持RB6和RB7引脚为低电平，VDD 为编程电压，并将MCLR(VPP)引脚电压从VIL增加到VIHH，器件便进入编程/校验模式。此时，RB6为编程时钟线，RB7为编程数据线。在该模式下，RB6和RB7都是施密特触发器输入，当RB7驱动数据时，它是CMOS输出驱动。
&ICSP(In-Circuit Serial Programming)即在线串行编程，通过保持RB6和RB7引脚为低电平，VDD
为编程电压，并将MCLR(VPP)引脚电压从VIL增加到VIHH，器件便进入编程/校验模式。此时，RB6为编程时钟线，RB7为编程数据线。在该模式下，RB6和RB7都是施密特触发器输入，当RB7驱动数据时，它是CMOS输出驱动。
复位后，为使器件进入编程/校验模式，程序计数器(PC)指向00h地址。然后可向器件发送一个6位的命令，根据这一命令是装入还是读出，14位编程数据将被提供给器件或是从器件中读出。但是在线串行编程模式下，看门狗定时器电路不能产生器件复位。
在线串行编程电路应该注意以下问题：
1) MCLR/VPP引脚与电路其它部分相隔离
通常设计中MCLR/VPP引脚与RC电路相连，上拉电阻接VDD，电容接地。VPP电压必须与电路的其它部分隔离，根据电容器的大小，RC电路可能影响ICSP的操作。因此当RC电路与MCLR/VPP相连时，可以使用了肖特基型二极管来隔离电路。当对PICmicro
& 单片机编程时，MCLR/VPP引脚将被同时驱动至大约13V，因此应用电路必须与编程器提供的编程电压隔离。
2) RB6和RB7的负载
RB6和RB7引脚用于PICmicro&单片机的串行编程。RB6是时钟线，RB7是数据线。RB6由编程器驱动，RB7是双向引脚，编程时由编程器驱动，校验时由PICmicro&单片机驱动。这两个引脚必须与电路的其它部分隔离，从而在编程时不会对信号产生影响。将RB6和RB7与电路其它部分隔离时必须考虑编程器的输出阻抗。隔离电路必须使RB6能够作为PICmicro&单片机的输入，而RB7能够作为双向引脚(PICmicro&
单片机和编程器都能驱动它)。
为简化接口设计，使用microchip推荐的I/O引脚的最佳方法：将RB6/RB7专用于ICSP;这些端口作为输出时，具有极轻的负载;采用隔离电路，使信号满足ICSP规范。
3) VDD、MCLR/VPP、RB6和RB7引脚的电容问题
编程引脚的总电容将影响编程器输出信号的上升速率。典型电路中，一般在VDD和地之间接有几百微法的滤波电容以抑制噪声和电源电压波动。但是这种电容需要编程器必须具有相当强的驱动能力，才能满足VDD上升速率的要求。大多数编程器只能对PICmicro&单片机进行编程，而不能驱动整个应用电路。一种解决方案是在编程器和应用电路之间加一块驱动电路板。驱动电路板有独立的电源，应该满足VPP和VDD引脚电压上升速率的要求，并可为整个应用电路供电。RB6和RB7是否需要缓冲取决于具体的应用。
4) VDD的最小和最大工作电压
编程规范规定器件应在5V电压下编程。如果应用电路只能在3V电压下工作，那么需要一些特殊的措施。例如在编程时将PICmicro&单片机与其它应用电路完全隔离。另一个问题是，必须在应用电路的最小和最大工作电压下对器件进行校验。例如，在一个使用三个1.5V电池供电的系统中，其工作电压范围是2.7V到4.5V。而编程器必须在5V电压下对器件进行编程，并且必须在2.7V和4.5V电压下对程序存储器进行校验，以确保编程正确。这样可以保证PICmicro&
单片机在整个工作电压范围内都能正常工作。
5) PICmicro&单片机的振荡器
PIC单片机在代码执行前振荡器上电延迟定时器要等候1024个振荡周期。RC振荡器不需要上电延迟时间，因此不使用上电延迟定时器。编程器必须在RC振荡器振荡4次之前，令MCLR/VPP达到进入编程模式所需的电压。如果RC振荡器振荡了4次或4次以上，程序计数器将会增加到一个不确定的值X。如果这时器件进入编程模式，程序计数器不为零，编程器将从偏移量X开始烧写代码。有一些方法可以弥补MCLR/VPP的低上升速率问题。第一种方法是先不接RC振荡器的电阻，对器件编程后再接入R电阻。另一种方法是在编程时用编程接口将
