機械裝置性能綜合測試硬件設(shè)計論文

1、 河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）機械裝置綜合測試下位機硬件設(shè)計摘 要在本設(shè)計中，選用光電編碼器、直線位移、壓力、加速度傳感器分別檢測系統(tǒng)執(zhí)行機構(gòu)的曲柄轉(zhuǎn)角位移、執(zhí)行構(gòu)件直線運動位移、刀具切削阻力、滑枕的振動加速度信號。而機械裝置綜合則是下位機硬件設(shè)計的主要目的是就是對各個傳感器輸出信號就行濾波、放大、阻抗匹配以滿足單片機A/D轉(zhuǎn)換的滿量程要求，并將傳感器輸出的模擬信號轉(zhuǎn)換為計算機能夠識別和處理的數(shù)字信號（傳感器輸出的信號也有數(shù)字信號和模擬信號之分，比如加速度傳感器輸出的信號就是數(shù)字信號，該信號只需調(diào)理后就可直接輸入到單片機I/O口，而其他的光電編碼器、直線位移、壓力傳感器輸出的信號為模擬信號，不

2、僅需要信號的調(diào)理，也需要A/D轉(zhuǎn)換，把經(jīng)過調(diào)理電路調(diào)理后的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，而后輸入到單片機中進行處理），硬件設(shè)計中通訊電路的設(shè)計采用RS-232通訊接口來實現(xiàn)上位機與下位機的通訊和數(shù)據(jù)的傳輸。 在該設(shè)計中下位機硬件設(shè)計站有重要的地位，但是機械裝置與單片機、上位機溝通交流的橋梁。硬件系統(tǒng)的設(shè)計是否合理有效對整個系統(tǒng)的正常工作有著決定性作用。關(guān) 鍵 詞：機械裝置，單片機，硬件設(shè)計，傳感器COMPREHENSIVE TESTING MECHANICAL DEVICE HARDWARE DESIGNABSTRACTIn this design, selection of photoelectr

3、ic encoder, linear displacement, stress, acceleration sensor were used to detect the crank angle displacement execution mechanism, system implementation of vibration acceleration signal component linear motion displacement, cutting resistance, ram. While the mechanical device is the main purpose of

4、hardware design is to each sensor output signal line filter, amplifier, impedance matching to meet the full range of requirements of A/D conversion, and converts the analog signal to digital signal output of the sensor of the computer can recognize and process (sensor output signal is digital signal

5、 and analog signals, such as signal output of the accelerometer is digital signal, the signal is only conditioning can be directly input to the I/O port of the SCM, and the signal of other photoelectric encoder, linear displacement, the pressure sensor output analog signal, not only need the signal

6、conditioning, also need to A/D conversion, the conditioning simulation signal conditioning circuit is converted into digital signal, and then input to the microcontroller for processing), design of communication circuit hardware design adopts RS-232 communication interface to realize the communicati

7、on between host and client communication and data.在該設(shè)計中下位機硬件設(shè)計站有重要的地位，但是機械裝置與單片機、上位機溝通交流的橋梁。硬件系統(tǒng)的設(shè)計是否合理有效對整個系統(tǒng)的正常工作有著決定性作用。In the design the hardware design station has an important position, the bridge but mechanical devices and microcontroller, computer communication. The design of hardware system

8、 is reasonable and effective work of the whole system has decisive effect.KEY WORDS：A mechanical device, single chip microcomputer, hardware design, sensor目 錄前言1第一章 總體方案的設(shè)計4§1.1 測試系統(tǒng)設(shè)計的一般過程4§1.2 測試系統(tǒng)硬件劃分5§1.3 測試系統(tǒng)硬件系統(tǒng)總體框圖設(shè)計5第二章 傳感器的選擇6§2.1 光電編碼器7§2.2 直線位移傳感器8§2.3 壓力傳感器8

9、§2.4振動加速度傳感器9第三章 硬件電路設(shè)計11§3.1 主控制電路及顯示模塊11§3.1.1 單片機簡介11§3.1.2 單片機的時鐘電路12§3.1.2 單片機的時鐘電路12§3.1.4 PCF8591簡介13§3.1.5 12864顯示模塊14§3.2 信號調(diào)理模塊設(shè)計15§3.2.1 角位移信號調(diào)理16§3.2.2 位移、加速度信號調(diào)理17§3.2.3 壓力信號調(diào)理17§3.3 通訊模塊設(shè)計18§3.3.1 RS-232通訊接口設(shè)計18§3.3.

10、2 USB模塊設(shè)計19§3.4 供電模塊20第四章 硬件系統(tǒng)的設(shè)計與調(diào)試22§4.1 Altium Dsinger Summer09簡介23§4.2 原理圖的設(shè)計與調(diào)試23§4.3 PCB的設(shè)計與調(diào)試24§4.4 常見元器件封裝簡介25結(jié)論29參考文獻31致謝32附錄33前 言測試技術(shù)屬于信息科學(xué)范疇，是信息技術(shù)三大支柱之一，測試技術(shù)是用來檢測和處理各種信息的一門綜合技術(shù)，在科學(xué)研究，工業(yè)生產(chǎn)，醫(yī)療衛(wèi)生，文化教育等各個領(lǐng)域都起著相當重要的作用1。對被測量的測試需要一套專門的設(shè)備來完成。完成對被測量測試的專門設(shè)備成為測試系統(tǒng)。測試系統(tǒng)通過某種技術(shù)

11、方法，從被測對象的運動狀態(tài)中提取所需的信息。機械性能綜合測試系統(tǒng)的研究開發(fā)，實現(xiàn)了機械系統(tǒng)運動學(xué)、動力學(xué)參數(shù)的實時監(jiān)測，數(shù)據(jù)保存顯示、離線分析等功能。在設(shè)計的過程中應(yīng)保證系統(tǒng)運行可靠，能夠滿足教學(xué)和科研的需求。目前研究生及本科教學(xué)理論與實踐脫節(jié)，導(dǎo)致學(xué)生自主動手、實踐能力和創(chuàng)新研究能力不足，本課題是學(xué)生自主開發(fā)的實驗設(shè)備設(shè)計一套集運動學(xué)、動力學(xué)參數(shù)測試分析一體的通用測試平臺。為研究機械效率、機械速度波動、機械振動等性能提供客觀真實的依據(jù)，同時為學(xué)生工程實踐能力、動手能力及綜合分析創(chuàng)新能力的提高提供一個設(shè)計制造與分析平臺。這樣既充實了教學(xué)實踐內(nèi)容，同時為機械運動學(xué)、動力學(xué)性能參數(shù)的進一步研究創(chuàng)造

