Содержание ВВЕДЕНИЕ……........................................................................................................................................4 1 АНАЛИЗ ТЕХНИЧЕСКОГО ЗАДАНИЯ................................................................................................5 1.1 Назначение и общая характеристика устройства..............................................................................5 1.2 Требования по устойчивости к внешним воздействиям...................................................................5 1.3 Требования к надежности....................................................................................................................6 2 КОНСТРУКТОРСКИЙ АНАЛИЗ СХЕМЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ.............................................................................................................................7 3 РАЗРАБОТКА КОМПАНОВКИ БЛОКА И ВЫБОР СПОСОБА МОНТАЖА.................................9 4 ВЫБОР И ОБОСНОВАНИЕ КОНСТРУКЦИИ ИЗДЕЛИЯ................................................................11 4.1 Выбор элементной базы.....................................................................................................................11 4.2 Обоснование выбора материалов и покрытий.................................................................................16 5 ЗАЩИТА БЛОКА ОТ ВОЗДЕЙСТВИЯ ДЕСТАБИЛИЗИРУЮЩИХ ФАКТОРОВ.......................18 6 КОНСТРУКТОРСКИЕ РАСЧЕТЫ........................................................................................................19 6.1 Расчет основных компоновочных характеристик блока................................................................19 6.2 Расчет теплового режима блока........................................................................................................23 6.2 Расчет надежности..............................................................................................................................25 ЗАКЛЮЧЕНИЕ.........................................................................................................................................27 ЛИТЕРАТУРА...........................................................................................................................................28 Приложение А Перечень элементов.......................................................................................................29 Приложение Б Спецификация................................................................................................................31
					КП91.191014.501 ПЗ
Изм	Лист	№докум	Подп.	Дата
Разраб.		Можейко			Программатор на базе “Extra-PIC” Пояснительная записка	Лит.			Лист	Листов
Пров.		Серенков					У		3	31
Реценз						МГВРК
Н контр

Введение

Цель данной работы – разработка простого приёмника коротковолновика - устройства, предназначенного для приёма телегафных и одноголосных сигналов в одном из диапазонов.

Чтобы слушать эфир, необходимо иметь приёмник радиосигналов. Приёмники бывают служебного, войскового, радиолюбительского и бытового назначения. Самыми крутыми по своей неприхотливости считаются приёмники войскового назначения. Приемники любительского назначения имеют многофункциональность по видам модуляции, имеют широкий диапазон частот, но дороги. Приёмники, так называемого, служебного назначения, как правило, имеют ограничения по частотам и видам модуляции ввиду своей ограниченности по служебному назначению. К этому виду можно отнести оборудование народного хозяйства.

Приемники бытового назначения имеют достаточный диапазон частот, но имеют всего два вида детекторов принимаемых сигналов, это амплитудная (АМ) и частотная (FM) модуляции. Приёмники войскового назначения более всего подходят к занятию радионаблюдениеми в эфире. Эти аппараты, как правило, имеют полный диапазон частот коротких волн от 1,5 - 2 до 30 МГц (Мегагерц). И несколько видов демодуляции, т.е. детектирования. Это телеграф, с соответствующими сленгами (Тлг); (CW). Однополосной модуляции – (ОМ); (SSB), в которой существует понятие верхнего бокового (ВБ); (USB) и нижнего бокового (НБ); (LSB) сигналов.

Используя микросхемы,разработанные для бытовой аппаратуры,можно изготовить несложный приёмник для наблюдений за работой любительских радиостанций.Наш приёмник работает в диапазоне 160 метров(1,81-2МГц).Он собран на трёх интегральных микросхемах по супергетеродинной схеме и содержит минимальное число намоточных узлов.Каскады радио-и прмежуточной частоты выполнены на микросхеме TEA5570.Она предназанчена для несложных бытовых АМ/ЧМ приёмников-отдельных и встраиваемых в другую аппартуру.Данный приёмник можно перестоитьдля приёма станций в любом радиолюбительском диапазон,соответствующим образом изменить намоточные данные катушек входного полосового фильтра и гетеродина.

1 Анализ технического задания

1.1 Назначение и общая характеристика устройства

Программаторы применяются для программирования микроконтроллерных устройств (МКУ). Простейшие из них подключаются к COM- или LPT-порту. Они применяются, если необходимо единожды запрограммировать МКУ. Программаторы более сложной конструкции применяются, если необходимо производить схемы в больших количествах. Такие устройства часто содержат свой микроконтроллер.

Данный программатор представляет собой усовершенствованную версию программатора “Extra-PIC”. Он питается от внешнего источника, содержит узел на микросхеме MAX232 для согласования с COM-портом компьютера и предназначен для программирования не только микроконтроллеров семейства PICmicro, но и некоторых микросхем “последовательной” памяти.

