嵌入式系统硬件设计样本
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嵌入式系统硬件设计
课程设计报告书
指引教师
姓名
学号
院系机械设计制造及其自动化
班级机械电子
完毕时间
嵌入式硬件系统设计课程设计报告
摘要
嵌入式系统已经广泛应用于生产生活方方面面，从电磁炉到机器人控制，从电子玩具到智能手机，都离不开嵌入式系统应用。本报告重要记录了在《嵌入式硬件系统》课程中所学所感。
核心词：嵌入式系统，PCB焊接，Altium Designer，51单片机
直接表达法普通仅用于体积尺寸较大对象上，当前很少使用。
b.色环标记
使用4至5个彩色环表达阻值。普通色环电阻器用4环表达，精密电阻用5环表达，电阻体一端头色环为第一环，另一端头为末环，末环普通表达偏差率。
色环表达普通用在直插电阻体上。
图2.3 色环标记
c.数码表达
使用3位数表达阻值。从左至右第1、2位表达有效数字，第3位表达10幂次。通惯用于贴片电阻及电容。
D.焊接引脚比较多元器件时候，可以先把对角两个引脚焊好进行固定。
图2.5 焊接练习板
3
3.1
3.1.1
单片机又称单片微型计算机，内部集成了微解决器、存储器等各种芯片，起控制作用，是电路中最重要某些。
3.1.2
D1-D8接单片机P0口，通过控制P0口输出电平高低控制LED亮灭，D9负极接地，可以显示单片机与否已经上电工作；每个发光二极管都串联了限流电阻，防止电流过大被烧坏。
第五章为项目规定，描述了项目任务书及项目可行性。
第六章为项目制作及调试，简介了项目制作过程。
2
2.1
2.1.1
元器件及线粗细尺寸单位普通是mil。1mil=0.0254mm.
图2.1 常用电路图元件
2.1.3 常用元器件实物
图2.2 常用元器件实物
2.1.4
A. 参数表达办法源自文库
a.直接表达
直接表达法是指将电阻标称值用数字和文字符号直接写在电阻体上，其容许偏差则用百分数表达。
1
1.1
本课程由浅入深，重要讲授如何设计运用一套完整嵌入式系统。一方面掌握基本工具及元件用法，如结识元器件、焊接技巧学习、AD软件使用等；另一方面学习嵌入式系统基本知识，学习如何设计一种基本嵌入式系统；最后自主设计一套完整实用嵌入式系统。
1.2
嵌入式系统（Embedded system），是一种“完全嵌入受控器件内部，为特定应用而设计专用计算机系统”，依照英国电气工程师协会（U.K. Institution of Electrical Engineer）定义，嵌入式系统为控制、监视或辅助设备、机器或用于工厂运作设备。与个人计算机这样通用计算机系统不同，嵌入式系统普通执行是带有特定规定预先定义任务。由于嵌入式系统只针对一项特殊任务，设计人员可以对它进行优化，减小尺寸减少成本。嵌入式系统普通进行大量生产，因此单个成本节约，可以随着产量进行成百上千放大。
3.1.6 CH340G
CH340G是一种USB总线转接芯片，实现USB转串口功能。RXD、TXD用于接受、发射信号。
3.1.7 USB
USB用于与计算机连接向单片机传播数据，同步可觉得电路供电。D-、D+为数据传播线。
3.1.8
24C02CT-E是EEPROM（带电可擦除可编程）存储芯片，掉电后数据不丢失。SDA为数据线，SCL为时钟信号线，用于与单片机之间数据发送和接受。
3.1.3 外部晶振
单片机XTAL1和XTAL2引脚连接外部晶振，用来为电路提供振荡和精确时钟信号。
3.1.4 复位电路
单片机RST引脚接复位电路，按下按键可使单片机复位。
3.1.5 报警器
报警器通过J1与单片机相连，J1引脚1与三极管基极相连，引脚2与单片机P3.6相连。通过跳线帽连接引脚1与引脚2，当单片机P3.6输出高电平时即可启动报警器。
3.1.9 数码管
电路中加入了四位共阳极数码管，公共端单片机P10-P14连接，由于单片机输出电流很小，局限性以驱动数码管，因此需要加三极管对对电流进行放大，三极管基极串联电阻进行限流；数码管负极接地，串联电阻进行限流。