12、了條件。 測試技術(shù)存在于機械制造過程的各個環(huán)節(jié)，貫穿機械制造整個產(chǎn)品生產(chǎn)的全部過程。離線測試、在線測試、極限測試等各種測試技術(shù)，在機械制造中實現(xiàn)質(zhì)量評定、工藝改進、技術(shù)革新等方面，起到了關(guān)鍵性作用。在機械工程性能參數(shù)方面的測試研究大部分都缺乏綜合性、通用性，因此針對機械性能綜合參數(shù)設(shè)計一種通用測試系統(tǒng)將具有重大意義1。 進入21世紀以來，科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展，新工藝、新材料、新的制造技術(shù)催生了新一代的電子元器件，同時也促使測試技術(shù)產(chǎn)生了新的發(fā)展趨勢。 自然科學(xué)研究的心成果不斷豐富著測試技術(shù)的設(shè)計思想。新型測試問題的不斷出現(xiàn)和最終解決都有賴于傳感原理和傳感器研究的創(chuàng)新綜合目前國內(nèi)外的研究狀況，該領(lǐng)

13、域大致有兩個方面主要工作：研究開發(fā)全新傳感原理和傳感器；深入研究和改進已有的傳感原理和傳感器，以獲得更好的性能，前者如近年來獲得廣泛關(guān)注的基于MEMS工藝的集成多參數(shù)傳感器、耐高溫壓力傳感器、微慣性傳感器、光纖傳感器等；后者如電容、電感、電渦流、光柵尺、觀測型掃描電鏡、激光干涉儀等傳統(tǒng)傳感器的深入原理研究和性能改進措施。 新型傳感器的發(fā)明、各種先進的數(shù)字處理技術(shù)的應(yīng)用、新材料和新工藝的使用，將測試系統(tǒng)的準確度、分辨率、靈敏度、線性度和測量效率提高了好幾個數(shù)量級。例如工業(yè)參數(shù)測量儀器準確度普遍提高到0.02以上。測量和控制范圍也大幅提高，如電壓的測量范圍從10-9V到106V，電阻的測量范圍從超

14、導(dǎo)到1011，頻率測量范圍最高達1010Hz，溫度的測量范圍則是從決定零度到1010等。Agilent公司的PSA頻譜分析儀的測量靈敏度高析儀的動態(tài)范圍高達-169dBm，PNA網(wǎng)絡(luò)分析儀的動態(tài)范圍高達143dB。隨著微型計算機時鐘頻率的大幅提高，與硬件控制的實時性的差距越開越小9。微處理器在測試系統(tǒng)普遍采用，這不僅簡化了硬件結(jié)構(gòu)，縮小了體積及能耗、提高了可靠性、增加了靈活性，而且使儀器的智能化和自動化程度更高。微電子學(xué)、微細加工技術(shù)和集成化工藝等方面的進展，為這一發(fā)展趨勢提供了巨大推動力。多核處理技術(shù)成為儀器技術(shù)發(fā)展的助推劑。越來越多的儀器選用以通用軟件和通用芯片為平臺，采用通用商業(yè)軟件和基

15、于軍用標準的軟件，用通用軟件代替儀器內(nèi)部操作軟件，易于與通用辦公室應(yīng)用軟件連接，充分發(fā)揮其效能。涌現(xiàn)出將傳感器、調(diào)理電路甚至微處理器集成在一起的智能傳感器，各種集成調(diào)理芯片不斷面市，新型顯示記錄裝置的智能化和自動化程度也不斷提高。許多原本要有多臺儀器實現(xiàn)的功能，現(xiàn)在可以通過集成在一臺儀器甚至一個芯片上的智能化儀器完成。現(xiàn)代測試系統(tǒng)通常都具備擴展接口，方便擴展和對外通信。新技術(shù)的應(yīng)用，尤其是Internet和Intranet技術(shù)、現(xiàn)場總線技術(shù)、圖像處理技術(shù)、和技術(shù)以及自動化控制、智能控制的發(fā)展和應(yīng)用，使得現(xiàn)代測試儀器不斷朝著網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展。借助于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用，可將不同地點的不同儀器、儀表聯(lián)系在一起

16、，實施網(wǎng)絡(luò)化測量、數(shù)據(jù)傳輸與共享、故障的網(wǎng)上診斷以及技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)化培訓(xùn)等。以美國為首的用戶和儀器廠商近年來提供了一種新的測試儀器理念和技術(shù)NxTest，它是基于局域網(wǎng)（LAN）的模塊化合成儀器（synthetic instrument）。本課題所研究的內(nèi)容及其所需解決的問題如下： 本課題要求學(xué)生對機械測試系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀、傳感器的發(fā)展現(xiàn)狀、總線技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀、及其軟硬件開發(fā)設(shè)計系統(tǒng)的現(xiàn)狀進行深入的了解和研究。能夠?qū)φn題中所要求的要實現(xiàn)的功能并結(jié)合目前實驗教學(xué)中在機械性能參數(shù)測試研究方面存在的問題，進行分析并提出合理的設(shè)計方案。提出基于通用性設(shè)計思想的測試方案。運用機構(gòu)運動學(xué)理論，對實驗設(shè)備執(zhí)行機構(gòu)

17、進行運動學(xué)理論分析，計算出各構(gòu)件的運動規(guī)律方程。仿真執(zhí)行構(gòu)件及導(dǎo)桿的運動規(guī)律曲線，為后續(xù)測試分析提供可靠的理論依據(jù)。對系統(tǒng)進行需求分析，確定測試參數(shù)內(nèi)容并選擇滿足精度、測量范圍的傳感器，及下位機控制器（單片機）；針對不同的傳感器輸出信號，設(shè)計相應(yīng)的信號調(diào)理電路以滿足單片機A/D轉(zhuǎn)換的滿量程要求。根據(jù)通用計算機支持的接口類型，選用標準的RS-232串行總線技術(shù)實現(xiàn)上下位機之間數(shù)據(jù)傳輸。運用C語言完成下位機的電機驅(qū)動程序、各參數(shù)信號的AD轉(zhuǎn)換及數(shù)據(jù)傳輸通信協(xié)議程序設(shè)計，運用C+Builder進行上位機數(shù)據(jù)接收、曲線動態(tài)顯示、測試界面編制；聯(lián)機調(diào)試完成各個參數(shù)的測試工作，實現(xiàn)各參數(shù)曲線的動態(tài)顯示、測

