用ASM117-5V電源供電L298N驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) Altium課程設(shè)計(jì)報(bào)告

ID:407276 · 發(fā)表于 2018-11-30 16:42

Altium Designer課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)

主要內(nèi)容：

根據(jù)設(shè)計(jì)要求，運(yùn)用Altium Designer軟件，在工程項(xiàng)目里建立并自行畫(huà)出用AMS117-5V電源供電L298N驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的電路原理圖和PCB布線圖以及做出實(shí)物。并有相關(guān)的畫(huà)圖及制板過(guò)程。

基本要求：

在Altium Designer軟件的操作系統(tǒng)下，繪制并完成“用AMS117-5V電源供電L298N驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)”的電路；
對(duì)PCB圖進(jìn)行實(shí)際的腐蝕、鉆孔和元器件的焊接等，做出實(shí)現(xiàn)功能的實(shí)物。

1 任務(wù)和要求

1.1課程設(shè)計(jì)目的

1.2任務(wù)和要求

2 用AMS117-5V電源供電L298N驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)主要電路功能分析

2.1 主板電路

2.2 晶振電路

2.3 復(fù)位電路

2.4 AMS117-5V電源電路

2.5 L298N驅(qū)動(dòng)電路

2.6 按鍵電路

2.7 蜂鳴器電路

3 電路原理圖和PCB圖的繪制過(guò)程

3.1 建立工程文件

3.2 制作原理圖庫(kù)

3.3 制作封裝庫(kù)

3.4 添加封裝

3.5 繪制原理圖

3.6 生成PCB并手工布線

3.6.1 生成PCB

3.6.2 手工布線

4 PCB板制作過(guò)程

4.1 電路檢查

4.2 對(duì)PCB板進(jìn)行熱轉(zhuǎn)印

4.3 制成實(shí)物

5 生成報(bào)表

6 總結(jié)

參考文獻(xiàn)

1 任務(wù)和要求

1.1課程設(shè)計(jì)目的

1）熟悉Altium Designer軟件的界面；

2）掌握并能熟練運(yùn)用Altium Designer軟件制作元件庫(kù)；

3）掌握并熟練運(yùn)用Altium Designer軟件設(shè)計(jì)電路原理圖及PCB板布線。

1.2任務(wù)和要求

1）按學(xué)校規(guī)定的格式編寫(xiě)設(shè)計(jì)論文。

2）論文主要內(nèi)容有：①課題名稱。②設(shè)計(jì)任務(wù)和要求。③altium designer軟件應(yīng)用以及仿真結(jié)果、畫(huà)出pcb板。④收獲體會(huì)、存在問(wèn)題和進(jìn)一步的改進(jìn)意見(jiàn)等。

3）了解原理圖設(shè)計(jì)基礎(chǔ)、學(xué)習(xí) Altium Designer 軟件的功能及使用方法。

4）掌握繪制原理圖的各種工具、利用軟件繪制原理圖，掌握編輯元器件的方法構(gòu)造原理圖元件庫(kù)。

5）熟練掌握手工繪制電路版的方法，掌握繪制編輯元件封裝圖的方法，自己構(gòu)造印制板元件庫(kù)。

2 用AMS117-5V電源供電L298N驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)主要電路功能分析

2.1 主板電路

本課設(shè)主板電路以STC89C52RC芯片為主，也可以用89系列芯片代替使用。它是連接ASM1117-5V電路供電系統(tǒng)和L298N驅(qū)動(dòng)模塊等其它電路模塊的樞紐與控制中樞。如圖2.1.1所示：

2.1.1 主板電路

2.2 晶振電路

主板芯片上的管腳：XTAL1（19管腳）：芯片內(nèi)部振蕩電路輸入端。XTAL2（18管腳）：芯片內(nèi)部振蕩電路輸出端。XTAL1和XTAL2是獨(dú)立的輸入和輸出反相放大器，它們可以被配置為使用石英晶振的片內(nèi)振蕩器，或者是器件直接由外部時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)。晶振電路還是程序燒入主板芯片所必不可少的一部分。如圖2.2.1所示：

2.2.1 晶振電路

2.3 復(fù)位電路

復(fù)位電路的復(fù)位引腳RST（第9管腳）出現(xiàn)2個(gè)機(jī)器周期以上的高電平時(shí)，系統(tǒng)就執(zhí)行復(fù)位操作。如果RST持續(xù)為高電平，系統(tǒng)就處于循環(huán)復(fù)位狀態(tài)。復(fù)位操作通常有兩種基本形式：上電自動(dòng)復(fù)位和開(kāi)關(guān)復(fù)位。如圖2.3.1所示：