PICmicro& 的OSC1引脚短接到地，这样在编程期间便不会产生振荡。
综合考虑以上情况，使用最简方式实现PIC18F4550的ICSP连接电路。在电路中，增加了由RD0和RD1口驱动的发光二极管，由此来验证烧写电路是否能够正常工作。
对于ICSP接口与PIKkit&
3连接的如下图所示，必须使PIKkit& 3与ICSP的引脚对应。
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引言随着信息时代的到来，作为获取信息的手段传感器技术得到了显著的进步，其应用领域越来越广泛，对其要求越来越高，需求越来越迫切。传感器技术已成为衡量一个国家科学技术发展水平的重要标志之一。因此，了解并掌握各类传感器的基本结构、工作原理及特性是非常重要的。由于传感器能将各种物理量、化学量和生物量等信号转变为电信号，使得人们可以利用计算机实现自动测量、信息处理和自动控制，但是它们都不同程度地存在温漂和非线性等影响因素。传感器主要用于测量和控制系统，它的性能好坏直接影响系统的性能。因此，不仅必须掌握各类传感器的结构、原理及其性能指标，还必须懂得传感器经过适当的接口电路调整才能满足信号的处理、显示和控制的要求，而且只有通过对传感器应用实例的原理和智能传感器实例的分析了解，才能将传感器和信息通信和信息处理结合起来，适应传感器的生产、研制、开发和应用。另一方面，传感器的被测信号来自于各个应用领域，每个领域都为了改革生产力、提高工效和时效，各自都在开发研制适合应用的传感器，于是种类繁多的新型传感器及传感器系统不断涌现。温度传感器是其中重要的一类传感器。其发展速度之快，以及其应用之广，并且还有很大潜力。为了提高对传感器的认识和了解，尤其是对温度传感器的深入研究以及其用法与用途，基于实用、广泛和典型的原则而设计了本系统。本文利用单片机结合传感器技术而开发设计了这一温度监控系统。文中传感器理论单片机实际应用有机结合，详细地讲述了利用热敏电阻作为热敏传感器探测环境温度的过程，以及实现热电转换的原理过程。本设计应用性比较强，设计系统可以作为生物培养液温度监控系统，如果稍微改装可以做热水器温度调节系统、实验室温度监控系统等等。课题主要任务是完成环境温度检测，利用单片机实现温度调节并通过计算机实施温度监控。设计后的系统具有操作方便，控制灵活等优点。本设计系统包括温度传感器，A/D转换模块，输出控制模块，数据传输模块，温度显示模块和温度调节驱动电路六个部分。文中对每个部分功能、实现过程作了详细介绍。整个系统的核心是进行温度监控，完成了课题所有要求。1设计要求1.1控制要求（1）生物繁殖培养液的温度要保证在适于细胞繁殖的温度内，这主要在控制程序设计中考虑。温度控制范围为15～25，升温、降温阶段的温度控制精度要求为0.5度，保温阶段温度控制精度为0.5度。图1.1.1温度控制曲线（2）微机自动调节正常情况下，系统投入自动。（3）模拟手动操作当系统发生异常，投入手动操作。（4）微机监控功能显示当前被控量的设定值、实际值，控制量的输出。1.2受控对象的数学模型生物繁殖的培养液主要用于生物的繁殖研究，而温度是影响生物繁殖的重要因素。本系统要求长时间监视培养液的温度，并对当前的温度进行控制。本控制对象为生物繁殖用培养液，采用继电器进行控制。2系统的硬件配置2.1单片机和系统总线单片机PIC16F877A（PIC16F877A为美国MICORCHIP公司生产的带A/D转换的8位单片机）。显示系统商用计算机。用户内存256MRAM。系统总线RS232C接口（又称EIARS232C）RS232C有25条线，，分为5个功能组，包括4条数据线，11条控制线，3条定时线，7条备用线和未定义线。操作系统Windows硬件介绍计算机工作的外围电路设备（1）温度传感器温度传感器采用补偿型NTC热敏电阻其主要性能如下①补偿型NTC热敏电阻B值误差范围小，对于阻值误差范围在5％的产品，其一致性、互换性良好。