小型單片機(jī)供電電路綜述

1、小型單片機(jī)供電電路一. 前言二. 方案分析三. 繪制原理圖四. 電路仿真五. 封裝六. 設(shè)計(jì)PCB板七. 電路調(diào)試及遇到的問(wèn)題八. 心得體會(huì)九. 元器件清單 十.致謝、八 、亠一、刖言隨著電子工業(yè)的快速發(fā)展，電路設(shè)計(jì)自動(dòng)化（EDA）在設(shè)計(jì)中的比重越來(lái)越大，過(guò)去需要手工制作的線路圖、線路板設(shè)計(jì)在EDA的幫助下變得十分簡(jiǎn)單。隨著電子工業(yè)的發(fā)展，大規(guī)模、超大規(guī)模集成電 路的使用使得電路板走線越來(lái)越復(fù)雜，早期的EDA無(wú)法滿足客戶需求，因此電子線路CAD應(yīng)運(yùn)而生。奧騰公司的AD系列CAD軟件因 其操作簡(jiǎn)單、易學(xué)易懂和功能強(qiáng)大等優(yōu)勢(shì)逐漸成為了主流CAD設(shè)計(jì)輔助軟件。二、方案分析1整體思路該電路主要作用是為

2、單片機(jī)提供+5V和+3.3V穩(wěn)壓電源。電路 的輸入由4節(jié)1.5V干電池串聯(lián)提供6V的電壓，接到7805的輸入端， 7805輸出5V穩(wěn)壓電壓，將7805輸出接到SPX1117的輸入端，使其 輸出3.3V穩(wěn)壓電源。2電路分析輸入電壓大約為6V，由4節(jié)干電池提供。為了防止電流回流燒 壞電池，在電池正極輸出端接一個(gè)正向?qū)ǘO管，以保護(hù)電池。在 二極管后接一個(gè)開(kāi)關(guān)，控制電路的開(kāi)啟或關(guān)閉。由于電池提供的電流 不穩(wěn)定，故在7805輸入端前濾波網(wǎng)絡(luò)。濾波網(wǎng)絡(luò)由兩個(gè)電容并聯(lián)而 成，由仿真分析得到一個(gè)是100uF的電解電容，另一個(gè)是0.1uF的瓷片電容。為了使電壓進(jìn)一步穩(wěn)定，在 7805輸出端，接后置濾波網(wǎng)絡(luò),

3、 即并聯(lián)一個(gè)0.1uF的瓷片電容。為了顯示電路的工作狀態(tài)，在后置濾 波網(wǎng)絡(luò)后并聯(lián)一個(gè)發(fā)光二極管，發(fā)光二極管接一個(gè)1K Q電阻接地。輸出端p4,p5,p6接引線卡槽，輸出端p8,p9,p10接排針，作為輸出可 外接單片機(jī)輸入。7805的輸出端和地之間并接一個(gè)芯片 SPX1117, 為了保護(hù)該芯片，在其輸入端前接一個(gè)二極管。在芯片輸出端和地之 間接排針，輸出電壓為3.3V，可作為單片機(jī)供電電源。三、繪制原理圖原理圖如下：1.創(chuàng)建一個(gè)新項(xiàng)目單擊File按鈕，New子面板中單擊 Blank Proect選項(xiàng)，創(chuàng) 建一個(gè)新項(xiàng)目后，執(zhí)行菜單命令 FileSave Project As。2. 創(chuàng)建一張新的原

4、理圖圖紙?jiān)O(shè)置圖紙的大小、樣式及風(fēng)格等3. 添加或刪除組件庫(kù)4. 查找組件執(zhí)行DesignBrowse Library,打開(kāi)組件管理器面板，點(diǎn)擊 Search按鈕，查找組件7805在哪個(gè)庫(kù)中，按照此方法繼續(xù)查 找SPX1117及電路中的元器件。5. 在原理圖中放置組件執(zhí)行菜單命令ViewFit Document,然后選中EN7805D,雙 擊組件名，光標(biāo)變成十字型，游標(biāo)上懸浮著一個(gè)7805芯片的輪廓，在當(dāng)前窗口移動(dòng)光標(biāo)到原理圖中放置組件的合適位 置，單擊組件。6. 設(shè)置組件的屬性7. 導(dǎo)線及網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)8. 放置電源和接地符號(hào)9. 制作電路的10 口10. 編譯項(xiàng)目就是在設(shè)計(jì)文文件中檢查原理圖的電氣