18、試數(shù)據(jù)顯示、保存、打印。第一章 總體方案的設(shè)計測試系統(tǒng)的硬件設(shè)計一般包括傳感器、模擬信號調(diào)理電路、數(shù)字信號分析與處理電路、顯示部分以及將處理信號傳送給控制器或上位機系統(tǒng)的通信接口部分等。進行測試系統(tǒng)總體方案設(shè)計時，首先要了解測試系統(tǒng)設(shè)計的一般過程、測試內(nèi)容、實現(xiàn)功能及精度可靠性等要求，這樣才能設(shè)計出更為合適的系統(tǒng)方案 。§1.1 測試系統(tǒng)設(shè)計的一般過程測試系統(tǒng)的開發(fā)過程通常分為以下五個階段： 需求分析需求分析就是根據(jù)用戶對測試系統(tǒng)的需求進行分析。 設(shè)計任務(wù)的確定根據(jù)測試系統(tǒng)需要實現(xiàn)的功能，編制設(shè)計任務(wù)書，確定測試系統(tǒng)設(shè)計的具體任務(wù)。 擬定總體設(shè)計方案把測試系統(tǒng)劃分為便于實現(xiàn)的軟硬件功

19、能模塊。測試系統(tǒng)中有些功能模塊既可以用軟件來實現(xiàn)，也可以用硬件來實現(xiàn)。軟硬件劃分時應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)開發(fā)周期、性價比等因素做出合理分配。 硬件電路與軟件系統(tǒng)的設(shè)計與調(diào)試硬件設(shè)計的一般流程是：首先根據(jù)測試系統(tǒng)硬件框圖按照模塊分別進行電路設(shè)計，然后進行硬件電路合成，將各模塊電路按硬件框圖組合在一起，構(gòu)成一個完整的硬件電路圖。整個電路設(shè)計完成之后，就可進行電路板制作，最后進行裝配與調(diào)試。 整機聯(lián)調(diào)當軟硬件分別調(diào)試合格后，要把硬件、軟件結(jié)合起來進行聯(lián)機調(diào)試。調(diào)試過程中可能會遇到各種問題，若是硬件問題，就應(yīng)修改硬件電路；若是軟件問題，就應(yīng)修改相應(yīng)程序；若是系統(tǒng)問題，就應(yīng)對硬件、軟件同時修改，如此往復(fù)，直到合格為

20、止。§1.2 測試系統(tǒng)硬件劃分系統(tǒng)軟硬件劃分是系統(tǒng)設(shè)計的一個關(guān)鍵環(huán)節(jié)，軟硬件劃分的合理性，直接影響測試系統(tǒng)的研制周期、精度、可靠性、性能價格比。測試系統(tǒng)硬件的主要任務(wù)是對被測參數(shù)進行信號采集、轉(zhuǎn)換處理后傳送給計算機進行處理。具體包括：主控制電路模塊、數(shù)據(jù)通信模塊、液晶顯示模塊、各測試參數(shù)對應(yīng)的信號調(diào)理電路。為保證電路板的正常工作，還必須能為電路板提供匹配的工作電源，因此必須有電源模塊。§1.3 測試系統(tǒng)硬件系統(tǒng)總體框圖設(shè)計系統(tǒng)的測試參數(shù)包括：執(zhí)行機構(gòu)主軸轉(zhuǎn)角位移、執(zhí)行構(gòu)件直線位移、刀具切削阻力、電機輸入功率、滑枕振動加速度五個參量。測試系統(tǒng)的總體框圖組成如圖1.1所示。計算

21、機主控制器信號調(diào)理電路機械裝置光電編碼器直線位移傳感器壓力傳感器振動加速度傳感器圖1.1 硬件系統(tǒng)整體框圖該測試系統(tǒng)包括機械裝置本體、數(shù)據(jù)采集模塊、通信模塊三大部分。機械裝置就是指實驗設(shè)備本身；數(shù)據(jù)采集模塊主要由傳感器、信號調(diào)理和主控制器組成；通訊模塊主要包括下位機和計算機。 數(shù)據(jù)采集模塊數(shù)據(jù)采集模塊主要功能是：將傳感器采集的各路信號經(jīng)信號調(diào)理之后進入主控制器進行數(shù)據(jù)處理。其中信號調(diào)理電路主要完成測試信號的放大、濾波和阻抗匹配等工作，把從傳感器獲得的信號調(diào)理至主控制器所允許的范圍之內(nèi)，以滿足A/D轉(zhuǎn)換的滿量程輸入要求。 控制模塊控制模塊主要功能是：以計算機為測試系統(tǒng)核心，計算機控制整個測試系統(tǒng)

22、的正常工作。一方面計算機接收主控制器傳送過來的數(shù)據(jù)，并存入計算機進行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、動態(tài)曲線顯示以及相關(guān)的數(shù)據(jù)分析和處理。 通信模塊通信模塊主要功能是實現(xiàn)各數(shù)據(jù)命令的傳輸。計算機與主控制器間選用RS232通信接口，進行串行通信。第二章 傳感器的選擇傳感器構(gòu)成測控系統(tǒng)的重要組成部分，大部分所測量的物理量都是由特定的傳感器轉(zhuǎn)換成電信號通過A/D卡采集到測控計算機中。傳感器總是處于測試系統(tǒng)的最前端，用來獲取檢測信息，其性能、精度將直接影響整個測試系統(tǒng)的性能和精度15。在實際測量中，大量的被測量是隨時間變化的動態(tài)信號，這就要求傳感器輸出不僅能夠精確放映出被測量的大?。o態(tài)特性），還要準確的測量被測量隨時間變

23、化的規(guī)律，即要求傳感器的動態(tài)特性要好。傳感器按照輸出信號的形式分為模擬傳感器和數(shù)字傳感器。模擬傳感器將被測非電參量轉(zhuǎn)換為電信號輸出。數(shù)字傳感器將被測模擬參量直接轉(zhuǎn)換成數(shù)字量輸出，不需要A/D轉(zhuǎn)換，可直接輸入控制器處理。傳感器選型時，要充分考慮被測量和被測對象的特點，在了解被測對象和各種傳感器特性的基礎(chǔ)上，根據(jù)能否符合被測量精度、靜態(tài)及動態(tài)性能要求、被測量變化范圍、被測對象所處的環(huán)境條件、傳感器的體積以及整個測試系統(tǒng)性能要求等限制，合理選擇傳感器。為研究機械設(shè)備的機械效率、機械速度波動、機械振動等性能，系統(tǒng)對實驗設(shè)備的執(zhí)行機構(gòu)主軸轉(zhuǎn)角、執(zhí)行構(gòu)件直線運動位移、刨刀切削阻力、電機輸入功率、滑枕振動加