适合于一般精度的温度测量和计量设备。②外型结构和尺寸图2.2.1温度传感器结构尺寸图③主要技术参数时间常数≤30S测量功率≤0.1mW使用温度范围55～125℃耗散系数≥6mW/℃额定功率0.5W④降功耗曲线图2.2.2温度传感器功耗曲线图（2）核心处理单元MicroChipPIC16F877A单片机MicroChipPCI16F877A单片机主要性能具有高性能RISCCPU仅有35条单字指令。除程序指令为两个周期外，其余的均为单周期指令。运行速度DC20M时钟输入。DC200ns指令周期。8K14个FLASH程序存储器。3688个数据存储器（RAM）字节。引脚输出和PIC16C73B/74B/76/77兼容。中断能力（达到14个中断源）。8级深度的硬件堆栈。直接，间接和相对寻址方式。上电复位（POR）。上电定时器PWRT和震动启动定时器。监视定时器（WDT），它带有片内可靠运行的RC振荡器。可编程的代码保护。低功耗睡眠方式。可选择的振荡器。低功耗，高速CMOSFLASH/EEPROM工艺。全静态设计。在线串行编程ICSP。单独5v的内部电路串行编程ICSP能力。处理机读/写访问程序存储器。运行电压范围2.0v到5v。高输入/输出电流25mA。商用，工业用温度范围。低功耗在5v,4MHz时典型值小于2mA。在3v,32KHz时典型值小于20uA。典型的静态电流值小于1uA。外围特征Timer0带有预分频的8位定时器/计数器。Timer1带有预分频的16位定时器/计数器，在使用外部晶体时钟时在SLEEP期间仍能工作。Timer2带有8位周期寄存器，预分频和后分频器的8位定时器/计数器2个捕捉器，比较器和PWM模块。其中捕捉器是16位的，最大分辨率为12.5nS。比较器是16位的，最大分辨率为200nS。PWM最大分辨率为是10位。10位多通道模/数转换器。带有SPI（主模式）和I2C（主/从）模式的SSP。带有9位地址探测的通用同步异步接收/发送（USART/RCI）。带有RD,WR和CS控制（只40/44引脚）8位字宽的并行从端口。带有降压的复位检测电路。（3）RS232C接口电路计算机与计算机或计算机与终端之间的数据传送可以采用串行通讯和并行通讯二种方式。由于串行通讯方式具有使用线路少、成本低，特别是在远程传输时，避免了多条线路特性的不一致而被广泛采用。在串行通讯时，要求通讯双方都采用一个标准接口，使不同的设备可以方便地连接起来进行通讯。RS232C接口（又称EIARS232C）是目前最常用的一种串行通讯接口。它是在1970年由美国电子工业协会（EIA）联合贝尔系统、调制解调器厂家及计算机终端生产厂家共同制定的用于串行通讯的标准。它的全名是数据终端设备（DTE）和数据通讯设备（DCE）之间串行二进制数据交换接口技术标准该标准规定采用一个25个脚的DB25连接器，对连接器的每个引脚的信号内容加以规定，还对各种信号的电平加以规定。①接口的信号内容实际上RS232C的25条引线中有许多是很少使用的，在计算机通讯中一般只使用39条引线。RS232C最常用的9条引线的信号。②接口的电气特性在RS232C中任何一条信号线的电压均为负逻辑关系。即逻辑。1，515V逻辑0515V。噪声容限为2V。即要求接收器能识别低至3V的信号作为逻辑0，高到3V的信号作为逻辑1。③接口的物理结构RS232C接口连接器一般使用型号为DB25的25芯插头座,通常插头在DCE端,插座在DTE端.一些设备与PC机连接的RS232C接口,因为不使用对方的传送控制信号,只需三条接口线,即发送数据、接收数据和信号地。所以采用DB9的9芯插头座，传输线采用屏蔽双绞线。④传输电缆长度由RS232C标准规定在码元畸变小于4的情况下，传输电缆长度应为50英尺，其实这个4的码元畸变是很保守的，在实际应用中，约有99的用户是按码元畸变1020的范围工作的，所以实际使用中最大距离会远超过50英尺。图2.3.1Max232结构图（4）继电器继电器是具有隔离功能的自动开关，广泛用于遥控，遥测，通信，自动控制，机电一体化及电力电子设备中，是最重要的控制元件之一。