5、規(guī)則錯(cuò)誤。四、電路仿真1. 仿真目的：設(shè)計(jì)電路原理圖之前，有時(shí)候會(huì)對(duì)某一部分 電路設(shè)計(jì)并不十分確定，因此需要通過(guò)電路仿真來(lái)驗(yàn)證。還 可以用于確定電路中某些重要器件參數(shù)。2. 仿真步驟：（1）建立PCB工程文件及原理圖文件，裝載與電路仿 真相關(guān)的元件庫(kù)。（2）在電路上放置仿真元器件（該元件必須帶有仿真模型）（3）繪制電路仿真圖，在仿真電路中添加仿真電源和 激勵(lì)源，設(shè)置仿真節(jié)點(diǎn)及電路的初始狀態(tài)，對(duì)仿真電路原理 圖進(jìn)行ERC檢查，以糾正錯(cuò)誤。（4）設(shè)置仿真分析的參數(shù)，運(yùn)行仿真得到仿真結(jié)果， 修改仿真參數(shù)或更換元器件，重復(fù)以上步驟，直至獲得滿意 結(jié)果。3仿真結(jié)果各器件選擇符合設(shè)計(jì)要求，器件間連接正確五

6、、封裝Descriptio nFootpri ntComme ntLibRefCapacitor:CAPPR5-5x5104Cap2CapacitorCAPPR7.5-16x35100uCap2TypicalINFRAREDGaAs LEDCAPPR5-5x5LED0LED0Default DiodeAXIAL-0.3DiodeDiodeHeader, 2-Pi nHDR1X2輸出3MHDR1X2 1Header, 2-Pi nHDR1X2 - duplicate輸出4MHDR1X2Header, 2-Pi nHDR1X2 - duplicate輸出5MHDR1X2Header, 2-Pi n

7、HDR1X2 - duplicate輸出6MHDR1X2Header, 2-Pi n:HDR1X2 - duplicate3.3VMHDR1X2 :Header, 2-Pi nHDR1X8排針3MHDR1X2Header, 2-Pi nHDR1X8排針2MHDR1X2Header, 2-Pi n:HDR1X8排針1MHDR1X2 :ResistorAXIAL-0.31kRes2SwitchHDR2X3 CENSW DPDTSW DPDTTO-220AB78057805SOT223SPX1117SPX1117六、設(shè)計(jì)PCB板1設(shè)計(jì)步驟:(1)新建PCB設(shè)計(jì)文檔在工作版面中單擊 PCB File選

8、項(xiàng)，創(chuàng)建一份空白的 PCB 圖紙，系統(tǒng)自動(dòng)把該 PCB圖紙加入當(dāng)前的設(shè)計(jì)文檔中選擇 Add New to Project-PCB 就在工程中新添加一個(gè) PCB文件。(2) PCB電路板編輯環(huán)境在使用PCB設(shè)計(jì)向?qū)нM(jìn)行PCB檔的創(chuàng)建后，啟動(dòng)了 PCB 板編輯器。分為過(guò)孔、銅膜導(dǎo)線。(3) PCB圖紙基本設(shè)置和組件放置定義布線板層和非電層： Add Layer按鈕，用于當(dāng)前設(shè) 計(jì)的PCB板中增加一層中間層。 Add Plane按鈕，用于當(dāng)前 設(shè)計(jì)的PCB板中增加一層內(nèi)層。PCB圖使用環(huán)境設(shè)置和柵格設(shè)置：在主菜單欄中執(zhí)行命令 DesignBoard Options組件屬性設(shè)置：在組件未放置的情況下，

9、按下Tab鍵，將會(huì)彈出組件屬性對(duì)話框。對(duì)于已放好的組件，可直接雙擊 該組件。(4) 生成網(wǎng)表和更新 PCB板網(wǎng)表的生成：雙擊文件工作面板中對(duì)應(yīng)的 SCH原理文 件，打開(kāi)要?jiǎng)?chuàng)建網(wǎng)表的原理圖文件，執(zhí)行主菜單命令 DesignNetlistProtel 。Protei的網(wǎng)表格式：由兩部分組成，一部分是組件的定義，一部分是網(wǎng)絡(luò)的定義更新PCB板：在SCH原理圖編輯環(huán)境下， 先打開(kāi)文件， 執(zhí)行主菜單命令 DesignUpdate PCB CLOCK.PCBDOC。（5）組件布局組件自動(dòng)布局：在 PCB編輯環(huán)境下，執(zhí)行主菜單命令ToolComponentPlacementAuto Placer.組件手動(dòng)布

