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绘制数显温度计电路图及PCB设计方法

作者:时间:2013-01-23来源:网络收藏
一般情况下,我们要从外界感应温度,关键是温度传感器,在这里用LM35完成,获取了外界的温度值之后,需要一定的显示装置加以显示。当前流行的方法是通过A/D转换器将模拟量转化为数字量,在这里用ICL7107完成。再通过LED或LCD显示出来。下面介绍的是以双共阳数码管(LED)显示的。

绘制数显方法,需要注意的问题

我们要想成功的设计一个的PCB图,大致要经过以下步骤:首先学会绘制温度计的原理图。绘制原理图时要知道需要那些元件,库中没有的或很难找到的元器件,第一小步,我们必须要建立一个元件库(Sch.Lib)以满足设计需要,在制作元件时我们应该把多个元件放在一个库中以方便调用,必要时还要在库文件中对元器件进行说明可以在Browse Schlib中的Components中选中元件,再在Description中进行相应的描述(Description、Footprint、default Designator、Sheet part Filename)。在制作元件时我们必须注意一些小问题,例如:在制作TL431元件符号时引脚没有放置在栅格上,调到原理图时不能正常连接导线,在引脚上不能生存节点。此时我们可以在制作窗口中单击鼠标右键选中Doument options,在弹出的library Editor Workespace对话框中对Gird选项中的Snap、Visibie进行设置。在制作元件时也要讲究技巧例如:借助已有的元件库中的类似元件,将其拷贝到自己制作库中稍作修改。在制作集成芯片Icl7107、Icl7660、S-DSP,必须注意每个引脚的属性,须认真逐个的设置,以免在原理图中出现错误连接导致在调试时将芯片烧坏。第二小步,将要用到的元件调到原理图中进行连接,在连接的过程中要注意总线的连接,总线只是示意性电气连接,而真正表示连接是网络标号。因此在用到总线时必须放置网络标号。第三小步,连接好后,我们必须进行ERC、Reports/Bill of material、Create netlist操作。电器规则检查,以纠正中的电路错误。进行元件报表查看电路图的元件信息。创建网络表为做PCB绘制做准备。设计好的原理图主要由以下几个部分组成。

数显温度计的原理图如下:

第二大步完成PCB制作。制作PCB的第一步,确定板框物理尺寸、布线尺寸和需要的各个板层,可以通过向导来完成。第二步,定义好PCB之后,调用菜单栏命令Design/Load Nets将元件调入PCB中,在放置元件时,需要注意的是不同的元件需要放置在不同的板层,例如放置名字(拼音)在BottomLayer层,且水平镜像,不能用汉字。第三步,选择跳线的过孔形式。第四步,选择元件形式和焊盘间通过的铜膜线数,调用菜单栏命令Design/Rules进行设置。第四步,走线参数设置。第五步,连接好PCB后需要进行设计规则检查,调用菜单栏命令Tools/Designs Rules Check.可完成,这样可以避免设计错误和电气错误。

PCB图的打印、转印与敷铜板的腐蚀加工与问题。

1. 用激光打印机打印PCB图到热转印纸(用热转印纸制作PCB)

在开始菜单中添加打印机

根据添加打印机向导一步步做下去(当无实际打印机连接时,任选一种打印机即可)

PCB图打印设置:窗口切换到欲打印的PCB图,在File下,选择Print/Preview,在Explorer下显示了一个后缀为PPC格式的文档,即打印文档: Preview PCBPPC,将管理器切换到Browse PCBPrint,选择需要打印的层进行设置:底层打印图形的设置在Layers栏 将MultiLayer移到最上层

n在Options栏勾选Show Holes

n在Color Set栏 选择Black White(黑白图形)

在设计PCB图时,在Bottom Layer层放置“String”,在其中写上自己的名字(汉语拼音)、设计日期。名字、日期要水平镜像放置。设置好后,打印到热转印纸上的底层图形。

2.下料:按尺寸剪切敷铜板,并用细砂纸打磨光,清洁

3.将打印的PCB底层图用热转印机转印到敷铜板上

4.修板:

