Дипломная работа: Створення мікропроцесорної системи для багатоканального інформаційного табло

На наступному етапі розробки нашої схеми потрібно створити схему на якій будуть розміщуватися мікроконтролер та інші елементи.

Є декілька можливих способів зібрання схеми: збирання на монтажній платі або ж створити свою власну, яка буде набагато зручніша та виглядати набагато краще. Також це зменшить витрати на нашу схему.

В даному проекті схему було спроектовано за допомогою програми PonyProg. Головною задачею програми PonyProg – це програмування логічних мікросхем. В даний час програма дозволяє працювати не тільки з Code Vision, а також з AVR Studio.

PonyProg може бути встановлена, як на ОС Windows так і на ОС Linux. Для початку роботи необхідно відкрити нове вікно де буде зображено вміст мікросхеми або файлу. Потім необхідно відкрити файл з програмою. PonyProg підтримує 4 різних файлових форматів e2p, intel hex, motorola S-record та двійковий. Але потрібно правильно обрати тип мікросхеми, тому що для кожного типу розширення відповідають свої мікросхеми. Для нашого мікроконтролера програма збережена з розширення .hex. Наступним етапом було сконфігуровано асемблер AVR для генерації формата intel hex з розширенням .hex для FLASH та .eep для EEPROM. (яким чином. Вміст EEPROM повинно виводитися на екран після вмісту FLASH в даному вікні.

І так почнемо прошивати нашу програму в мікроконтролер. Виводиться діалогове вікно для підтвердження необхідної операції. Якщо запис проходить доволі довго, то виводиться індикатор виконання. Якщо необхідно завершити запис, слід натиснути кнопку "Abort". Після запису проводиться автоматична перевірка прошивки програми. Після закінчення виводиться вікно з результатом запису.

Головна панель програми містить лише одне головне вікно (рис.9), де в свою чергу можуть бути відкриті одне або декілька вікон з різним варіантом прошивки. У верхній частині головної панелі традиційно розташовується меню та дві панелі інструментів.

Рисунок 9 Головне вікно програми PonyProg

Перше, що потрібно зробити відразу після ввімкнення програми - обрати тип мікросхеми, який необхідно програмувати. Для цього в рядку меню знаходяться: "Select device family" (вибір типа мікросхеми), " Select device type" (вибір типу мікросхеми). Назви появляються у вигляді випливаючих підказок при наведенні курсору миші на відповідне поле.

В полі вибору сімейства необхідно обрати "AVR micro", а в полі вибору типа – необхідний тип мікросхеми. Другий спосіб за допомогою якого також можна обрати сімейство та тип мікросхем – скориставшись меню "Device"(пристрій). Вибраний тип мікросхем автоматично зберігається, а при повторному запуску програми викликається знову.

Тепер нам необхідно провести налаштування інтерфейсу та виправлення програми. Ці дві операції потрібно виконувати тільки один раз, при першому запуску програми. Повторне налаштування та виправлення може знадобитися лише при збою програми. Спочатку виконаємо налаштування інтерфейсу. Для цього потрібно вибрати пункт "Interfeca Setup" меню "Setup" (таблиця 2). Відкриється вікно налаштування(рис 10).

Рисунок 10 Вікно налаштування вводу – виводу

В цьому вікні необхідно обрати порт, до якого підключений наш програматор. Крім того, в цьому вікні можна проінвертувати будь-який із керуючих сигналів програматора, що інколи буває корисним при роботі з нестандартними схемами. Обираємо послідовний порт (Serial). Якщо комп’ютер має декілька COM – портів, слід оберати конкретний порт (зазвичай СОМ1). В спадаючому списку необхідно обрати спосіб програмування. В даному випадку це послідовне програмування по ISP – інтерфейсу. Якщо в комп’ютері тільки один послідовний порт СОМ1, тоді всі налаштування повинні виглядати так, як зображено на рисунку 11.

Після прошивання мікроконтролера та зібрання блоку живлення можна почати збирати схему, але потрібно ще створити саму плату на якій будуть знаходитися елементи. Розглянемо створення самої плати.

Для створення плати було використано стеклотекстоліт. За допомогою програми Sprint-Layout були зображенні доріжки на схемі.

Sprint-Layout звичайна програма для створення двухстороніх та багатосторонніх друкованих схем. До складу програмного забезпечення входять багато елементів, необхідні в процесі розробки повного проекту. До неї входять такі професійні можливості, як експорт Gerber – файлів та HPGL – файлів, в той час як основа програми була збережена.