继电器是在自动控制电路中起控制与隔离作用的执行部件，它实际上是一种可以用低电压、小电流来控制大电流、高电压的自动开关。在本系统中，继电器控制的自动温度调节电路和PCI16F877A单片机中程序构成温度自动监测电路，实现对生物培养液温度的监测和自动控制（5）半导体降温片及电阻加热丝①半导体制冷器是根据热电效应技术的特点，采用特殊半导体材料热电堆来制冷，能够将电能直接转换为热能，效率较高。其工作原理如图2.5.1图2.5.1半导体降温片工作原理图半导体制冷片由许多N型和P型半导体之颗粒互相排列而成，而NP之间以一般的导体相连接而成一完整线路，通常是铜、铝或其他金属导体，最後由两片陶瓷片像夹心饼乾一样夹起来，陶瓷片必须绝缘且导热良好，通上电源之後，冷端的热量被移到热端，导致冷端温度降低，热端温度升高。它的外观如图2.5.2所示。2）本控制系统是对生物培养液进行温度监控，故太快的温度变化对生物繁殖显图2.5.2半导体降温片外观图②本控制系统是对生物培养液进行温度监控，过快的温度变化对生物繁殖显然是不利的，因此在本系统中采用的是高阻抗小功率加热电阻丝进行温度的小范围调节。正视图侧视图3温度控制系统的组成框图采用典型的反馈式温度控制系统，组成部分见图3.1。其中数字控制器的功能由单片机实现。图3.1温度控制系统的组成框图培养皿的传递函数为,1/1???sKesGs???LT??，其中τ1为电阻加热的时间常数，?为电阻加热的纯滞后时间，T?为采样周期。A/D转换器可划归为零阶保持器内，所以广义对象的传递函数为/11/11sTsesKesGs????????（311）广义对象的Z传递函数为/1/11}/111/{1111?????????????zeTeKzsessKeZzGTLTs????（312）所以系统的闭环Z传递函数为1/11//1//1????TTLsTseezseseZz??????????????313系统的数字控制器为G/DE/U1zzzzz???LTTeTTTzezeeKeze???????????????1/1/1//11/111/11????（314）写成差分方程即为111//LkuekuekuTT??????????1/111/11/1//1//?????TTTTTeKkeeeeKkee????????????（315）令1/11//0??TTeKea?????1/11/1//1???TTTeKeea???????/1Teb??,?/21Teb???,得1112110Lkubkubkeakeaku????????（316）式中ke第k次采样时的偏差1?ke第1?k次采样时的偏差1?ku第1?k次采样时的偏差4温度控制系统结构图及总述图4.1温度控制系统结构图图4.1中温度传感器和MicroChipPIC16F877A单片机中的A/D转换器构成输入通道，用于采集培养皿内的温度信号。温度传感器输出电压经过A/D转换后的数字量与培养皿内的温度给定值数字化后进行比较，即可得到实际温度和给定温度的偏差。培养皿内的温度设定值由MicroChipPIC16F877A单片机中程序设定。由MicroChipPIC16F877A单片机构成的数字控制器进行比较运算，经过比较后输出控制量控制由加热和降温电路构成的温度调节电路对培养皿中的培养液温度进行调节。同时通过电平转换电路把当前温度传输到商用计算机的串口中，由计算机动态的显示培养皿中的温度，正常情况下温度控制由MicroChipPIC16F877A单片机自动控制。必要时，计算机也可以通过软件来强制改变培养皿中温度。PIC16f877A单片机加热控制电路高阻抗加热丝降温控制电路半导体降温片温度传感器培养皿TTL电平到EIA电平转换电路商用计算机显示终端5温度控制系统软件设计5.1MicrochipPIC16F877A单片机温度控制系统软件结构图如图5.1.1所示。图5.1.1单片机温度控制系统软件结构图检测与变送A/D转换工程量变换温度非线性转换发送数据到串口比较判断算法温度预设值温度调节电路执行器从串口接受数据命令识别控制程序5.2单片机控制流程图图5.2.1单片机控制流程图5.3温度变换程序模块温度传感器在12℃到60℃输出2.52V1.02V，温度起点为12℃，满量程为48℃。