24、速度等參量進行測量。分別選用光電編碼器、直線位移傳感器、壓力傳感器、功率傳感器、加速度傳感器。其中，光電編碼器為數(shù)字傳感器，輸出信號為數(shù)字信號；直線位移傳感器、壓力傳感器、功率傳感器、加速度傳感器是模擬傳感器，輸出信號是模擬信號。§2.1 光電編碼器光電編碼器用于測量系統(tǒng)執(zhí)行機構(gòu)主軸的轉(zhuǎn)角位移。本系統(tǒng)中選用長春東河光學(xué)儀器廠生產(chǎn)的增量式編碼器，其每轉(zhuǎn)輸出脈沖個數(shù)為1000。圖4.4為光電編碼器的外觀圖。該增量式編碼器由光源、碼盤和光電元件組成，碼盤圖案和光脈沖信號均勻，可將任意位置為基準點，從該點開始按一定量化單位檢測。光源通過碼盤上的三個碼道，由三個光電元件接收，其對應(yīng)輸出Z（零位

25、脈沖）、A（增量脈沖）、B（辨向脈沖）三位脈沖信號。碼盤上最外圈碼道上的一條透光狹縫，作為碼盤的基準位置，每當工作軸旋轉(zhuǎn)一周產(chǎn)生一個零位脈沖信號，通常用于轉(zhuǎn)軸機械原點定位。中間一圈碼道為增量碼道，最內(nèi)一圈碼道為辨向碼道。這兩圈碼道等角距均勻分布著m個透光與m個不透光扇形區(qū)，且彼此錯開半個扇形區(qū)，即90°/m，增量編碼器的分辨率取決于扇形區(qū)的多少，分辨率為=360°/m。同時，編碼器具有辨別方向的功能，辨向脈沖和增量脈沖是相位差為90°的正弦波，經(jīng)放大、整形后變成方波。若增量脈沖超前于辨向脈沖，對應(yīng)工作軸正轉(zhuǎn)；若辨向脈沖超前于增量脈沖相，對應(yīng)工作軸反轉(zhuǎn)。q 

26、7;2.2 直線位移傳感器選用CWY-DW 系列電阻式直線位移傳感器測量執(zhí)行構(gòu)件直線位移。該類傳感器廣泛應(yīng)用于控制測量系統(tǒng)，線性度高，結(jié)構(gòu)設(shè)計可靠。傳感器內(nèi)部安裝有電位器，電位器上的可變電阻滑軌連接在被測設(shè)備固定位置，通過滑片在滑軌上移動的位置來測量出不同的阻值?？勺冸娮杌墐啥诉B接穩(wěn)態(tài)直流電壓，允許流過微安培的小電流，滑片和可變電阻滑軌始端之間的電壓與滑片移動的長度成正比，從而傳感器把直線機械位移量轉(zhuǎn)換成電壓信號輸出。根據(jù)執(zhí)行構(gòu)件的最大行程量，選用型號為CWY-DW-450 的直線位移傳感器，最大行程為450mm。圖4.5 為其外觀圖。內(nèi)部安裝一只5kW的可變電阻，傳感器的信號端電壓隨導(dǎo)桿伸

27、縮而變化。安裝時，傳感器可變電阻滑軌固定在牛頭刨床機架上，傳感器滑動導(dǎo)桿與刀架固定連接，隨刀具的往復(fù)直線運動而伸縮。主要參數(shù)如下：Ø 可測量范圍為450mmØ 標稱阻值 5KWØ 線性度誤差為0.1%Ø 電阻溫度系數(shù) 0.04% /°§2.3 壓力傳感器壓力傳感器用于測量刨刀的切削阻力，本系統(tǒng)采用一種定制的微型承載力傳感器，其量程為5000N。該傳感器內(nèi)嵌在刀架上。當?shù)毒咔邢鞴ぜr，刀具受到切削阻力的作用，傳感器感應(yīng)部位承受壓力作用，引起內(nèi)部電阻發(fā)生改變，輸出電壓信號。該壓力傳感器是一種電阻應(yīng)變式傳感器，其工作原理是電阻應(yīng)變效應(yīng)，即導(dǎo)

28、體的電阻隨著機械變形而發(fā)生變化。主要由彈性元件、電阻應(yīng)變片、測量電路和傳輸電纜組成。電阻應(yīng)變片貼在彈性元件上，當彈性元件受力變形時，其上的應(yīng)變片隨之變形，并導(dǎo)致電阻改變。當傳感器彈性元件不受力時，電阻應(yīng)變片不產(chǎn)生變形，由于沒有阻值的變化，電橋維持初始平衡，輸出電壓為零；當傳感器彈性元件受力時，電阻應(yīng)變片承受應(yīng)力，電阻發(fā)生變化，電橋處于不平衡狀態(tài)，輸出端電壓不為零且輸出電壓正比于應(yīng)變片受力產(chǎn)生的電阻變化量。該傳感器間接測量刀具的切削阻力，通過力矩平衡原理最終轉(zhuǎn)換為刨刀的切削阻力。§2.4振動加速度傳感器機床工作過程中，滑枕的振動是一般的機械振動，因此，選用美國ADI公司生產(chǎn)的ADXL3

29、20 雙軸加速度計進行振動測量，安裝在牛頭刨床執(zhí)行構(gòu)件滑枕上，隨執(zhí)行構(gòu)件滑枕運動狀態(tài)的變化而變化，輸出相應(yīng)變化的電壓信號。ADXL320內(nèi)部安裝雙軸加速度檢測芯片，圖4.7 為其內(nèi)部電路圖。ADXL320 傳感器檢測到信號后經(jīng)放大器（ACAMP）放大，再由解調(diào)器（DEMOD）將交流電壓還原為相應(yīng)的直流電壓，被放大后經(jīng)過32kW電阻，最后通過外接的電容設(shè)置頻寬、濾波后輸出電壓信號。ADXL320 的測量范圍是-5g +5g，方向精度0.1°。加速度計包含內(nèi)置傳感器和單獨的調(diào)節(jié)電路，以完成檢測信號的開環(huán)加速度測量。該傳感器具有多晶硅面微機械結(jié)構(gòu)且附于硅膠片上，傳感器上的多晶硅彈片使其懸浮

