《实用电子系统的设计与制作》设计报告目录1.原理分析 (1)2.方案选择 (3)2.1复位开关的选择 (3)3.电路原理图绘制 (4)3.1元件型号 (4)3.2电路原理图 (5)4.PCB图（protel）绘制 (5)4.1 PCB设计步骤 (6)4.2 设计原则 (6)4.3 PCB图 (8)5.综合调试 (8)5.1软件调试 (8)5.2硬件调试 (10)6.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AVR ＲＩＳC结构的低功耗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1 ＭIＰＳ/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。
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)上电复位：S ＴC8９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。
图１.4 振荡电路原理图JTAG下载口：图１．5 JTAG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(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:我选择了方案二。
３.电路原理图绘制３．１元件型号图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DXP提供了丰富的原理图元件库，但不可能包括所有元件,必要时需动手设计原理图元件,建立自己的元件库。
(4)绘制原理图找到所有需要的原理元件后，开始原理图绘制。
根据电路复杂程度决定是否需要使用层次原理图。
完成原理图后,用ERＣ(电气法则检查)工具查错。
找到出错原因并修改原理图电路，重新查错到没有原则性错误为止。
（５)设计元件封装和原理图元件一样,PROTEL ＤXP也不可能提供所有元件的封装。
需要时自行设计并建立新的元件封装库。
(6)设计PＣB板确认原理图没有错误之后,开始PCB板的绘制。
首先绘出PCB板的轮廓，确定工艺要求（如使用几层板等)。
然后将原理图传输到PCB板中，在网络表、设计规则和原理图的引导下布局和布线。
利用设计规则查错。
是电路设计的另一个关键环节,它将决定该产品的实用性能，需要考虑的因素很多,不同的电路有不同要求。
(7）文档整理对原理图、PCB图及器件清单等文件予以保存,以便以后维护和修改。
４.2 设计原则(1)元件布局基本原则1．按电路模块进行布局，实现同一功能的相关电路称为一个模块,电路模块中的元件应采用就近集中原则,同时数字电路和模拟电路分开；2.定位孔、标准孔等非安装孔周围1.２7mｍ内不得贴装元、器件,螺钉等安装孔周围３.5ｍm(对于M2．5)、４mｍ(对于M3）内不得贴装元器件;３.卧装电阻、电感(插件）、电解电容等元件的下方避免布过孔，以免波峰焊后过孔与元件壳体短路;4.元器件的外侧距板边的距离为5ｍｍ；5．贴装元件焊盘的外侧与相邻插装元件的外侧距离大于2mm；6.金属壳体元器件和金属件（屏蔽盒等）不能与其它元器件相碰,不能紧贴印制线、焊盘，其间距应大于２ｍm。
定位孔、紧固件安装孔、椭圆孔及板中其它方孔外侧距板边的尺寸大于3mm;７.发热元件不能紧邻导线和热敏元件;高热器件要均衡分布；8.电源插座要尽量布置在印制板的四周，电源插座与其相连的汇流条接线端应布置在同侧。
特别应注意不要把电源插座及其它焊接连接器布置在连接器之间，以利于这些插座、连接器的焊接及电源线缆设计和扎线。
电源插座及焊接连接器的布置间距应考虑方便电源插头的插拔；9.其它元器件的布置:所有IC元件单边对齐,有极性元件极性标示明确,同一印制板上极性标示不得多于两个方向，出现两个方向时,两个方向互相垂直;1０.板面布线应疏密得当，当疏密差别太大时应以网状铜箔填充，网格大于8ｍｉｌ(或0．2mm)；１1．贴片焊盘上不能有通孔，以免焊膏流失造成元件虚焊。
重要信号线不准从插座脚间穿过;12.贴片单边对齐,字符方向一致，封装方向一致;１3．有极性的器件在以同一板上的极性标示方向尽量保持一致。
(2)元件布线规则1.画定布线区域距PCB板边≤１mm的区域内，以及安装孔周围１ｍm内,禁止布线；２．电源线尽可能的宽,不应低于18mil;信号线宽不应低于12miｌ；cpu 入出线不应低于10mｉｌ（或８miｌ)；线间距不低于１0ｍｉｌ；３.正常过孔不低于30mil;4.双列直插：焊盘60ｍiｌ，孔径4０mｉl；1/4W电阻: 51*５5mil（0805表贴）；直插时焊盘６2ｍil,孔径42mil;无极电容: 5１*55ｍiｌ（08０5表贴）;直插时焊盘５0ｍil，孔径28mil;5．注意电源线与地线应尽可能呈放射状，以及信号线不能出现回环走线。
４．３PCB图图4．1整体PCB图5.综合调试5.１软件调试程序功能:8个LED灯以多种方式点亮程序代码:５.2硬件调试1、制作好板子并焊接好元器件后,用USB线连上电源,用万用表测量Aｔmaga1６的引脚１0（ＶCC)和引脚1１(GND)之间的电压,如果为5Ｖ则说明电源模块和USＢ没有问题。
2、在不通电的情况下，用万用表检测ＪTＡＧ各引脚与Atmaｇa16相应引脚是否连通。
如果万用表均发出滴滴的声音,则说明JTAＧ下载口没问题。
3、用USＢ线连上电源后，LED指示灯点亮,流水灯正常工作，如图５．1图５.１流水灯工作实物图6.总结通过实用电子课程设计这门课的学习,知道了如何制作Atmａga16最小系统。
在这次实验中,需要根据要求绘制相应的原理图，并根据实物尺寸画元件封装,然后生成PＣＢ图,手动布局布线，补泪铺铜,检查PCB无错误后然后制板，制板完成后先用万用表检查线路是否有短路和断路的情况，检查无误后焊接元件,焊接完成后进行调试。
自己亲手做一个东西出来才发现做一个东西并没有想象的简单。
每一步都很关键，错一个小地方就又得重新开始。
在这次实验中，花费时间最多的是在PCB 图和制板。
原理图生成ＰＣＢ后自己需要根据实物尺寸进行封装的修改，还需要注意各元件的布局布线,线的宽度，焊盘的大小,孔径的大小，如何尽量减少飞线的数量，各线之间的间隔也是需要考虑的。
在这次实验中，制板也花费了很多时间，第一次由于铺铜,焊盘与周围间距太小,导致很多线路短路。
还有就是由于没考虑到转印是反过来的,所以导致生成板子的名字是反着的。
后面进行修改后又重新制了板,虽然由于对孔没对好，导致有些线离得太近，后面靠工具把线分开，最后终于得到了正确的实验结果。
在这次实验中也学到了很多东西。
首先更加熟悉了AD的使用。
其次更加清楚了制板的方法和一些注意事项，也回顾了AＶＲ的编程方法。
最后也从这次实验中懂得要注意细节,还有就是制作一样东西一定要从实际出发。