MicroChipPIC16F877A单片机内嵌的10位A/D转换器对应输出的数字量为开始初始化PIC16F877A单片机端口地址读入预设温度值启动A/D转换A/D转换结果送入NX单元NXFF0F0NX0降温加热工程量变换温度非线性温度转换发送数据到串口命令识别程序从串口接受数据YYYNNNBB（05V），应用以下变换公式进行变换AXA0AMA0NXN0/NMN0式中，A0为一次测量仪表的下限。AM为一次测量仪表的上限。AX实际测量值。N0仪表下限对应的数字量。NM仪表上限对应的数字量。NX测量值对应的数字量。5.4温度非线性转换程序模块采用折线拟合法进行线性化处理如图5.4.1所示，分为以下几段当1.73V≤Ax0.54故当所传输的一帧数据为10位时，所允许的最大的波特率允许误差为5对于其它常用的8位，9位，11位，一帧的串行传输，其最大的波特率允许误差分别为6.25，5.56，和4.5。③减小波特率误差的措施我们知道使用离散度小的晶振是减小波特率误差的关键。如果，晶振的离散度已超过所允许的范围，此时不宜用其标称值，可以采用测量其波特率的方法来得出实际的晶振波特率值。（2）单片机软件的实现①设置通信方式和波特率的值例,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,MOVSCON,50H初始化串口设为方式1MOVTMOD,20H利用定时器1为波特率发生器并设为模式2MOVPCON,XXH设置SMOD值MOVTH1,XXH设置定时器初始值SETBTR1启动定时器1,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,②等待接收PC机发来的信号帧并按通信协议作出相应响应。6.5通信协议设计结论6.5.1通信可靠性分析通信的可靠性主要体现在所使用通信协议的可靠性上，本通信协议的可靠性主要有两点理论基础1通过判断帧头起始字符来决定一帧的开始，这样就避免了部分数据进入到内部数据处理之中。这个可能性在1/256，通过停止位的判断可将这个可能性再降低1/256。另外通过帧类型字节的判断可使之进一步降低。2校验字将整帧信号进行异或校验则使误收的可能很小。如果将此异或校验改为CRC校验则出错的可能性更是微乎其微了。本通信所用协议具有纠错功能，这体现在当PC发送或接收数据时，当所接收的应答信号出现失误时，将重新发送或接收此帧数据，直至接收到了正确的应答，具体在程序中最多允许连续出错三次，超过后则放弃通信。在实际应用中，应用本通信时传输距离只有几米以内而且环境干扰比较小，从而从外部因素上进一步保证了通信的可靠性。6.5.2通信速度分析如果在不考虑错误发生的情况下，PC机每发送一帧数据时需要附加12个字节，其中8个字节用于发送4个字节用于应答PC机。每接收一帧数据时，需要附加13个字节其中5个字节用于接收8个字节用于应答。如按每帧传送32个字节计算的话，其发送和接收的效率为为忽略PC和PIC16F877A单片机的处理时间计算。发送数据速率、接收数据速率计算公式如下发送数据速率981bit/s接收数据速率826bit/s这是理论上的速率，实际中还应包含PC和PIC16F877A单片机的处理信号帧，等待信号帧的时间。在本通信协议中，不会出现某信号帧已到达但PC或PIC16F877A单片机还未开始准备接收的现象。在实际应用中，因具体应用环境不同PC和PIC16F877A单片机处理信号帧的时间会有不同，所以具体速率值依具体应用而变化。7Protel99设计原理图（1）使用Protel进行电路板设计的第一步便是设计原理图，原理图决定了整个电路的基本功能，也是接下来生成网络表和设计印刷电路板的基础。①在Protel99的初始界面下新建一个设计库，该数据库用来管理项目。FileNew改文件名－改保存路径－OK②进入设计库文件中的文件夹Document。