30、在膠片表面，并產(chǎn)生一個加速度反力。通過微分電容可測出懸浮結(jié)構(gòu)的偏角，而該電容的非固定極板與動片相連，固定極板由方波驅(qū)動。工作過程中，加速度作用使連桿偏斜，微分電容不平衡，進而產(chǎn)生一個振幅與加速度成比例的方波信號輸出，經(jīng)解調(diào)器矯正并確定出加速度的方向。第三章 硬件電路設(shè)計§3.1 主控制電路及顯示模塊此次設(shè)計是基于LY-51S開發(fā)板的設(shè)計，主控制電路、AD轉(zhuǎn)換芯片、EEPROM、和顯示模塊都是基于開發(fā)版來設(shè)計使用的。§3.1.1 單片機簡介此次設(shè)計的單片機是使用開發(fā)版上的深圳宏晶科技生產(chǎn)的STC8954單片機。單片機的引腳信息及其I/O口的分配如下圖所示：圖3.1 單片機引腳

31、信息該單片機在一塊芯片上集成了CPU、ROM、RAM、定時器/計數(shù)器和多種I/O功能部件，具有一臺微型計算機的基本結(jié)構(gòu)，主要包括下列部件。1個8 位的CPU、1個布爾處理機、1個片內(nèi)震蕩器、128字節(jié)的片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器、4K字節(jié)的片內(nèi)程序存儲器、尋址范圍為64K字節(jié)的外部數(shù)據(jù)存儲器和程序存儲器、21字節(jié)的專用存儲器、4個并行I/O口、1個全雙工的串行口、2個16位的定時器/計數(shù)器、5個中斷源、2個中斷優(yōu)先級和111條指令，片內(nèi)采用單總線結(jié)構(gòu)。單片機各引腳的功能介紹如下所示：（1）VCC：運行和程序校驗時接電源正端。（2）P0口：P0口是一個8位、漏極開路的雙向I/O口，每腳可吸收8個TTL門電流

32、。 （3）P1口：P1口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4個TTL門電流。（4）P2口：P2口是一個內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個TTL門電流。（5）P3口：P3口是一個8位帶內(nèi)部上拉電阻的準雙向I/O口，可接收輸出4個TTL門電流。（6）RST：復(fù)位輸入信號，高電平有效。（7）ALE/PROG：地址鎖存允許信號，輸出。（8）/PSEN：片外程序存儲器讀選通信號，低電平有效。（9）/EA/VPP：片外程序存儲器訪問允許信號，低電平有效。（10）XTAL1：輸入到單片微機內(nèi)部振蕩器的反相放大器。（11）XTAL2：反相放大器的輸出，輸

33、入到內(nèi)部時鐘發(fā)生器。§3.1.2 單片機的時鐘電路系統(tǒng)的時鐘電路設(shè)計是采用的內(nèi)部方式，即利用芯片內(nèi)部的振蕩電路。MCS-51單片機內(nèi)部有一個用于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器，引腳XTAL1和XTAL2分別是此放大器的輸入端和輸出端。這個放大器與作為反饋元件的片外晶體諧振器一起構(gòu)成一個自激振蕩器。外接晶體諧振器以及電容C1和C2構(gòu)成并聯(lián)諧振電路，接在放大器的反饋回路中。對外接電容的值雖然沒有嚴格的要求，但電容的大小會影響震蕩器頻率的高低、震蕩器的穩(wěn)定性、起振的快速性和溫度的穩(wěn)定性，電容應(yīng)盡可能的選擇陶瓷電容，電容值約為22pF。振蕩器的工作頻率一般在1.2MHz12MHz之間，由于制造

34、工藝的改進，有些單片微機的頻率范圍正向兩端延伸，高端可達40MHz，低端可達0Hz，一般用11.0592MHz晶振。時鐘電路圖如圖3.2所示7。 §3.1.2 單片機的時鐘電路 圖3.2 單片機晶振電路復(fù)位電路是上電自動復(fù)位加按鍵復(fù)位。由于電容兩端的電壓不能突變，在上電的瞬間電容負端的電位和正端的電位相同都為高電平5V，緊接著電源給電容充電，經(jīng)過很快的時間充電過程結(jié)束，電容對于直流電來說是斷路，此時RST引腳通過R12接地。整個過程會在RST引腳上產(chǎn)生一個維持幾個機器周期的高電平脈沖足以使單片機有效復(fù)位。手動按鍵復(fù)位同樣是在按鍵按下的瞬間使電容完成先放電再充電的過程，也能產(chǎn)生一個維持

35、幾個機器周期的高電平脈沖使單片機有效復(fù)位。RST引腳是復(fù)位信號的輸入端，復(fù)位信號是高電平有效，其有效時間應(yīng)持續(xù)24個振蕩周期(即2個機器周期) 以上。若使用頻率為12MHz的晶振，則復(fù)位信號應(yīng)持續(xù)2µs以上，復(fù)位電路如圖 圖3.3 單片機復(fù)位電路§3.1.4 PCF8591簡介PCF8591是一個單片集成、單獨供電、低功耗、8-bit CMOS數(shù)據(jù)獲取器件。PCF8591具有4個模擬輸入、1個模擬輸出和1個串行I²C總線接口。PCF8591的3個地址引腳A0, A1和A2可用于硬件地址編程，允許在同個I2C總線上接入8個PCF8591器件，而無需額外的硬件。在PC

36、F8591器件上輸入輸出的地址、控制和數(shù)據(jù)信號都是通過雙線雙向I2C總線以串行的方式進行傳輸。引腳信息如下：AIN0-AIN3：模擬信號輸入。A0-A2：引腳地址端。VDD、VSS：電源端（2.5-6V）。SDA、SCL：I2C總線的數(shù)據(jù)線、時鐘線。OSC：外部時鐘輸入端，內(nèi)部時鐘輸出端。EXT：內(nèi)部、外部時鐘選擇線，使用內(nèi)部時鐘時EXT接地。AGDN：模擬信號地。AOUT：D/A轉(zhuǎn)換輸出端。VREF：基準電源端。圖3.4 PCF8591在本設(shè)計中A/D轉(zhuǎn)換的四路輸入信號分別是加速度信號位移信號和壓力信號，信號傳入后經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后通過SDA口輸入到單片機的引腳P1.6后在進行信號的處理。

37、67;3.1.5 12864顯示模塊12864液晶顯示模塊是128×64點陣的漢字圖形型液晶顯示模塊，可顯示漢字圖形，內(nèi)置國標GB2312碼簡體漢字字庫、128個字符及64×256點陣顯示RAM?？膳c單片機直接接口，提供兩種界面來連接微處理機：8位并行串行兩種連接方式。具有多種功能：光標顯示、畫面位移、睡眠模式等。并且在該模塊中還可以使用R35滑動年租器進行屏幕亮度的調(diào)節(jié)。圖3.5 單片機顯示模塊§3.1.6 獨立按鍵圖3.6 獨立按鍵§3.2 信號調(diào)理模塊設(shè)計單片機A/D轉(zhuǎn)換計算機調(diào)理電路震動加速度傳感器壓力傳感器直線位移傳感器光電編碼器滑枕震動切削阻

