电子产品设计与制作的要点

电子产品设计要点

第一. 方案设计

典型电子产品组成：传感器、模拟电路、数字电路、微处理器系统、电源、人机接口、信号输出等。

其中大部分可自成产品，如：电源、放大板、单片机（DSP ）系统板。 在部分产品中可能确实某些组成部分，或某些组成部分结合成一体。

电子产品设计重点：1.模拟电路——模拟电路是测控产品的重中之重，决定产品设计的成败；2.微处理器系统——它是核心，测控产品的其他部分都需与微处理器连接（输入或输出），在它的指挥下工作。

第二. 传感器原理及其激励

1. 传感器原理：敏感原理，使用条件，精度影响因素，灵敏度；

2. 激励：大部分传感器需要外部电激励才能工作（如：正弦波激励、方波激励、恒压激励、恒流激励、恒温激励、恒功率激励）。

第三. 模拟电路设计

1. 运放掌握：（输入、输出、输入输出）轨对轨、单双电源、供电电压、功耗、温度特性、精度指标、摆率（速度）。

根据同一封装中运放的个数分为单运放、双运放、四运放。除通用运放外还有：比较器、仪用放大器、功放等。

2. 二极管、三极管（场效应管、晶体管）

3. 电阻、电容、电感、电位器选用

第四. 数字电路设计

不是必须选项，可有可无，有时其功能可以用微处理器或模拟电路取代，常用数字电路：

1. 组合逻辑电路：译码器

2. 时序逻辑电路：触发器、计数器 微处理器 系统 人机接口模块

模拟

电路 信号输

出模块 电源

数字电路 传感器 激励源

3. 电子开关电路：CD4051、4052、4053

第五.微处理器系统设计

1. 微处理器：

单片机、DSP、FPGA

2. 常用单片机：有8位、16位、32位单片机。

PIC（8位、16位）、430（16位）、ARM（32位）、FREESCALE（8位、16位）、A VR（8位）、51（8位）。

工业应用要注意是否需要专用复位芯片、是否需要光电隔离、

3. 单、双、多微处理器技术：

多微处理器用于复杂系统设计，CPU间通讯方式：I2C，SPI，SCI，并口。第六.电源技术

常用电源：

1.DC-DC模块及DC-DC电路：

分类：降压型、升压型、隔离型、不隔离型、宽输入型

DC-DC模块可在市场购买（金升阳科技等），DC-DC电路常用34063设计

2.AC-DC模块：主要用于LED电源、小家电

3.开关电源：按需要的输出电压、功率在市场购买

4.线性电源：由整流、滤波、稳压等组成，按需要的输出电压、功率设计或在市场购买

5.电池：锂电池、镍氢电池、纽扣电池、干电池、蓄电池，进行便携式产品设计需要设计充电及保护电路。

电源电路常用元件：

1.固定输出电压的三端集成稳压模块：78XX系列、79XX系列、（固定的）1117系列；

2.输出电压可变的三端集成稳压模块LM317、337及（可调整的）1117等；

3.便携式产品常用（超）低压差、低功耗稳压模块：凌特LTXX等；

4.基准电压源：TL431、REF29XX等；

5.正变负芯片：ICL7660.

第七.人机接口技术

LED、LCD、红外遥控、无线遥控、键盘、鼠标、触摸屏

第八.信号输出

模拟量输出：4-20mA电流输出，电压输出，频率输出。

开关量输出：功率控制元件：可控硅、光电隔离器、隔离栅、功率管、继电器、接触器、电磁阀。

数字量输出：

1. 总线技术：RS485、RS232、CAN、USB、以太网等。

RS485、RS232通讯中常用MODBUS协议。

在各类数据总线通讯中用CRC校验进行纠错。

2. 无线通讯模块

Zigbee模块，GPRS/GSM模块，wifi模块，SimpliciTI模块

第九.工具软件使用

电路板设计：Protel、AD，熟悉元器件库、元件封装、焊盘过孔大小和形状、电源线、信号线、布局。

单片机开发：IAR，MPLAB IDE，wave和keil

FPGA开发：需要掌握硬件描述语言、开发环境

系统软件开发：组态软件、VC、VB、C++

仿真软件：MATLAB

第十.常用仪器工具

示波器、信号发生器、频率计、万用表、电烙铁、吸锡器

第十一.数据处理方法与技术

测控产品中最常用的是各种数字滤波技术、PID调节、线性化处理等。

相关理论知识：傅里叶变换、谱分析、小波分析、神经网络等。

第十二.常用资料、网站

21ic，61ic，利尔达，炜盛，TI，MAXIM

第十三.学习方法

注意积累常用各类设计的经典设计、常用元器件技术资料：对常用经典设计原理要深入理解，做到知道如何能够在新的应用中怎样改动可满足新的使用要求，好的常用元器件技术资料要及时整理、分类，以便以后阅读。

遇到不懂的问题尽量自己解决，学一样东西本身不是目的，在学习过程中掌握学习的方法才是重要的，网络资源非常丰富，要充分利用。学习的方法因人而异，需要自己探索。

有些问题自己确实弄不清楚，可有较好基础的学长、同学请教，同学间的互学非常重要，有时要学的太多，可分工各学一部分，再交流。

同学间交流还解决不了的问题，要想老师（自己导师或其他老师）请教，老师可能给出解决问题的方法，也可能给出解决问题的思路或建议。

第十四. IC卡

有很多产品使用IC卡，如：水表、电表、煤气表、银行卡、校园卡等。

IC卡是将一个微电子芯片嵌入卡基中，做成的卡片。 IC卡读写器内CPU

通过一个接口电路与IC卡相连并进行通信。

根据实际应用系统的不同，可选择并行通信、半双工串行通信和I2C通信等不同的IC卡读写芯片。

分为接触式IC卡和非接触式IC卡。

非接触式IC卡又称射频卡，该类卡与IC卡设备无电路接触，通过非接触式的读写技术进行读写。其内嵌芯片除了CPU、逻辑单元、存储单元外，增加了射频收发电路。。该类卡一般用在使用频繁、信息量相对较少、可靠性要求较高的场合。

第十五.系统设计、调试方法和步骤