圖2.3.1 復(fù)位電路

2.4 AMS117-5V電源電路

本電路是把外界輸入的6V直流電源經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換，輸出比較穩(wěn)定的5V電源供電系統(tǒng)，使本課程設(shè)計(jì)的主板芯片能正常的進(jìn)行功能運(yùn)行，同時(shí)也為L(zhǎng)298N驅(qū)動(dòng)電路的芯片運(yùn)行提供了電源。如圖2.4.1所示：

圖2.4.1 AMS117-5V電源電路

2.5 L298N驅(qū)動(dòng)電路

L298N驅(qū)動(dòng)芯片具有體積小，可靠性安全性高，抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，適合控制智能小車類的運(yùn)動(dòng)，通過(guò)編程可以實(shí)現(xiàn)控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)。且有較大的電流驅(qū)動(dòng)能力，連接方便簡(jiǎn)單。如圖2.5.1所示：

圖2.5.1 L298N驅(qū)動(dòng)電路

2.6 按鍵電路

在本課程設(shè)計(jì)中，按鍵電路中的4個(gè)按鍵主要功能是提供編程時(shí)調(diào)試用，簡(jiǎn)單的判斷程序的正確性。按鍵的“拉低”電源作用還可以作為外來(lái)信號(hào)的一種方式，為編程的更好調(diào)試提供了很好的途徑。如圖2.6.1所示：

圖2.6.1 按鍵電路

2.7 蜂鳴器電路

它是主板芯片通過(guò)1K的上拉電阻給NPN三極管的基極一個(gè)“低電壓”，是三極管導(dǎo)通，同時(shí)成功啟動(dòng)蜂鳴器蜂鳴。如圖2.7.1所示：

圖2.7.1 蜂鳴器電路

3 電路原理圖和PCB圖的繪制過(guò)程

3.1 建立工程文件

先建立PCB工程，再在它的目錄下建立原理圖文件和PCB文件。通過(guò)個(gè)人的經(jīng)驗(yàn)，這時(shí)候最好要先保存它們到我們常用的路徑。具體如下：

1）新建工作空間—File>>New>>Design Workspace ；（此步驟可以省略）

2）新建工程—File>>New>>Project>>PCB Project；

3）新建原理圖文件—File>>New>Schematic；

4）新建PCB文件—File>>New>>Project>>PCB。

建成的工程文件如圖3.1.1所示：

圖3.1.1 新建的工程文件圖

3.2 制作原理圖庫(kù)

此過(guò)程是把我們所要畫(huà)的原理圖中所需要的各種元器件的原理圖庫(kù)建立，并保存。我們一般是以各元器件的符號(hào)位準(zhǔn)來(lái)進(jìn)行畫(huà)圖，這是一種良好的習(xí)慣也為以后的再次調(diào)用提供方便。

1）新建原理圖庫(kù)—在新建的工程用AMS117-5V電源供電L298N驅(qū)動(dòng)系統(tǒng).PrjPCB處單擊右鍵>>Add New to Project >> Schematic Library；

2）制作新元器件原理圖—Tools>>New Component（在命名完后就可以進(jìn)行制作）。

繪制的新元件蜂鳴器原理圖如圖3.2.2所示：

圖3.2.1 蜂鳴器原理圖

3.3 制作封裝庫(kù)

把建好的“原件庫(kù)”添加到工程中。這時(shí)工程中有兩個(gè)庫(kù)，一個(gè)包含原件的軟件自帶庫(kù)，一個(gè)我們自己的庫(kù)。打開(kāi)庫(kù)，雙擊原件，即可把原件依次添加到操作界面里。然后我們把原件用線連接起來(lái)。注意當(dāng)原件較多時(shí)，我們可以用網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)的方法來(lái)代替。這個(gè)過(guò)程是根據(jù)實(shí)際的各元器件的尺寸大小來(lái)進(jìn)行制作。

1）新建封裝庫(kù)—在新建的工程用AMS117-5V電源供電L298N驅(qū)動(dòng)系統(tǒng).PrjPCB單擊右鍵>>Add New to Project >> PCB Library；

2）制作新元器件封裝庫(kù)—Tools>>Component Wizard。

繪制的新元件蜂鳴器的封裝圖如圖3.3.1所示：

圖3.3.1 蜂鳴器封裝圖

3.4 添加封裝

我們把原理圖庫(kù)中的元器件和對(duì)應(yīng)的封裝庫(kù)中的封裝進(jìn)行封裝。值得注意的是，封裝庫(kù)中的封裝是可以重復(fù)使用的。