3.2
3.2.1
Altium Designer是原Prote软件开发商ALitum公司推出电子产品开发系统，重要运营在Windows操作系统。这套软件通过把原理图设计、电路仿真、PCB绘制编辑、拓扑逻辑自动布线、信号完整新分析和设计输出技术完美融合。
C.在焊接某些元件时应注意焊接时间不能过长，例如LED灯，否则容易损坏元器件。
A.焊接过程中注意二极管正负极不要接反。
B.如果芯片两个引脚不小心焊接到一起，可以用吸锡线吸取多于焊锡。
C.焊接完毕后，上电LED不亮，有也许LED方向接反，有也许焊锡不够导致接触不良，也有也许焊接时间太长致使LED损坏。
2.2
2.2.1
通惯用封装类型来表达元器件形状及尺寸。
图2.4 实物封装
2.2.2
表2.1 封装尺寸简介
英制
公制
长
宽
高
0201
0603
0.6
0.3
0.23
0402
1005
1.00
0.5
0.30
0603
1608
1.60
0.8
0.40
0805
2.00
1.25
0.50
1206
3216
3.20
1.60
0.55
本次使用AD软件进行原理图设计绘制。
图3.1 原理图
3.2.2
A. 图幅。惯用图幅为A4、A3、A2，并有原则格式图框。
B. 规范网络标号命名。标号命名要对其功能有一定启示作用。命名统一使用英文大写格式。
C. 不使用管脚使用“×”。
D. 在画原理图时，电源符号上下要一致，便于理解。
1210
3225
3.20
2.50
0.55
1812
4832
4.50
3.20
0.55
5025
5.00
2.50
0.55
2512
6432
6.40
3.20
0.55
2.3
220V，60W焊笔、0.4mm焊锡、松香、镊子、放大镜、吸锡线等。
A.焊接时焊缝规定平滑，不得有虚焊等焊接缺陷，发现缺陷及时修补。
B.选用合理焊接顺序可以提高焊接效率。
嵌入式系统核心是由一种或几种预先编程好以用来执行少数几项任务微解决器或者单片机构成。与通用计算机可以运营顾客选取软件不同，嵌入式系统上软件普通是暂时不变；因此经常称为“固件”。
1.3
第二章为PCB焊接练习，简介元器件结识，及PCB焊接过程中遇到困难。
第三章为电路原理图设计，简介了原理图各某些功能
第四章为PCB设计及制作，简介PCB电路绘制过程，及遇到问题和解决办法。
课程设计报告书
指引教师
姓名
学号
院系机械设计制造及其自动化
班级机械电子
完毕时间
嵌入式硬件系统设计课程设计报告
摘要
嵌入式系统已经广泛应用于生产生活方方面面，从电磁炉到机器人控制，从电子玩具到智能手机，都离不开嵌入式系统应用。本报告重要记录了在《嵌入式硬件系统》课程中所学所感。
核心词：嵌入式系统，PCB焊接，Altium Designer，51单片机
直接表达法普通仅用于体积尺寸较大对象上，当前很少使用。
b.色环标记
使用4至5个彩色环表达阻值。普通色环电阻器用4环表达，精密电阻用5环表达，电阻体一端头色环为第一环，另一端头为末环，末环普通表达偏差率。
色环表达普通用在直插电阻体上。
图2.3 色环标记
c.数码表达
使用3位数表达阻值。从左至右第1、2位表达有效数字，第3位表达10幂次。通惯用于贴片电阻及电容。
D.焊接引脚比较多元器件时候，可以先把对角两个引脚焊好进行固定。
图2.5 焊接练习板
3
3.1
3.1.1
单片机又称单片微型计算机，内部集成了微解决器、存储器等各种芯片，起控制作用，是电路中最重要某些。
3.1.2
D1-D8接单片机P0口，通过控制P0口输出电平高低控制LED亮灭，D9负极接地，可以显示单片机与否已经上电工作；每个发光二极管都串联了限流电阻，防止电流过大被烧坏。
第五章为项目规定，描述了项目任务书及项目可行性。
第六章为项目制作及调试，简介了项目制作过程。
2
2.1
2.1.1
元器件及线粗细尺寸单位普通是mil。1mil=0.0254mm.