Sprint-Layout дозволяє наносити на плату контакти, SMD – контакти, провідники, полігони, текст та багато іншого. Контактні площадки можуть бути вибрані із широкого набору. Існують два шара – міді та компонентів – для кожної сторони плати. Додатково можна використовувати шар форми плати, а також 2 внутрішні шара для багатошарових плат. Фотовид дозволяє побачити схему монтажної плати (рисунок 11). Це дозволяє знайти помилки при створенні плати. Бібліотека має можливість додавати елементи. Також програма надає можливість обрання варіантів зміни друку. Підтримка форматів Gerber (рис.12) та Excellon (рис.13) дозволяє передачу файлів розроблених плат на професійне виробництво.

Рисунок 11 Приклад монтажної плати

Рисунок 12 Створення експортного файлу в форматі Gerber

Рисунок 13 Налаштування плати для виготовлення на професійному рівні

Після ознайомлення з програмним забезпеченням програми Sprint-Layout була створена схема, яка зображена на рисунку 14.

Рисунок 14 Монтажна плата схеми годинника

Далі схема була роздрукована за допомогою лазерного принтера на фотобумазі. Для кращого перенесення рисунку схеми на стеклотекстоліт необхідно було мідну сторону плати зачистити ти знежирити. Наступним етапом було перенесення рисунка схеми на монтажну плату. За допомогою нагрівання було переведено рисунок з бумаги на монтажну плату.

Перед початком витравлення плати необхідно зробити отвори відповідно до розмітки елементів на схемі, так як після витравлення ця процедура буде недоречна через можливість псування плати.

Для отримання кінцевого результату монтажної плати годинника необхідно витравити схему. Є декілька способів витравки: перший – це за допомогою мідного купоросу, другий – за допомогою хлорного заліза. Використовувати мідний купорос краще новачкам у витравці. До переваг мідного купоросу можна віднести те, що він доступний для покупки, а до недоліків можна віднести лише те, що час витравлення схеми займає чимало часу, завдяки цього недоліку його використовують при перших витравленнях плат. При використанні хлорного заліза також є свої переваги та недоліки. Хлорне залізо навпаки важче знайти але при витравленні схеми займає мало часу. Саме заради економії часу було використано хлорне залізо. Після витравлення схеми необхідно знову зачистити плату для зняття наліту, який залишився після витравлення схеми, та для нанесення флюсу.

Флюс – це допоміжний матеріал, який призначений для видалення оксидної плівки з плати, що піддається пайці та забезпечує добре змочування поверхні деталі рідким припоєм. Самий розповсюджений вид флюсу це каніфоль – продукт переробки соснової смоли. Її неважко знайти в будь-якому господарчому магазині, вона використовується для пайки деталі із міді та мідних сплавів. Недоліків у неї як у флюсу багато. При пайці з каніфолю утворюється багато диму. На платі після пайки залишаються патьоки розплавленої каніфолі, які потім доводиться стирати, використовуючи спирт або бензин. Також іноді користуються паяльною кислотою. Її використання доцільно тільки тоді, коли необхідно паяти залізо. Після пайки деталі обов’язково потрібно промивати великою кількості води та ретельно сушити, інакше залишки кислоти можуть привести до корозії та руйнування паяних деталей та руйнування електричного контакту. Якщо під рукою відсутня паяльна кислота, але потрібно швидко облужити та припаяти залізну, або дуже сильно окислившу мідну, або латунну деталь, то в такому випадку може врятувати таблетка аспірину – це ацитилісаліцилова кислота, яка в багатьох випадках з успіхом може замінити хлорний цинк.

Для пайки електронних схем краще всього використовувати рідкий флюс. Простий рідкий флюс можна виготовити розтворивши каніфоль в спирті. На 10 частин спирту береться 1 частина каніфолю (по вазі). Декілька крапель такого флюсу наноситься безпосередньо перед пайкою на з’єднувальні деталі та проводиться пайка. Залишки флюсу стираються спиртом.

2.1.2 Опис монтажних робіт

Після витравлення плати можна почати до монтажу елементів. Потрібно також звернути увагу що крім звичайних елементів на схемі використовуються також SMD (surface mount devices) компоненти.

В даний час більше 50 % електронних компонентів, використовуваних в приладах промислової та побутової електроніки, являються SMD елементи і їх відсоток збільшується. Експертні оцінки говорять, що в найближчі 5 років становитиме 75 – 80 % всіх елементів.

SMD – елементи становляться все менші, при цьому, покращують таку характеристику приладів, як підвищену щільність монтажу. В той же час, SMD – елементи, через свої мініатюрні розміри, не дозволяють наносити на корпус типономінал (повне найменування) пристрою, відповідно фірмової назви, подібно стандартним полупровідним приладам. Тому виробник маркує SMD – елементи спеціальним кодом (SMD – кодом), який може містити один або декілька випадкових символів (букви, цифри, графічні символи). Система кодування являється повністю випадковою, що не відповідає жодним стандартам. Необхідно також прийняти до уваги, що колір та поряд розміщення алфавітно-цифрових або графічних символів на корпусі також має значення [3].

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5