多路压力监测系统硬件设计(7)

西安工业大学毕业设计（论文） 3.3.14电源电路

一般单片机系统如果采用电池供电，其输入电压为+3V，而LCD显示输出除了需要提供+5V工作电压外，还需要提供-10V的对比度调节电压。所以电源部分的设计要求为+3V输入，+5V和-10V双电压输出。这里介绍一种采用电压转换芯片MAX1677进行电源供电的方案。

MAX1677是双电压输出升压DC-DC变换器，适用于两种可调电压输出的便携式仪表。MAX1677输入电压范围（0.7-5.5V）较大，可以依据不同系统提供的安装电池的空间和所需的不同电池与容量，灵活地选择电池的种类，1-3节普通干电池、碱性电池、镍镉充电电池或一节锂电池均可以使系统正常工作。其主要性能如下：

? 允许的输入电压范围：0.7-5.5V；

? 主要输出：2.5-5.5V可调电压输出，默认输出电流可达350mA； ? 第二输出：可为LCD对比度调节提供-28—+28V范围内的电压； ? 电源效率：可达95%；

? 封装形式：16管脚DIP封装，体积很小，不需要外部场效应管； ? 其他性能：还包括20uA关断维持电流和电池欠电压检测。

MAX1677是一种专为LCD提供电源的芯片，它的实际使用电路如图3.13所示：

图3.13电源电路

图中电路主要使用的器件及其参数如下：

MAX1677：电压转换芯片，输入为3V，输出两路电压，分别是+5V和-10V， 作为系统电源和液晶显示模块的背光电源。

L1、L2：磁芯电感，选用CoilCraft（线艺）的Do1608C-103标贴磁芯电感， 电感值为10uH。

R27、R28：电阻，R4和R3的比值决定了LCD对比度输出的电压值Vlcd（对 应图中Vout2），关系式为：R28=R27*|Vlcd|/1.25 （R28为500-2000K）。

R25、R26：电阻，R25和R26比值决定了主输出电压值Vout2 （对应图中Vout1），

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西安工业大学毕业设计（论文） 关系式为：R25=R26*（Vout/1.25-1） （R26为10——200K）。

R23、R24：电阻，R24和R23的比较值决定了系统欠电压检测的门槛电压值Vtrip， 关系式为：R24=R23*(Vtrip/0.614-1) （R23《130k）。

当电池电压正常时，电池电压过低，输出引脚LBO（Low-Battery Output）输出保持高电平；一旦电池电压低于门槛电压Vtrip时，LBO引脚输出为低电平。如果不使用欠电压检测的话，只需将第3引脚（LBI）接地。

在图中Vin为电源电路的输入端，连接两节1.5V的电池，形成便携式仪表的电源：Vout1连接MAX1677的16引脚，输出+5V的电压，作为系统的电源电压：Vout2连接MAX1677的10引脚，输出-10V的电压，作为液晶显示模块的背光电源电压：Low-Battery Ootput连接MAX1677的4引脚，输出电源电压不足的报警信号，也就是MAX1677中的LBO信号。

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4系统电路板设计及调试 4.系统电路板设计及调试 一个合理的布线不但可以缩小成品的体积，还可以提高本系统的性能以及抗干扰能力，提高系统的稳定性，如何在原理成熟的基础上，尽可能提高电路板的质量，这是恒温箱控制系统电路板制作所需解决的问题。

4.1 Protel 简介

Protel99是Protel technology公司1999年4月推出的全新EDA软件。它不仅是以往版本的升级，更主要的是融合了目前许多先进的技术和新成果而使其功能和品质有了质的飞跃。

Protel99是一个全面﹑集成﹑全32位的电路设计系统。它提供了在电路设计时从概念到成品过程中所需的一切输入原理图设计，建立可编程逻辑器件，直接进行电路混合信号仿真，进行PCB设计和布线并保持电气连接和布线规则，检查信号完整性，生成一套加工文件。

Protel99的根本点在于采用了三个技术：SmartDoc﹑SmartTool﹑SmartTeam。这些技术把产品开发的三个方面有机地结合到一起，即设计人员﹑由设计人员建立的文件和建立文件的工具三者合为一体。

4.2 PCB布局、布线基本原则

4.2.1 元件布局基本规则

●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；

●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；

●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；

●元器件的外侧距板边的距离为5mm；

●贴装元件焊盘的外侧与相邻插装元件的外侧距离大于2mm； ●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；

●发热元件不能紧邻导线和热敏元件；高热器件要均衡分布； ●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。

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西安工业大学毕业设计（论文） ●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；

●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)；

●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；

●贴片单边对齐，字符方向一致，封装方向一致；

●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。 4.2.2 元件布线规则

●画定布线区域距PCB板边小于等于1mm的区域内，以及安装孔周围1mm内禁止布线；

●电源线尽可能的宽，不应低于18mil；信号线宽不应低于12mil；CPU出入线不应低于10mil（或8mil）；线间距不低于10mil； ●正常过孔不低于30mil；

●双列直插：焊盘60mil，孔径40mil；

1/4W电阻：51355mil（0805表贴）；直插时焊盘62mil，孔径42mil；

无极电容：51355mil（0805表贴）；直插时焊盘50mil，孔径28mil； ●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。

4.3 系统调试

对硬件的调试目的是在进行软件编程之前，对硬件各部分电器检查和对数字芯片进行初始化，使硬件各个部分稳定工作，为软件的使用提供一个稳定、高效的平台。本设计的主要调试任务为在正常运行的情况下进行软件的调试工作。调试的步骤有以下三步：

●电路电气检查：对PCB板上的印刷线路进行线路检查；查看焊点有无虚点、焊点孔是否符合标准。所有连线是否存在虚联和冉线。

●对模拟元件的检查：对模拟芯片，电源转换芯片的检查，用万用表在输出端进行测量，之后用示波器查看电源滤波电路对杂波的滤除程度；对继电器的检查，在电源上按原理图所示在键盘上打开/关闭电源，看继电器有无闭合。

●对数字芯片的调试；通过AT89C51仿真器对各元件进行初始化编程，在IAR境下将硬件程序灌入主芯片点击调试，然后在子菜单下编写不同的小程序，芯片是否能正常工作，检查存储单元是否能正确读写。如正常则说明硬件电路状况良好，否则需要检查硬件配置及各元件间的连接是否良好及合理。 在软件下载到芯片中后对系统进行测试:

●电源测试：给报警器供18V电压后检查电源部分电路是不是正常工作，所得到的电压是不是符合要求。

●显示和报警测试：给芯片一个压力信号，检查数码管的显示是否正常，在达到报

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西安工业大学毕业设计（论文） 警压力值时能不能正常报警，声音的强度是否达到要求。

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