38、力執(zhí)行機構(gòu)機構(gòu)主軸信號調(diào)理主要完成測試信號的放大、濾波和阻抗匹配等工作，把從傳感器獲得的信號調(diào)理至A/D轉(zhuǎn)換所允許的范圍之內(nèi)。前端放大器用于放大和緩沖輸入信號，由于傳感器輸出信號較弱，因此需要加以放大以滿足大多數(shù)A/D轉(zhuǎn)換器的滿量程輸入要求。§3.2.1 角位移信號調(diào)理圖3.7 角位移信號調(diào)理電路上圖為光電編碼器輸出的三組（A相、B相、Z相）TTL方波脈沖信號的調(diào)理電路圖。濾波后的四路信號經(jīng)74HC14六反相器（施密特觸發(fā)器）波形規(guī)整后，A、Z相對應(yīng)輸出信號直接進入74HC245方向可控緩沖器。由于需要判斷光電編碼器的轉(zhuǎn)向，B相信號觸發(fā)后，其輸出的雙向信號進入74HC74 雙D觸發(fā)器

39、進行辨向處理，根據(jù)輸出信號電平的高低判別編碼器的轉(zhuǎn)向。辨向處理后雙D觸發(fā)器Q1端輸出信號輸入緩沖器進行緩沖驅(qū)動。緩沖器輸出的三路數(shù)字信號和一路方向信號進入單片機外部中斷I/O，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的雙向異步通信。§3.2.2 位移、加速度信號調(diào)理圖4.9為位移、加速度傳感器輸出信號的調(diào)理電路圖。該調(diào)理電路簡單，對直線位移傳感器、加速度傳感器X、Y方向分別輸出的4路模擬信號進行濾波放大處理。傳感器輸出的模擬信號經(jīng)濾波處理后進入LM358雙運算放大器對電壓信號放大，從LM358輸出后直接輸入單片機相應(yīng)的I/O口進行A/D轉(zhuǎn)換。其中LM358是高增益的雙運算放大器，其芯片內(nèi)部含有兩個獨立的放大器，因此

40、，只需兩個LM358就可完成對4路模擬信號的放大，把電壓信號放大至A/D轉(zhuǎn)換相匹配的電壓。圖3.8 位移、加速度信號調(diào)理電路§3.2.3 壓力信號調(diào)理下圖為壓力傳感器輸出信號的調(diào)理電路原理圖。壓力傳感器輸出的電壓信號經(jīng)濾波后進入CD4052差分4通道數(shù)字控制模擬開關(guān)，選通輸出的模擬信號先后經(jīng)AD620儀表放大器和LM358運算放大器后進入單片機I/O。由于傳感器采集到的是毫伏級的電壓信號，十分微弱，需要用兩級放大器進行前置和后級驅(qū)動放大，電壓匹配后把電壓信號輸入相應(yīng)的單片機I/O進行A/D轉(zhuǎn)換。其中，AD620是一款低成本、高精度的儀表放大器，主要應(yīng)用于傳感器接口，具有低功耗、高共模

41、抑制比，且電路產(chǎn)生噪聲和漂移也較低。圖3.9 壓力信號調(diào)理電路§3.3 通訊模塊設(shè)計傳感器輸出信號經(jīng)調(diào)理后，進入單片機I/O，A/D轉(zhuǎn)換后數(shù)據(jù)存儲在單片機緩存器中。采集數(shù)據(jù)需要發(fā)送至計算機進行處理，以及計算機向下位單片機發(fā)出指令控制電機，這些都涉及到計算機與測試儀器之間的通訊問題。本系統(tǒng)選用RS-232串行通訊方式實現(xiàn)上位PC機對下位機的控制和數(shù)據(jù)傳輸。§3.3.1 RS-232通訊接口設(shè)計RS-232是PC機上的通信接口之一，是目前PC機與工業(yè)通信應(yīng)用最廣泛的一種串行通信，采用全雙工通信方式，實現(xiàn)點對點的雙向異步通訊。本系統(tǒng)采用計算機上的RS-232接口為9針的，數(shù)據(jù)傳輸

42、時，不需使用對方的傳送控制信號，只需三條接口線，即“發(fā)送數(shù)據(jù)”、“接收數(shù)據(jù)”和“信號地”，其傳輸線采用屏蔽雙絞線。下圖為RS232的通信接口電路原理圖。RS232通信接口實現(xiàn)計算機與單片機間的數(shù)據(jù)通信，因此其接口一端連接計算機，另一端連接下位單片機。但是計算機的串口電平是RS232電平，而單片機串口是TTL電平，兩者之間必須有一個電平轉(zhuǎn)換電路，系統(tǒng)采用專用的MAX232電平轉(zhuǎn)換芯片。MAX232芯片是專門為計算機的RS232標準串口設(shè)計的單電源電平轉(zhuǎn)換芯片，采用+5V單電源供電。它將單片機輸出的TTL電平轉(zhuǎn)換為串口通信電平。MAX232芯片內(nèi)部包含兩路收發(fā)器，本系統(tǒng)僅用一路收發(fā)器。另外，為除外

43、界信號干擾，其接收、發(fā)送端分別與單片機引腳RXD、TXD連接。圖3.10 RS-232通訊模塊電路§3.3.2 USB模塊設(shè)計要實現(xiàn)單片機程序的下載燒制和上下位機之間的通訊，就需要一個USB模塊，通過該模塊的設(shè)計，使用者只需一條USB線就可以實現(xiàn)程序的下載以及上下位機之間的通訊。PL2303是Prolific公司生產(chǎn)的一種高度集成的RS232-USB接口轉(zhuǎn)換器，可提供一個RS232全雙工異步串行通信裝置與USB功能接口便利聯(lián)接的解決方案。具體電路圖如下圖所示：圖3.11 USB下載模塊PL2303 的高兼容驅(qū)動可在大多操作系統(tǒng)上模擬成傳統(tǒng)COM 端口,并允許基于COM 端口應(yīng)用可方便

44、地轉(zhuǎn)換成USB接口應(yīng)用，通訊波特率高達6 Mb/s。在工作模式和休眠模式時都具有功耗低，是嵌入式系統(tǒng)手持設(shè)備的理想選擇。該器件具有以下特征：完全兼容USB1.1協(xié)議；可調(diào)節(jié)的35 V 輸出電壓，滿足3V、3.3V和5V不同應(yīng)用需求；支持完整的RS232接口，可編程設(shè)置的波特率：75b/s6 Mb/s，并為外部串行接口提供電源；512字節(jié)可調(diào)的雙向數(shù)據(jù)緩存；支持默認的ROM和外部EEPROM存儲設(shè)備配置信息,具有I2C總線接口,支持從外部MODEM 信號遠程喚醒；支持Windows9、Windows2000、WindowsXP、Windows Vista、Windows7等操作系統(tǒng)。因此能夠完全