用快干漆将少量没有印好的线条修补好

5.腐蚀:将印好了电路板图的敷铜板放入三氯化铁溶液中腐蚀。溶液浓度高、温度高则腐蚀速度快,但浓度和温度要合适。腐蚀时间要掌握好。

6.清洗、晾干

7.钻孔

选择直径合适的钻头:集成电路引脚及一般电阻、电容用0.8mm直径的钻头,如有元件引脚较粗,可以根据测量值,换相应大些直径的钻头。钻孔过程中,钻头尽量插入夹具深一些,并且夹具要拧紧。

8.除去铜膜上的油墨

用有机溶剂(酒精、香蕉水、丙酮等)擦除覆盖在铜膜线上的油墨,没有上述溶剂时,也可以用砂纸擦除。

9.打磨并检查电路板

除去油墨后,用较细的砂纸将铜膜线打磨光亮。打磨越好,越好焊接。不过不可打磨过度,以免铜膜厚度损耗过多。打磨后,用面巾纸清洁干净。

检查电路板:用万用表检查PCB上线条间有无短路、断路。有短路要割断,有断路要搭上焊锡,将其连接好。

10.上助焊剂

将松香溶于无水酒精中制作成助焊剂待用。注意助焊剂的浓度要合适。过浓,干燥后不光亮,过稀,助焊性能较差。

用毛刷将酒精松香焊剂均匀地涂在清洁后的PCB板,涂刷时,将PCB板垂直放置,以免焊剂堵塞钻孔。涂刷一遍即可,涂刷次数过多容易起皱纹,不光亮。

将涂刷酒精松香焊剂的PCB放置在阳光下凉干或自然凉干。ICL7107为十进制双积分式3位半模数转换器,精度为±2LSB(最低有效位),当其典型基准电压分别为100.0 mV和1000 mV,并选用对应的外围电路积分电阻、积分电容时,可构成满度量程为200 mV和 2000 mV 2种电 路。

ICL7107的输出显示数字N,输入电压,基准电压 VREF的关系为:

N = 1000×

式中N仅为输出显示数字值,其小数点位置需要另行设置。显然,当基准电压VREF小于其典型基准电压(100.0 mV和 1000 mV)时 ,输出显示数字N 将被扩大;而基准电压VREF大于其典型基准电压 (100.0 mV和 1 000 mV)时,输出显示数字N将被缩小。

ICL7107芯片工作原理分析

ICL7107集成电路内部有模拟和数字电路2部分。模拟电路由转换开关和运放等组成,以实现信号采样和积分,它采用差动输入,输入阻抗1O10Ω。数字电路由计数器、锁存器、控制逻辑和显示译码器组成。输入的模拟信号电压值首先转换成一个与之成正比的时间宽度信号,然后在这个时间宽度里对固定频率的时钟脉冲进行计数,则计数结果就是正比于输入模拟信号的数字,最后进行数字的锁存和译码显示。转换周期分为3个阶段:自动稳零(AZ)阶段、信号积分(INT)阶段、反积分(DE)阶段,其时间分别为:

(1)自动稳零阶段(AZ)

TAZ =1O00×TCL-(2000×TCL -1000×TCL ×lN/VREF

(2)信号积分阶段(INT)

对输入模拟信号进行积分,时间是固定的:TINT= l000×TCL

(3)反积分(DE)阶段

这个阶段是实现对与输入信号极性相反的参考电压VREF进行积分,反相积分的最大时间为: T(DE)MAX =2000×TCL
从反积分开始到积分器输出回到模拟公共端(C00M0N)电压 VCOM的时间正比于输入模拟电压的大小,其数字读数为:

N = 1000×

在反积分期的输入时钟脉冲数最大值是 2000,当等于或超过 2000时溢出,当不足2000时,只要反相积分期结束,即转入自动稳零期。综上,A/D转换的 3个阶段共需 4000个TCL时钟周期,因为振荡周期 4分频 TCL,所以整个转换时间为 16000个Tosc(振荡周期)。

元器件的装配与调试

采用试验的方法

37脚的TEST端与l脚短接,表头应显示-188.8。这时可检查显示是否缺笔画。如有,大多是引脚、连线虚焊。

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关键词: 温度计 电路图 PCB设计
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