③在Document文件夹中新建原理图文件和印制板文件。FileNewSchematicDocumentOk改文件名FileNewPCBDocumentOk改文件名④打开原理图文件。⑤添加原理图文件库。DesignAdd/RemoveLibrary浏览所需零件库－AddOk⑥放置电路所需的各种元件，图件，网络标号等元器件。DesignAdd/RemoveLibrary浏览所需零件库－AddOk从零件库中调出元件Placepart⑦对原图元件进行布局，布线，构成一个完整的原理图。Placepart⑧编辑和调整。然后进行输出存档。右键－Properies,,.DesignationPartFootrintSave⑨打印或建立报表。图7.1.1protel设计的流程图新建原理图NewSCH添加元件库Add/RemoveLibrary调出元件FindPlaceCompent元件布局连线设置元件属性存盘Save打印输出报表Print,Rcport建立网络报表CreateNetlist（2）用PCB系统设计PCB板分以下7个步骤①有关参数的设置。这一步主要设定自动布参数、自动布线参数、板面参数等。②PCB板尺寸设计。在禁止布线层上，沿设计的PCB边画边框线，即指定自动布局的范围。这一步为自动布局打基础。同时，在上层板面（即元器件面）沿禁止布线层的边框图线放置铜线，这是PCB板最后成型所必须的。③布局就是根据原理图上元器件之间的连接关系，并考虑电磁兼容性以及元器件的安装空间和散热等，总是将元器件放置在PCB电路板上适当的位置。布局的好坏直接影响PCB板的电气性能和布局的功能，是PCB板设计过程中最费时、最繁琐的。布局工作需要耐心、细致。尽管系统提供了自动布局的功能，但是一般而言都需要手工调整。手工布局，首先载入SCH生成的网络表，通过手工移动元器件PCB板上的排列位置实现布局。移动元器件是最好打开网络连接显示，这样就能观察到相邻元器件连线的疏密。自动布局，PCB系统环境提供自动布局功能完成元器件放置，但在细节处最好使用手工调整。布局时要求相互间连线多的元器件应该就近放置相互间可能造成干扰的元器件应远离功率器件应考虑散热空间。④自动布线。布线就是在元器件引脚之间放置覆铜连线的过程，这一过程可以通过手工完成，也可以自动进行。但是Protel99的PCB系统提供了强大的自动布线功能，建议使用该功能自动布线。在进行自动布线之前，设计人员必须先设计好布线参数，定义布线规则。如果不适当，可能会导致自动布线失败，即布线的成功率不高，所以这一步要特别注意⑤启动设计规则检查DRC，这一步利用PCB提供的DRC功能对完成布线的PCB板进行检查，这一步由软件自动完成。检查的结果输出在报告文件.rep中，PCB软件将出错处在PCB图上显示出来，为检查、修改提供方便。⑥板面字符调整。为了使设计的PCB板美观，并且安装焊接元器件方便，应将元器件的名称。设计值的字符参数移至元器件框外。大小合适且字符不想重叠。⑦将经过DRC检查无误，且版面字符调整好的PCB设计图存盘、输出、制版。⑧印刷板电路设计完成以后，整个电路板的设计项目就基本完成。存档以便进行后期的修改及完善。图7.1.2制作PCB板的流程新建印制板图NewPCB规划电路板添加元件库Add/Remove调用网络表LoadNetlist元件布局走线设置丝印字存盘Save打印，输出报表交给印制板电路板成品手工制板热转印法光印法等8硬件电路板的制作本设计中需要有2个继电器控制外围温度调节系统，2个LED用来提示串口数据指示，还有一个PIC16F877A单片机，一个Max232电平转换器，一个有源晶体振荡器及其外围电阻电容等。在确定电路的正确性，可行性之后，开始使用Protel对它进行布图。Protel是一个很好用的电子制作工具，它还可以进行仿真。在画原理图的过程中，原理图中的元件库中可能找不到自己要找的元件，如PIC16F877A等，所以要自己画元件。在画原理图后，选择将元件自动编号，然后根据需要更改部分元件的编号。在定好元件编号后，使用TOOLS中的ERC进行检查，它会提示是否有编号相同的元件等错误。