图2.1 常用电路图元件
2.1.3 常用元器件实物
图2.2 常用元器件实物
2.1.4
A. 参数表达办法源自文库
a.直接表达
直接表达法是指将电阻标称值用数字和文字符号直接写在电阻体上，其容许偏差则用百分数表达。
1
1.1
本课程由浅入深，重要讲授如何设计运用一套完整嵌入式系统。一方面掌握基本工具及元件用法，如结识元器件、焊接技巧学习、AD软件使用等；另一方面学习嵌入式系统基本知识，学习如何设计一种基本嵌入式系统；最后自主设计一套完整实用嵌入式系统。
1.2
嵌入式系统（Embedded system），是一种“完全嵌入受控器件内部，为特定应用而设计专用计算机系统”，依照英国电气工程师协会（U.K. Institution of Electrical Engineer）定义，嵌入式系统为控制、监视或辅助设备、机器或用于工厂运作设备。与个人计算机这样通用计算机系统不同，嵌入式系统普通执行是带有特定规定预先定义任务。由于嵌入式系统只针对一项特殊任务，设计人员可以对它进行优化，减小尺寸减少成本。嵌入式系统普通进行大量生产，因此单个成本节约，可以随着产量进行成百上千放大。
3.1.6 CH340G
CH340G是一种USB总线转接芯片，实现USB转串口功能。RXD、TXD用于接受、发射信号。
3.1.7 USB
USB用于与计算机连接向单片机传播数据，同步可觉得电路供电。D-、D+为数据传播线。
3.1.8
24C02CT-E是EEPROM（带电可擦除可编程）存储芯片，掉电后数据不丢失。SDA为数据线，SCL为时钟信号线，用于与单片机之间数据发送和接受。
3.1.3 外部晶振
单片机XTAL1和XTAL2引脚连接外部晶振，用来为电路提供振荡和精确时钟信号。
3.1.4 复位电路
单片机RST引脚接复位电路，按下按键可使单片机复位。
3.1.5 报警器
报警器通过J1与单片机相连，J1引脚1与三极管基极相连，引脚2与单片机P3.6相连。通过跳线帽连接引脚1与引脚2，当单片机P3.6输出高电平时即可启动报警器。
3.1.9 数码管
电路中加入了四位共阳极数码管，公共端单片机P10-P14连接，由于单片机输出电流很小，局限性以驱动数码管，因此需要加三极管对对电流进行放大，三极管基极串联电阻进行限流；数码管负极接地，串联电阻进行限流。
3.2
3.2.1
Altium Designer是原Prote软件开发商ALitum公司推出电子产品开发系统，重要运营在Windows操作系统。这套软件通过把原理图设计、电路仿真、PCB绘制编辑、拓扑逻辑自动布线、信号完整新分析和设计输出技术完美融合。
C.在焊接某些元件时应注意焊接时间不能过长，例如LED灯，否则容易损坏元器件。
A.焊接过程中注意二极管正负极不要接反。
B.如果芯片两个引脚不小心焊接到一起，可以用吸锡线吸取多于焊锡。
C.焊接完毕后，上电LED不亮，有也许LED方向接反，有也许焊锡不够导致接触不良，也有也许焊接时间太长致使LED损坏。
2.2
2.2.1
通惯用封装类型来表达元器件形状及尺寸。
图2.4 实物封装
2.2.2
表2.1 封装尺寸简介
英制
公制
长
宽
高
0201
0603
0.6
0.3
0.23
0402
1005
1.00
0.5
0.30
0603
1608
1.60
0.8
0.40
0805
2.00
1.25
0.50
1206
3216
3.20
1.60
0.55
本次使用AD软件进行原理图设计绘制。
图3.1 原理图
3.2.2
A. 图幅。惯用图幅为A4、A3、A2，并有原则格式图框。
B. 规范网络标号命名。标号命名要对其功能有一定启示作用。命名统一使用英文大写格式。
C. 不使用管脚使用“×”。
D. 在画原理图时，电源符号上下要一致，便于理解。
1210
3225
3.20
2.50
0.55
1812
4832
4.50
3.20
0.55
5025
5.00
2.50
0.55
2512
6432
6.40
3.20
0.55
2.3
220V，60W焊笔、0.4mm焊锡、松香、镊子、放大镜、吸锡线等。
A.焊接时焊缝规定平滑，不得有虚焊等焊接缺陷，发现缺陷及时修补。
B.选用合理焊接顺序可以提高焊接效率。
嵌入式系统核心是由一种或几种预先编程好以用来执行少数几项任务微解决器或者单片机构成。与通用计算机可以运营顾客选取软件不同，嵌入式系统上软件普通是暂时不变；因此经常称为“固件”。
1.3
第二章为PCB焊接练习，简介元器件结识，及PCB焊接过程中遇到困难。
第三章为电路原理图设计，简介了原理图各某些功能
第四章为PCB设计及制作，简介PCB电路绘制过程，及遇到问题和解决办法。