10、局：在系統(tǒng)自動(dòng)布局后，手動(dòng)對(duì)組件進(jìn)行調(diào) 整，自動(dòng)布局功能，直接進(jìn)入組件的手工布置。使用左鍵選 中組件后拖動(dòng)。（6）布線規(guī)則設(shè)置在PCB電路板編輯環(huán)境下，執(zhí)行主菜單命令 DesignRules就彈出設(shè)計(jì)規(guī)則和約束對(duì)話框。（7）自動(dòng)布線和手動(dòng)布線自動(dòng)布線：在 PCB操作接口下，執(zhí)行主菜單命令A(yù)utoRouteSetup會(huì)彈出布線設(shè)置的對(duì)話框。手動(dòng)布線：可直接打開(kāi)Place菜單，手動(dòng)布線包括放置圓弧導(dǎo)線、放置導(dǎo)線、放置文字、放置焊盤等。（8）PCB與原理圖的相互更新由SCH原理圖更新PCB :在原理圖編輯環(huán)境下，執(zhí)行 主菜單命令 DesignUpdate PCB PCB2.PCBDOC。由PCB更新

11、原理圖：與上種方法相同。（9）PCB驗(yàn)證和錯(cuò)誤檢查設(shè)計(jì)規(guī)則檢查 DRC、生成檢查報(bào)告、多層板概念等。（10）放置坐標(biāo)指示可以顯示PCB板上任何一點(diǎn)的坐標(biāo)位置。（11）距離標(biāo)注先將PCB電路板切換到Keep-out Layer層，然后從主 菜單執(zhí)行命令PlaceDimensionDimension,進(jìn)入狀態(tài)后，鼠標(biāo) 變成十字游標(biāo)狀，將其移到合適位置單擊鼠標(biāo)放置起點(diǎn)位 置，然后在放置終點(diǎn)位置，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)顯示當(dāng)前兩點(diǎn)間的距 離。（12）敷銅將電路板上沒(méi)有布線的空白區(qū)間鋪滿銅膜，以便于電 路板能更好的抵抗外部信號(hào)的干擾。（13）放置文字所有的文字都放置在絲印層上。單擊組件放置工具欄 中的Place S

12、tring按鈕，選中放置后，將鼠標(biāo)移動(dòng)到合適位置 就可以放置文字。（14）放置過(guò)孔用于是同板層之間導(dǎo)線的連接，執(zhí)行主菜單命令PlaceVia。（15）放置焊盤執(zhí)行主菜單命令PlacePad,放置焊盤結(jié)束后，設(shè)置焊盤 的屬性。對(duì)于已經(jīng)放置好的焊盤，直接雙擊。2.PCB板仿真圖：BOTTOM LAYER2U2D2Pl01 C2PIO P9C3Cl 七ODprP5P4o ooooooSIoocV1D3ulZTOP LAYERSIU2D2OPl01C2ClPIOP9P8OD+ O 口 +七、電路調(diào)試及遇到的問(wèn)題1. 電壓穩(wěn)壓芯片的選擇常用3.3v穩(wěn)壓芯片有 AMS1117 SPX1117, 5v穩(wěn)壓芯

13、片有7805等。為了方便采購(gòu)， 針 對(duì)供應(yīng)商的庫(kù)存與價(jià)格，故選擇st公司的7805與Sipex公司的SPX1117芯片。2. LED封裝問(wèn)題在設(shè)計(jì)時(shí)，發(fā)光二極管選擇的是5mm通用直插封裝，但板子發(fā)下來(lái)時(shí)，發(fā)現(xiàn)發(fā)光二極管的負(fù)極未鉆孔。初步分析認(rèn)為是導(dǎo)線安放的問(wèn)題，使得鉆銃機(jī)忽略了鉆孔。八、心得體會(huì)通過(guò)本次CAD設(shè)計(jì)，我掌握了電路設(shè)計(jì)、版圖輸出、設(shè)計(jì)仿真等一系列實(shí)用技術(shù)。 體會(huì)了學(xué)以致用、突出自己勞動(dòng)成果的喜悅心情，從中發(fā)現(xiàn)自己平時(shí)學(xué)習(xí)的不足和薄弱環(huán) 節(jié)，從而加以彌補(bǔ)。本次CAD課程設(shè)計(jì)結(jié)束了，在這次的課程設(shè)計(jì)中不僅檢驗(yàn)了我所學(xué)習(xí)的知識(shí)，也培 養(yǎng)了我如何去把握一件事情，如何去做一件事情，又如何完成一件事情。在設(shè)計(jì)過(guò)程中， 與同學(xué)分工設(shè)計(jì)，和同學(xué)們相互探討，相互學(xué)習(xí)，相互監(jiān)督。學(xué)會(huì)了合作，學(xué)會(huì)了運(yùn)籌帷 幄，學(xué)會(huì)了寬容，學(xué)會(huì)了理解，也學(xué)會(huì)了做人與處世。課程設(shè)計(jì)是我們專業(yè)課程知識(shí)綜合應(yīng)用的實(shí)踐訓(xùn)練，著是我們邁向社會(huì)，從事職業(yè)工作前一個(gè)