单片机最小系统板制作报告书.docx

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1、《实用电子系统的设计与制作》设计报告设计题目单片机最小系统板制作年级专业学号姓名成绩2015评语：完成日期：2017/6/15目录1.原理分析12.方案选择32.1复位开关的选择33.电路原理图绘制43.1元件型号43.2电路原理图54.PCB图（protel）绘制54.1PCB设计步骤54.2设计原则64.3PCB图75.综合调试85.1软件调试85.2硬件调试106.总结11《实用电子系统的设计与制作》设计报告1.原理分析单片机最小系统主要由ATMEGA16A芯片、电源、复位、振荡电路以及扩展部分等部分组成。ATMEGA16A芯片：ATmega16是基于增强的AVRRISC结构

2、的低功耗8位CMOS微控制器。由于其先进的指令集以及单时钟周期指令执行时间，ATmega16的数据吞吐率高达1MIPS/MHz，从而可以减缓系统在功耗和处理速度之间的矛盾。ATmega16有如下特点:16K字节的系统内可编程Flash(具有同时读写的能力，即RWW)，512字节EEPROM，1K字节SRAM，32个通用I/O口线，32个通用工作寄存器，用于边界扫描的JTAG接口，支持片内调试与编程，三个具有比较模式的灵活的定时器/计数器(T/C),片内/外中断，可编程串行USART，有起始条件检测器的通用串行接口，8路10位具有可选差分输入级可编程增益(TQFP封装)的ADC，具有

3、片内振荡器的可编程看门狗定时器，一个SPI串行端口，以及六个可以通过软件进行选择的省电模式。图1.1ATMEGA16引脚定义电源模块：此最小系统中的电源供电模块的电源通过计算机的USB口供给。通过开关来控制和通电与否。电源电路中接入了电源指示LED，图中R11为LED的限流电阻。S1为电源开关。12图1.2电源模块原理图复位电路：单片机复位电路原理是在单片机的复位引脚RST上外接电阻和电容，实现上电复位。当复位电平持续两个机器周期以上时复位有效。复位电平的持续时间必须大于单片机的两个机器周期。具体数值可以由RC电路计算出时间常数。复位电路由按键复位和上电复位两部分组成。(1)上电复

4、位：STC89系列单片及为高电平复位，通常在复位引脚RST上连接一个电容到VCC，再连接一个电阻到GND，由此形成一个RC充放电回路保证单片机在上电时RST脚上有足够时间的高电平进行复位，随后回归到低电平进入正常工作状态，这个电阻和电容的典型值为10K和10uF。(2)按键复位：按键复位就是在复位电容上并联一个开关，当开关按下时电容被放电、RST也被拉到高电平，而且由于电容的充电，会保持一段时间的高电平来使单片机复位。图1.3复位电路原理图振荡电路：单片机系统里都有晶振，在单片机系统里晶振作用非常大，全程叫晶体振荡器，他结合单片机内部电路产生单片机所需的时钟频率，单片机晶振提供的时

5、钟频率越高，那么单片机运行速度就越快，单片接的一切指令的执行都是建立在单片机晶振提供的时钟频率。单片机晶振的作用是为系统提供基本的时钟信号。通常一个系统共用一个晶振，便于各部分保持同步。有些通讯系统的基频和射频使用不同的晶振，而通过电子调整频率的方法保持同步。12图1.4振荡电路原理图JTAG下载口：图1.5JTAG下载口原理图2.方案选择2.1复位开关的选择（1）方案一：单刀双掷开关铁氧体开关的原理是改变偏置磁场方向，实现导磁率的改变，改变了信号的传输常数，以达到开关目的。PIN管在正反向低频信号作用下，对微波信号有开关作用。正向偏置时对微波信号的衰减很小（0.5dB），反向偏置

6、时对微波信号的衰减很大（25dB）。BJT和FET开关的原理与低频三极管开关的原理相同，基极（栅极）的控制信号决定集电极（漏极）和发射极（源极）的通断。放大器有增益，反向隔离大，特别适合于MMIC开关。图2.1单刀双掷开关实物图12（2）方案二：四脚轻触开关这种开关的工作原理，其实和普通按钮开关的工作原理差不多，由常开触点、常闭触点组合而成，在四脚轻触开关中，常开触点的作用，就是当压力向常开触点施压时，这个电路就呈现接通状态；当撤销这种压力的时候，就恢复到了原始的常闭触点，也就是所谓的断开。这个施压的力，就是用我们的手去开按钮、关按钮的动作。图2.2四脚轻触开关实物图综合考虑后：我

7、选择了方案二。3.电路原理图绘制3.1元件型号12图3.1元件清单3.2电路原理图图3.2电路原理图4.PCB图（protel）绘制4.1PCB设计步骤（1）方案分析决定电路原理图如何设计，同时也影响到PCB板如何规划。根据设计要求进行方案比较、选择，元器件的选择等，开发项目中最重要的环节。（2）电路仿真在设计电路原理图之前，有时会会对某一部分电路设计并不十分确定，因此需要通过电路方针来验证。还可以用于确定电路中某些重要器件参数。（3）设计原理图元件PROTEL和DX