在ERC检查无误后，便可以开始封装了。同样，部分元件的封装在PCB库中找不到或者是有出入，如按键开关，2位拨码开关在PCB库中找不到，所以需要自己根据元件的实际大小和相应的原理图中引脚编号，做出正确的封装。图8.1完整的PCB图另外，可变电阻在原理图中的引脚编号和PCB库中的引脚编号有点出入（可在原理图中双击元件，选上HIDDENPINS，则可以观察到元件的引脚编号），可以在PCB库中将该元件的引脚标号改成与原理图相对应的标号。在封装好全部元件后，可以生成一个元器件报表，在报表中可以清楚的看到各元件的标号和封装代号，在进一步检查完毕后就开始建立网络表。在禁止布线层中画一个边框和电路板大小一样的矩形，然后开始导入网络表，在导入网络表没有错误后，便开始正式布局了。根据原理图的走线，将器件分别拉入框中，放到合适的位置。布局完成后，先设置好安全间距为10mil，布线层选择底层，线宽选择25mil，并将焊盘外径改为40mil，内径改为20mil（部分点要根据需要改小或改大）。然后就开始正式布线。布线不能单靠自动布线，特别是在本设计中有众多芯片，所以采用根据原理图对整个电路进行手动布线。这样可以使得整个电路看起来整齐些，在碰到有时线路布不通的时候，采用顶层短跳线的方式进行调整，从而完成整个PCB电路板的设计。见图8.1。布好PCB图，检查无误后，就将PCB图打印到转印纸上，然后熨到电路板上，腐蚀，打孔。熨板前，应把铜板用砂纸去掉表面被氧化的部分。腐蚀时，用三氯化铁加适量的开水配成三氯化铁溶液进行腐蚀，这样腐蚀会比较快，腐蚀完后用天那水把电路板清洗，接着便开始打孔（选用0.8mm的针头），打完孔后，用万用表测量电路线路是否连通，然后先涂上松香溶液（酒精松香），这样焊接速度会比较快，还能防氧化，然后将其放在一边晾干。同时，测量部分器件（电阻等）是否有损坏，等电路板晾干后，就要把器件按PCB图来安装好。然后就可以开始焊接了。焊接时要防止虚焊和未连接上，所以在焊好后，再用万用表测量元件和线路是否连接好。检测完毕后，硬件电路板装配便完成了。9设计总结通过本次温度监控系统的设计,我大有收获，在制作过程中，一定要注意的每个工作步骤的检查，确保制作成功。比如在合理布线，检查装配无误的情况下，如果还出现电路无输出的情况，那么可以肯定是原理图错误，这时就要回到原理图进行检查。总体的检查顺序应该是原理图、PCB图、装配情况、焊接工艺。从整体来说这是一个复杂的过程，要细心谨慎，沉着冷静，反复检查，直到找到原因为止。这次毕业设计历时至少3个月，从一开始的确定课题，到后来的资料查找、理论学习，再有就是近来的调试和测试过程，这一切都使我的理论知识和动手能力进一步得到频率合成电路课题中包含了通信电路和单片机部分知识，可以说是对通信电路知识的一次全面综合。在画原理图、PCB布线、安装和调试过程中不可避免地遇到各种问题，这要求保持沉着冷静，联系书本理论知识积极地思考，实在解决不了可以请教同学或指导老师。虽然在制作过程中不可避免地遇到很多问题，但是最后还是在老师以及同学的帮助下圆满解决了这些问题，实现了整个系统设计与最后调试，相关指标达到期望的要求，很好地完成了本次设计任务。经过四年学习的积累，在已经掌握相关专业方面知识及其它各方面知识的情况下，我认真严肃的完成了我的毕业设计。从得到题目到查找资料，从对题目的研究设定到PCB电路板的制作，从电路板的调试到失败后再一次全部重新开始,,,,在这一个充满挑战伴随挫折，充满热情伴随打击的过程中，我感触颇深，它已不仅是一个对我四年学习知识情况和我的应用动手能力的检验，而且还是对我的钻研精神，面对困难的心态，做事的毅力和耐心的考验。我在这个过程中深刻的感受到了做毕业设计的意义所在，和我一样真正投入了身心去做的人也一定会有同样的感触。本课题的重点、难点是（1）初步接触温度传感器，要对传感器的原理、结构、应用等各方面从头开始琢磨（2）考虑从非电量信号到电量信号的电路实现原理以及与单片机的接口（3）熟悉拉RS232C串口编程的技术（4）考究调整电路的实现过程以及怎么样通过单片机来间接的控制。