添加封裝—Tools>>Model Manager>>選中所需封裝元器件名稱>>Add Footprint>>把封裝庫(kù)中相應(yīng)的封裝找到并確認(rèn)。

蜂鳴器的原理圖添加封裝如圖3.4.1所示：

圖3.4.1 原理圖蜂鳴器添加封裝

3.5 繪制原理圖

在完成前面的步驟后，我們就可以在Schmatic圖中進(jìn)行原理圖的繪制。主要根據(jù)實(shí)際的電路圖來(lái)進(jìn)行。繪制好后還要進(jìn)行錯(cuò)誤的檢索，在根據(jù)錯(cuò)誤的信息進(jìn)行糾錯(cuò)，直至沒(méi)有錯(cuò)誤的信息。

1）電路原理圖檢錯(cuò)—Project>>Compile Document用AMS117-5V電源供電L298N驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。

原理圖如圖3.5.1所示：

圖3.5.1

用AMS1117-5V電源供電L298N驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)電路原理圖

3.6 生成PCB并手工布線

3.6.1 生成PCB

在繪制好原理圖后，就可以生成PCB，并對(duì)生成后的PCB進(jìn)行布局和布線。當(dāng)然，在布局或布線前要先設(shè)置規(guī)則。本課程設(shè)計(jì)的布線原則是以實(shí)際單層板的制作工藝為基礎(chǔ)進(jìn)行的，是在Bottem Player單層板為基礎(chǔ)的布線，輔之以“紅色”的跳線。這些都是為了實(shí)際的制作限制和需求所考慮。

1）生成PCB—Design>>Update PCB to Documentt用AMS117-5V電源供電L298N驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。

由原理圖生成的PCB圖如圖3.6.1所示：

圖3.6.1 生成PCB圖

3.6.2 手工布線

從電路原理圖將元件全部導(dǎo)入到PCB板后，在手工布線前要進(jìn)行兩個(gè)操作，一個(gè)是設(shè)置規(guī)則，另一個(gè)是對(duì)生成的元件進(jìn)行布局。在這兩個(gè)操作結(jié)束后，就是對(duì)PCB進(jìn)行手工布線。

1）設(shè)置規(guī)則—Design>>Rules>>(此時(shí)，要進(jìn)行以下幾個(gè)操作)

①設(shè)置空隙（線孔距離）—>>Electrical>>Clearence(空隙在本設(shè)計(jì)中統(tǒng)一為20mil)；如圖3.6.2所示。

②設(shè)置線寬—>>Routing>>Width>>(本課程設(shè)計(jì)主要設(shè)置VCC、GND和普通線寬，本設(shè)計(jì)中線寬分別為20mil和50mil)；如圖3.6.3所示。

③設(shè)置焊盤(pán)大小—>>Routing>>Routing Via Style>>RoutingVias(本課程設(shè)計(jì)焊盤(pán)內(nèi)徑為40mil，外徑為80mil)；如圖3.6.4所示。

圖3.6.2 設(shè)置空隙圖

圖3.6.3 設(shè)置線寬圖

圖3.6.4 設(shè)置焊盤(pán)大小圖

設(shè)置完規(guī)則后，要根據(jù)各個(gè)功能模塊電路把同一個(gè)功能模塊的元件放在一起進(jìn)行布局。如圖3.6.5所示。

圖3.6.5 PCB布局圖

3）在設(shè)置規(guī)則和布局完成后，就是對(duì)各元件間的聯(lián)系進(jìn)行布線，并注意隨時(shí)調(diào)整元件的擺放位置。還要考慮到實(shí)際元件的立體封裝等其它因素對(duì)布局的影響，這點(diǎn)至關(guān)重要！例如，在本課程設(shè)計(jì)中，L298N驅(qū)動(dòng)芯片在實(shí)際工作的時(shí)候會(huì)容易產(chǎn)生大量的熱，為了保護(hù)它，我們要給它安裝一個(gè)散熱片。所以此時(shí)我們的封裝不能只是原來(lái)L298N的封裝大小，而是還要考慮散熱片的封裝。本課程設(shè)計(jì)最終的PCB布線圖如圖3.6.6所示.