45、滿足該設(shè)計的要求。§3.4 供電模塊系統(tǒng)硬件電路需要直流電源供電，而電源直接提供的是交流電，因此需要設(shè)計電路將交流電轉(zhuǎn)換為直流電。電源模塊產(chǎn)生的5V電壓為角位移、功率、位移、切削阻力信號調(diào)理、通信電路等提供電壓，產(chǎn)生的12V電壓為加速度信號調(diào)理電路提供電壓。此外還要考慮到信號有數(shù)字信號和模擬信號之分，因此所需的電源端口有：VCC、GND、AGND、±5V、12V。圖3.12 供電電路設(shè)計供電電路如上圖所示，其中經(jīng)過變壓器降壓之后的交流電經(jīng)過橋式電路被轉(zhuǎn)換為+12V直流電，分別經(jīng)過7805、7812、7905三端穩(wěn)壓芯片轉(zhuǎn)換為穩(wěn)定的電壓信號給所需芯片供電。常見三端穩(wěn)壓器概述如

46、下：7805三端穩(wěn)壓集成電路，電子產(chǎn)品中，常見的三端穩(wěn)壓集成電路有正電壓輸?shù)?8 ×× 系列和負電壓輸出的79××系列。顧名思義，三端IC是指這種穩(wěn)壓用的集成電路，只有三條引腳輸出，分別是輸入端、接地端和輸出端。它的樣子象是普通的三極管，TO- 220 的標準封裝，也有9013樣子的TO-92封裝。用78/79系列三端穩(wěn)壓IC來組成穩(wěn)壓電源所需的外圍元件極少，電路內(nèi)部還有過流、過熱及調(diào)整管的保護電路，使用起來可靠、方便，而且價格便宜。該系列集成穩(wěn)壓IC型號中的78或79后面的數(shù)字代表該三端集成穩(wěn)壓電路的輸出電壓，如7806表示輸出電壓為正6V，7909表

47、示輸出電壓為負9V。在實際應(yīng)用中，應(yīng)在三端集成穩(wěn)壓電路上安裝足夠大的散熱器（當然小功率的條件下不用）。當穩(wěn)壓管溫度過高時，穩(wěn)壓性能將變差，甚至損壞。當制作中需要一個能輸出1.5A以上電流的穩(wěn)壓電源，通常采用幾塊三端穩(wěn)壓電路并聯(lián)起來，使其最大輸出電流為N個1.5A，但應(yīng)用時需注意：并聯(lián)使用的集成穩(wěn)壓電路應(yīng)采用同一廠家、同一批號的產(chǎn)品，以保證參數(shù)的一致。另外在輸出電流上留有一定的余量，以避免個別集成穩(wěn)壓電路失效時導(dǎo)致其他電路的連鎖燒毀。常見的三端穩(wěn)壓器封裝如下圖：圖3.13 TO-220封裝的三端穩(wěn)壓器第四章 硬件系統(tǒng)的設(shè)計與調(diào)試在本次設(shè)計中硬件系統(tǒng)的設(shè)計都是在Altium Desinger Su

48、mmer09這一軟件上完成的。§4.1 Altium Dsinger Summer09簡介Altium Designer 是原Protel軟件開發(fā)商Altium公司推出的一體化的電子產(chǎn)品開發(fā)系統(tǒng)，主要運行在Windows操作系統(tǒng)。這套軟件通過把原理圖設(shè)計、電路仿真、PCB繪制編輯、拓撲邏輯自動布線、信號完整性分析和設(shè)計輸出等技術(shù)的完美融合，為設(shè)計者提供了全新的設(shè)計解決方案4。Altium Dsinger Summer09是Altium公司于09年發(fā)布的一款基于電氣設(shè)計的軟件。Altium Designer Summer 09的發(fā)布延續(xù)了連續(xù)不斷的新特性和新技術(shù)的應(yīng)用過程。使用戶更輕松

49、地創(chuàng)建下一代電子設(shè)計。同時，使Altium Designer更符合電子設(shè)計師的要求。Altium的一體化設(shè)計結(jié)構(gòu)將硬件、軟件和可編程硬件集合在一個單一的環(huán)境中，這將令用戶自由地探索新的設(shè)計構(gòu)想。在整個設(shè)計構(gòu)成中，每個人都使用同一個設(shè)計界面。 Summer 09版本解決了大量歷史遺留的工具問題。其中就包括了增加更多的機械層設(shè)置、增強的原理圖網(wǎng)絡(luò)類定義。新版本中更關(guān)注于改進測試點的分配和管理、精簡嵌入式軟件開發(fā)、軟設(shè)計中智能化調(diào)試和流暢的License管理等功能。§4.2 原理圖的設(shè)計與調(diào)試在系統(tǒng)原理圖的設(shè)計中Altium Dsinger Summer09中提供了完整的硬件設(shè)計及調(diào)試流程

50、圖，開發(fā)者要在熟悉軟件的基礎(chǔ)上，熟知原理圖設(shè)計與仿真及調(diào)試的步驟。在原理圖的設(shè)計中要用到很多元器件，有很多元器件在軟件自帶的元器件庫中就可以找到，但是有些庫里并沒有，這就需要自己在熟知芯片資料的基礎(chǔ)上自己動手畫出元器件的引腳10。原理圖設(shè)計的流程圖如下：啟動原理圖編輯器設(shè)置圖紙設(shè)置工作環(huán)境裝載元器件庫放置元器件原理圖布線原理圖電氣規(guī)則檢查生成網(wǎng)絡(luò)表文件存儲及打印圖4.1 原理圖設(shè)計流程圖§4.3 PCB的設(shè)計與調(diào)試在PCB的設(shè)計中Altium Dsinger Summer09也提供了完整詳細的設(shè)計及其調(diào)試流程。我們可以在完成原理圖的設(shè)計后進行PCB的設(shè)計。設(shè)計者只需按照所給的設(shè)計流程