Рассмотрим некоторые особенности данного программатора:

1. Работоспособен с любыми COM-портами, как стандартными (+/-12v; +/-10v) так и с нестандартными COM-портами некоторых моделей современных ноутбуков, имеющих пониженные напряжения сигнальных линий, вплоть до +/-5v.

2. Не перегружает по току COM-порт компьютера, так как использует стандартный формирователь интерфейса RS232 (MAX232 или аналогичный), и при правильной эксплуатации не представляет опасности для COM-порта.

3. Имеет разъём внутрисхемного программирования (ICSP - In Circuit Serial Programming).

4. Программатор предназначен для эксплуатации без корпуса.

5. Правильно собранный программатор не нуждается в настройке и начинает работать сразу.

1.2 Требования по устойчивости к внешним воздействиям

Проектируемое устройство является бытовой радиоэлектронной аппаратурой и относится к III категории изделий (отсутствие воздействия атмосферных осадков, прямого солнечного излучения; существенное уменьшение ветра; существенное уменьшение или отсутствие воздействия рассеянного солнечного излучения и конденсации влаги) и в соответствии с ГОСТ 15150 – 69 должно отвечать следующим параметрам:

- температура воздуха при эксплуатации -40…+40 ºС;

- относительная влажность при температуре 25 ºС 98%;

- значение пониженного атмосферного давления при

температуре 25 ºС ± 10 ºС 70 кПа (525 мм рт. ст.);

- диапазон частот 10…35 Гц;

При этом нормальными климатическими условиями являются:

- температура -8…24 ºС;

- относительная влажность при температуре 25 ºС 33…70%;

- атмосферное давление 84…106,7 кПа

(630…800 мм рт. ст.);

- интегральная поверхностная плотность потока

энергии солнечного излучения 1125Вт/

(0,027 кал/ *с);

- плотность потока ультрафиолетовой

части спектра 68Вт/

(0,0016 кал/ *с)

1.3 Требования к надежности

Под надежностью понимают свойство изделия сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции, в заданных режимах и условиях применения, технического обслуживания, хранения и транспортирования.

Нередко под надежностью в узком смысле слова понимают безотказность изделия.

В настоящее время проблема надежности РЭУ заметно обострилась. Объясняется это следующим:

1. РЭУ заметно усложнились в схемотехническом отношении.

2.Ужесточились условия, в которых эксплуатируется современная радиоэлектронная аппаратура. Они часто характеризуются большим перепадом температур, высокими или низкими давлениями, наличием механических воздействий и т.д.

3.Повысились требования к точности функционирования РЭУ.

4. Повысилась «цена» отказа РЭУ: он может привести к серьезным техническим и экономическим потерям.

5.В ряде случаев человек-оператор не имеет непосредственного контакта с РЭУ (электронные датчики контроля хода технологических процессов в агрессивных средах, РЭУ на непилотируемых летательных объектах и т.п.).

Надежность является комплексным свойством, которое в зависимости от назначения изделия и условий его применения может включать безотказность, долговечность, ремонтопригодность и сохраняемость или определенные сочетания этих свойств.

2 Конструкторский анализ схемы электрической принципиальной

Питание программатор осуществляется от внешнего источника +/- 15V. Он содержит узел для согласования с СОМ-портом компьютера и предназначен для программирования различных микроконтроллеров (МК).

Однако при внимательном изучении исходного варианта схемы был выявлен недостаток. Как известно, существует два способа перевода МК в режим программирования:

- при включенном напряжении питания V_cc поднять напряжение V_pp (на выводе MCLR) от 0 до 12В;

- при выключенном напряжении V_cc поднять напряжение V_pp от 0 до 12В, затем включить напряжение V_cc.

Оригинальный программатор “Extra-PIC” может работать только в первом режиме программирования.

Этот режим необходимо применять в основном для приборов ранних разработок. В этом режиме напряжение питания МК не отключается перед программированием. Выключить его можно только вручную, через компьютер, с которым соединен программатор.

Такой способ, во-первых, неудобен, так как устанавливать программируемую микросхему в панель и извлекать ее все-таки лучше при отключенном напряжении питания. Во-вторых данный способ накладывает ограничения на конфигурацию вывода MCLR. Во многих МК предусмотрена возможность превратить этот вывод в обычную линию одного из портов, что особенно важно для МК с малым количеством выводов серии PIC10 и PIC12. А при работе программатора в первом режиме программирования вывод MCLR может служить только входом сигнала начальной установки.

Чтобы иметь возможность работы во втором режиме, в программатор был добавлен коммутатор напряжения V_cc на транзисторах VT3 и VT4, по схеме уже существующему коммутатору напряжения V_pp (на транзисторах VT1 и VT2). Благодаря цепи R5C7 открывание транзисторов VT3 и VT4 происходит с задержкой относительно включения напряжения V_pp.