圖3.6.2 用AMS1117-5V電源供電L298N驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)PCB

4 PCB板制作過(guò)程

4.1 電路檢查

在實(shí)際制作PCB板前要進(jìn)行電路檢查，具體的操作步驟如下：

電路檢查—Tools>> Designer Rule Checker>>Run Designer Rule Checker。

在進(jìn)行完上面的操作后，便可以得出電路的檢查結(jié)果。結(jié)果如圖4.1.2所示。

圖4.1.2 電路檢查結(jié)果圖

4.2 對(duì)PCB板進(jìn)行熱轉(zhuǎn)印

在熱轉(zhuǎn)印前要先在一張油紙上用碳粉機(jī)打印出我們畫(huà)的PCB圖，然后把它整齊的包裹在覆銅板表面并包起來(lái)。再在熱轉(zhuǎn)印機(jī)上進(jìn)行熱轉(zhuǎn)印，使得油紙上的碳粉線路印烙在覆銅板上。熱轉(zhuǎn)印如圖4.2.1所示，熱轉(zhuǎn)印后如圖4.2.2所示。

圖4.2.1 熱轉(zhuǎn)印圖

圖4.2.2 熱轉(zhuǎn)印后結(jié)果圖

4.3 制成實(shí)物

(1)腐蝕

熱轉(zhuǎn)印完后，要用熱水做溶液，酸性腐蝕粉做溶劑，把熱轉(zhuǎn)印好的覆銅板徐徐放入酸性溶液中。酸性溶液可以把沒(méi)有線路部分的銅給化學(xué)反應(yīng)成硫酸銅，而印有碳粉的線路因不以酸化學(xué)反應(yīng)得以保留，從而可以得到我們想要的覆銅板線路圖。

(2)鉆孔

在腐蝕好覆銅板后，用鉆孔機(jī)對(duì)覆銅板上的焊盤(pán)進(jìn)行打孔，鉆孔的時(shí)候要根據(jù)實(shí)際焊盤(pán)的內(nèi)徑大小進(jìn)行選擇鉆孔針的大小。

(3)焊接元器件

在鉆孔好后，根據(jù)PCB圖在對(duì)應(yīng)的位置用烙鐵進(jìn)行焊接元器件。本課程設(shè)計(jì)的

實(shí)物圖如圖4.3.1所示。

圖4.3.1 用AMS1117-5V電源供電L298N驅(qū)動(dòng)電路實(shí)物圖

5 生成報(bào)表

在.Schdoc或.PcbDoc界面由以下操作可以生成元器件清單報(bào)表。

生成報(bào)表—Reports>>Bill of Materials。

本課程設(shè)計(jì)生成的報(bào)表圖如圖5.1所示。

圖5.1 元器件清單報(bào)表圖

6 總結(jié)

這次關(guān)于Altium Designer課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容，學(xué)會(huì)了一些基本的操作和使用。但是，通過(guò)這段時(shí)間的設(shè)計(jì)制作，還是感慨頗多，收獲頗多。正如古人所說(shuō)：孰能生巧。只有不斷的反復(fù)使用才能更加熟悉和得心應(yīng)手，我們的學(xué)習(xí)也是這樣的一個(gè)過(guò)程。在幫助同學(xué)解疑的過(guò)程中，我發(fā)現(xiàn)了一些大家容易弄錯(cuò)和做錯(cuò)的地方，下面是我關(guān)于這方面的一些總結(jié)：

1、在建立工程后大家都沒(méi)有保存，導(dǎo)致在后面從原理圖生成PCB時(shí)不能生成；

2、一般畫(huà)原理圖都沒(méi)問(wèn)題，關(guān)鍵就是有的元器件是軟件庫(kù)里所沒(méi)有的，這時(shí)大家自己畫(huà)的元器件往往會(huì)忘了添加封裝；

3、大部分同學(xué)對(duì)于元器件的接觸比較少，導(dǎo)致在畫(huà)封裝的時(shí)候容易弄錯(cuò)尺寸；

4、布局混亂，沒(méi)有盡量的按照每個(gè)模塊功能的電路進(jìn)行布局等；

5、課程設(shè)計(jì)雖然結(jié)束了，但是我認(rèn)識(shí)到不管是學(xué)習(xí)還是做事都應(yīng)該要有持續(xù)的一種狀態(tài)。三天打魚(yú)，兩天曬網(wǎng)這是一個(gè)很不好的一種習(xí)慣。感謝老師還有學(xué)校給予我們的這次機(jī)會(huì)。我會(huì)在以后的學(xué)習(xí)中繼續(xù)努力的學(xué)習(xí)，并提高自己的能力。

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