51、，按步驟一步一步，在熟悉設(shè)計環(huán)境及操作環(huán)境的基礎(chǔ)上，結(jié)合自己所學(xué)的電氣規(guī)則知識，完成一個合理的PCB設(shè)計10。但在PCB設(shè)計中有一點雨原理圖設(shè)計有很大的不同的是，PCB設(shè)計中需要定義元器件的封裝，在Altium Dsinger Summer09自帶的元器件封裝庫中，有些元器件是有封裝的，但大多數(shù)封裝都是過時的錯誤的，這就要求開發(fā)者去所需元器件生產(chǎn)公司的去查找所需元器件的封裝信息，然后畫出合理的封裝信息。PCB設(shè)計的流程圖啟動工作環(huán)境設(shè)置工作環(huán)境添加網(wǎng)絡(luò)表文件存儲和打印生成各種報表設(shè)計規(guī)則檢查PCB布線放置元器件布局設(shè)置PCB規(guī)則圖4.2 PCB設(shè)計流程圖§4.4 常見元器件封裝簡介元

52、件封裝不僅起著安裝、固定、密封、保護芯片及增強電熱性能等方面的作用，而且還通過芯片上的接點用導(dǎo)線連接到封裝外殼的引腳上，這些引腳又通過印刷電路板上的導(dǎo)線與其他器件相連接，從而實現(xiàn)內(nèi)部芯片與外部電路的連接。因為芯片必須與外界隔離，以防止空氣中的雜質(zhì)對芯片電路的腐蝕而造成電氣性能下降。另一方面，封裝后的芯片也更便于安裝和運輸。由于封裝技術(shù)的好壞還直接影響到芯片自身性能的發(fā)揮和與之連接的PCB(印制電路板)的設(shè)計和制造，因此它是至關(guān)重要的。 衡量一個芯片封裝技術(shù)先進與否的重要指標是芯片面積與封裝面積之比，這個比值越接近1越好。封裝時主要考慮的因素：1、 芯片面積與封裝面積之比為提高封裝效率，盡量接近

53、1：1;2、 引腳要盡量短以減少延遲，引腳間的距離盡量遠，以保證互不干擾，提高性能;3、 基于散熱的要求，封裝越薄越好。封裝主要分為DIP雙列直插和SMD貼片封裝兩種。從結(jié)構(gòu)方面，封裝經(jīng)歷了最早期的晶體管TO(如TO-89、TO92)封裝發(fā)展到了雙列直插封裝，隨后由PHILIP公司開發(fā)出了SOP小外型封裝，以 后逐漸派生出SOJ(J型引腳小外形封裝)、TSOP(薄小外形封裝)、VSOP(甚小外形封裝)、 SSOP(縮小型SOP)、TSSOP(薄的縮小型SOP)及SOT(小外形晶體管)、SOIC(小外形集成電路)等。從材料介質(zhì)方面，包括金屬、陶瓷、塑料、塑料，目前很多高強度工作條件需求的電路如軍

54、工和宇航級別仍有大量的金屬封裝。封裝大致經(jīng)過了如下發(fā)展進程：結(jié)構(gòu)方面：TO->DIP->PLCC->QFP->BGA ->CSP;材料方面：金屬、陶瓷->陶瓷、塑料->塑料;引腳形狀：長引線直插->短引線或無引線貼裝->球狀凸點;裝配方式：通孔插裝->表面組裝->直接安裝具體的封裝形式：1、 SOP/SOIC封裝SOP是英文Small Outline Package的縮寫，即小外形封裝。SOP封裝技術(shù)由19681969年菲利浦公司開發(fā)成功，以后逐漸派生出SOJ(J型引腳小外形封裝)、TSOP(薄小外形封裝)、VSOP(甚小外形封

55、裝)、SSOP(縮小型SOP)、TSSOP(薄的縮小型SOP)及SOT(小外形晶體管)、SOIC(小外形集成電路)等。2、 DIP封裝DIP是英文 Double In-linePackage的縮寫，即雙列直插式封裝。插裝型封裝之一，引腳從封裝兩側(cè)引出，封裝材料有塑料和陶瓷兩種。DIP是最普及的插裝型封裝，應(yīng)用范圍包括標準邏輯IC，存貯器LSI，微機電路等。3、 PLCC封裝PLCC是英文Plastic Leaded Chip Carrier的縮寫，即塑封J引線芯片封裝。PLCC封裝方式，外形呈正方形，32腳封裝，四周都有管腳，外形尺寸比DIP封裝小得多。PLCC封裝適合用SMT表面安裝技術(shù)在P

56、CB上安裝布線，具有外形尺寸小、可靠性高的優(yōu)點。4、 TQFP封裝TQFP是英文thin quad flat package的縮寫，即薄塑封四角扁平封裝。四邊扁平封裝(TQFP)工藝能有效利用空間，從而降低對印刷電路板空間大小的要求。由于縮小了高度和體積，這種封裝工藝非常適合對空間要求較高的應(yīng)用，如PCMCIA 卡和網(wǎng)絡(luò)器件。幾乎所有ALTERA的CPLD/FPGA都有 TQFP 封裝。 5、 PQFP封裝 PQFP是英文Plastic Quad Flat Package的縮寫，即塑封四角扁平封裝。PQFP封裝的芯片引腳之間距離很小，管腳很細，一般大規(guī)?；虺笠?guī)模集成電路采用這種封裝形式，其引

57、腳數(shù)一般都在100以上。 6、 TSOP封裝TSOP是英文Thin Small Outline Package的縮寫，即薄型小尺寸封裝。TSOP內(nèi)存封裝技術(shù)的一個典型特征就是在封裝芯片的周圍做出引腳，TSOP適合用SMT技術(shù)(表面安裝技術(shù))在PCB(印制電路板)上安裝布線。TSOP封裝外形尺寸時，寄生參數(shù)(電流大幅度變化時，引起輸出電壓擾動)減小，適合高頻應(yīng)用，操作比較方便，可靠性也比較高。7、 BGA封裝BGA是英文Ball Grid Array Package的縮寫，即球柵陣列封裝。20世紀90年代隨著技術(shù)的進步，芯片集成度不斷提高，I/O引腳數(shù)急劇增加，功耗也隨之增大，對集成電路封裝的要求也更加嚴格。為了滿足發(fā)展的需要，BGA封裝開始被應(yīng)用于生產(chǎn)。采用BGA技術(shù)封裝的內(nèi)存，可以使內(nèi)存在體積不變的情況下內(nèi)存容量提高兩到三倍，BGA與TSOP相比，具有更小的體積，更好的散熱能和電性能。BGA 封裝技術(shù)使每平方英寸的存儲量有了很大提升，采用BGA封裝技術(shù)的內(nèi)存產(chǎn)品在相同容量下，體積只有TSOP封裝的三分之一;另外，與傳統(tǒng)TSOP封裝方式相比，BG