通过做本课题，我了解并掌握了传感器的基本理论知识，更深入的掌握单片机的开发应用和PC编程控制。为以后从事单片机软硬件产品的设计开发、PC软件开发打下了良好的基础，树立独立从事产品研发的信心，并在这种能力上得到了比较充分的锻炼。谢辞在本次毕业设计中，我得到了指导老师陈紫强的热心指导。自始至终关心督促毕业设计进程和进度。帮助解决毕业设计中遇到的许多问题。还不断向我们传授分析问题和解决问题的办法，并指出了正确的努力方向，使我在毕设过程中少走很多弯路。同时，他还提供给我们专门的各种设备及场所，在调试过程中能够有充足的时间。在这里非常感谢赵老师的指导和帮助，并致以诚挚的谢意同时，身边的同学给了我许多的帮助。在此，我向身边关心我的同学致以诚挚的谢意另外，系里的领导和老师也给了我们必要的指导，我也向系和年级的领导们表示衷心的感谢最后感谢学院对我这几年的培养。参考文献1何立民.单片机应用系统设计系统配置与接口技术M.北京北京航空航天大学，1990.2李晓荃.单片机原理与应用M.北京电子工业出版社，2000.3刘和平.单片机原理及应用M.重庆重庆大学出版社，2002.4徐爱钧.单片机高级语言C51应用程序设计M.北京电子工业出版社，2002.5谢自美.电子线路设计.实验.测试第二版M.武汉华中科技大学出版社，2000.6江国强.现代数字逻辑电路.北京电子工业出版社，2002.7张勇.PROTEL99SE电路设计技术入门与应用第一版.北京电子工业出版社，2002.8樊昌信.通信原理第五版M.北京国防工业出版社,2001.9Richardc.Dorf.modernconctrolsystermM.BEIJINGSciencePublishingHouse，2002.10DonaldA.Neamen.ElectroniccircuitanalysisanddesignM.TsinghuaUniversityPressandSpringerVerlag.2002.附录1（1）本设计使用的单片机程序如下include//voidINIT{ADCON10X07;TRISC0X80;TRISB0X00;TRISD0X00;RD10;RD00;TRISA0X0f;TRISE0X00;}//includeincludeinit.hincludeproc.h//extext//voidmain{//初始化INIT;fordelay65536;delay0;temph0x35;templ0x30;do{PROCDIANPIN;RC00;RC10;}while1;}includeincludetranpc.h//unionadres{inty1;unsignedcharadre2;}exext//voidPROCDIANPIN{ADCON00X89;ADCON10X84;ADIF0;ADGO1;fordelay0x8delay0;whileADIF0{}ADIF0;adresult.adre0ADRESL;adresult.adre1ADRESH;ifadresult.y10xD9{temp0x10;fory0x204;adresult.y1temph{ifa0xffRD11;elseRD10;}elseif}include//unsignedchartxbuf5;unsignedcharrxbuf5;exunsignedchars_uart_unsignedcharrx_lo_//voidTXPCunsignedcharbyte//9600b/s{RC60;//startbitfors_uart_buf0;s_uart_buf0;i{ifRC70fordelay65535;delay0;delay{ifRC70}}ifRC71{}fori0;i5;i{rxbufiRXPC;ifrxbufi0x21}}
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毕业设计196温度监控系统的设计资料,电器电子毕业设计论文
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