Для переключения между режимами программирования в схему была добавлена перемычка S1. Если она установлена в показанное на схеме положение 1-2, с задержкой, равно времени открывания транзисторов VT3 и VT4, включится напряжение V_cc. В таком случае программатор будет работать во втором режиме. Если перенести перемычку в положение 2-3, напряжение V_cc будет включено постоянно, а программатор будет работать в первом режиме.

Диод VD7 служит для быстрой разрядки конденсатора C7 при выключении напряжения V_cc. Номинал конденсатора С8 был значительно уменьшен по сравнению с исходным, для того, чтобы обеспечить высокую скорость нарастания и спада напряжения V_cc. Светодиод HL3 – это индикатор наличия этого напряжения.

Чтобы полностью завершить усовершенствование программатора, в него добавили встроенный сетевой блок питания, состоящий из предохранителя FU1, трансформатора T1, переключателя SA1, диодного моста VD1-VD4.

Также на схеме программатор присутствуют панели для МК. Панели XS2-XS5 предназначены для МК PICmicro с соответствующим числом выводов. Панель XS6 – для восьмивыводных МК серии PIC12, XS7 - для МК серии PIC10.

Розетка DB-9F находится на конце кабеля, которым программатор подключают к вилке порта СОМ на системном блоке компьютера. Вилка XP1 – двухрядная десятиконтактная IDC-10M, применяемая на компьютерных платах.

После всех усовершенствований получился программатор, который может работать в двух режимах программирования.

3 Разработка компановки блока и выбор способа монтажа

Под компоновкой понимается процесс размещения комплектующих модулей, электрорадиоэлементов и деталей РЭА на печатной плате с определением основных геометрических форм и размеров. При решении задач компоновки основным критерием оптимальности компоновки является минимизация числа межмодульных связей, а также ряд других требований:

- между отдельными узлами, приборами и блоками должны отсутствовать заметные паразитные электрические и магнитные взаимосвязи, влияющие на технические характеристики изделия; тепловые и механические влияния элементов конструкции не должны значительно ухудшать их технические характеристики;

- взаимное расположение элементов конструкции должно обеспечивать технологич-ность сборки и монтажа, легкий доступ к деталям монтажа для контроля, ремонта и обслуживания;

- расположение и конструкция органов управления и отсчетных устройств должны обеспечивать максимальные удобства для оператора;

- изделие должно удовлетворять требованиям технической эстетики;

- габариты и масса должны быть минимальными.

Удовлетворить одновременно всем перечисленным требованиям в большинстве случаев не удается. Поэтому процесс компоновки сводится к нахождению оптимального решения.

Для программатора определяем плоский (печатный монтаж). Комбинированный позитивный метод изготовления печатной платы. Условия эксплуатации оговорены в задании. В зависимости от них выбираем 2 группу жесткости. Выбираем 3 класс точности, в соответствии с которым ширина печатного проводника t = 0,25мм, расстояние между печатными проводниками S = 0,25мм, ширина гарантийного пояска равна b = 0,1мм. Монтажные отверстия – металлизированные отверстия диаметром 0,9мм, предельное отклонение диаметра для 3 класса точности Δd = +0.1мм. Контактные площадки под монтажные отверстия – круглые, диаметром 1.5мм. Предельное отклонение ширины печатного проводника Δt = ±0,1мм. Переходные отверстия – металлизированные отверстия диаметром 0,7мм. Контактные площадки под переходные отверстия – круглые, диаметром 1.4мм. Значение допуска расположения центров контактных площадок Т = 0,2мм, осей отверстий =0,1мм. Расстояние между элементами рисунка для фольгированного стеклотекстолита 0,2-0,3мм. Размеры от корпуса ЭРЭ до изогнутого вывода не менее 2,0мм. Размер платы ориентировочно принимаем равным 11545мм. Шаг координатной сетки 2.5мм.

Для размещения элементов и разработки токопроводящего рисунка используем систему автоматизированного проектирования P-CAD 2001. Размещение элементов в P-CAD 2001 основано на интерактивных методах и может осуществляться вручную и автоматически. Авторазмещение элементов на плате произойдёт, если предварительно был загружен список цепей и скомпонованы элементы. Если в результате автоматического размещения компонентов не устраивает положение отдельных составляющих схемы, то эти компоненты можно перемещать вручную.

Авторазмещение на плате оказалось не весьма экономичным по занимаемому месту и беспорядочным. Проанализировав взаимное расположение компонентов и связей между ними, необходимо было изменить расположение микросхем, так как к ним больше всех подходят проводники, и других элементов, уменьшив тем самым длину соединений, число пересечений связей и откорректировав шаг координатной сетки 2,5. Элементы расположили в определённой логической последовательности, что позволило увеличить технологичность конструкции программатора. Чертеж печатной платы изображен на КП91.191014.701. Сборочный чертеж изображен на КП91.191014.501 СБ.

4 Выбор и обоснование конструкции изделия