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我以前写的东西，都是某个项目中的一个小片段学问点。关于曾经遇到过相似问题的人，看过之后就会觉得很有用。假如之前没有遇到过，可能看过之后就遗忘了，也可能看了也不明白写的什么意义。 这篇文章我将会以一个实例来叙说一个产品的完好制造过程。即便这个实例不是你感兴味的，也一定要看下去 。由于这其中触及到了很多的电子设计基础学问点，触及到了 模仿电子和 数字电子方面的很多学问。但是，任何一个电子产品都是基础学问点的融合，那种很花哨的招式普通是用不上的。
我深信，即便你往常工作了好几年了，在这个产品的设计中用到的某些学问，你不一定遇到过。所以，这篇文章不只仅是合适初学者！多数人看了都会从中受益。 既然是要说一个完好的制造过程，就需求先从需求开端说起。 需求：发起机数字转速表（数码管显现）
发起机的转速信号传感器普通有三种：磁电、霍尔、光电。磁电用的最多，我们这里也是要做磁电的转速表。 磁电传感器有两条线，出来的信号是正弦波，这个正弦波的幅值和频率都是随着转速的增加而增加。转速越快，幅值越大，频率越高。在转速低的时分，幅值可能只需几十个mV，转速大的时分，幅值可能会有15V。频率普通是从0到几千赫兹。 在拿到需求以后，我们普通会把这些需求转化为我们电子类的专业术语表示。做过项目的都知道，客户说的，我们可能听不懂，而我们说的，客户可能也听不懂。所以在需求沟通的时分，就需求坐下来谈谈，电话里边是很难说分明的。 拿电子专业术语来说，我们要做的这个产品，就是：正弦波频率计。 需求搞明白了，就能够进入设计选型阶段了。 设计选型阶段，主要靠的是行业阅历和设计阅历。
5135外壳配套的电路板尺寸为3.68*6.9，比较小，所以我们尽量用小封装的电子元器件。我们暂定只需有贴片封装的，都用贴片的，电阻电容选用0805封装的。 汽车上的一切用电设备，普通都是蓄电池供电，蓄电池的电压是12V左右，假如教具上面不需求装置汽车的蓄电池，普通用12V的开关电源供电。所以我们要做的这个产品，是用12V供电的。 信号处置原理是：把正弦波整形为方波，然后交给单片机丈量频率，单片机再担任把这个频率显现到数码管上。这其中，我们要显现的是转速，测到的频率和转速可能不是一个数，有可能是由一定的比例关系，所以还需求单片机运算一下，为了方便兼容各种车型，我们增加一个校准按钮。 正弦波整形为方波，人们普通的运用措施是运用比较器或者施密特触发器，就是把信号的一条线接GND，另一条线作为输入。如下图所示：
但是，我们不能直接运用这种措施。由于，在运用原车ECU的状况下，假如你把信号的其中一个引脚接GND，将会惹起ECU报毛病。（ 这一点，完整是行业阅历。）
为了避免上述状况，我们用三运放构成的仪表放大电路缓冲一下正弦波信号，该电路为差分输入、单端输出，正好合适我们往常的应用。
信号的两条线分别从VIN1和VIN2进入，最后从VOUT输出。我们运用SOP8封装的MCP6002，这个芯片是轨到轨输出。什么是轨到轨？我以前的公众号也发过一篇文章引见。这个功用能够避免由于输入电压过大惹起的信号翻转失真。（MCP6002每个0.7元左右。）
基本思绪就是这些，细致的细节问题，我们在画电路板的时分再引见。 接下来进入原理图设计环节。 说到画板，有些人运用AD，有些人运用Pads，有些人运用Cadence，有些人运用Kicad......。为了方便一切的人，这里我运用easyeda，它的益处是不用你电脑上装软件，由于它是运用阅读器编辑的。画好的板子，我也会提供给大家，大家用阅读器就能够翻开了，假如需求，能够一键生成gerber文件发到工厂做板子。 从画原理图到画PCB的整个过程，我曾经做视频了，免费发放给大家。这篇文章中，我将会对电路的原理和细节做细致的解释。 电源部分 由于电路中的单片机、TM1620、MCP6002和数码管都是5V供电，所以我们选择运用XL1509-5.0芯片，输入电压能够从9V到36V。
在XL1509的手册上，曾经给出了它的经典电路图，上图也是依照手册上的图接的。不外，很多人想知道其中的原理，下面我就细致的引见一下。 D2运用普通二极管M7，它就是直插元件IN4007的贴片版本。它的作用是避免电源反接，当你一不当心把电源正负接反了，也不会烧坏电路板。 C1和C3的作用是电源滤波，就是去除输入电源噪声的。C1不一定必须运用220uF，运用100uF或者470uF都是能够的。C3运用10nF或者100nF都能够。关键是C1和C3的耐压值必须求大于给电路板供电的电源电压。 L1运用68uH的电感。作用是滤除电源5V输出的噪声。 D1是肖特基二极管B5817W，在这里的作用是续流。由于DC-DC芯片是开关电源原理，二极管是在芯片中的MOS管关断的时分起一个续流作用，电流从二极管流过，再从电感输出。
显现部分 我们运用TM1620的共阴极接法驱动数码管。
TM1620驱动4位数码管，所以只接GRID1~4，不接GRID5和6。SEG1~8用来驱动数码管的A~F~DP段位。STB、CLK、DIN衔接到单片机的恣意3个引脚。C4用来滤除噪声。 共阴数码管型号FJ5461AH。
信号处置部分 我们要做的电路是三个运放构成，一个MCP6002里边有两个运放，所以我们运用两个MCP6002。
这种三运放构成的仪表放大器，能够用在很多产品上，运用最多的，是对传感器小信号的放大。这是一种典型的电路方式。U3.1和U3.2是电压跟随器，U4.1是差分放大电路，实践上也是个减法器电路。电路的放大倍数=R6/R5=100倍。
很多人还会猎奇跟随器前面的电阻R1和D3。D3的作用是当输入电压高于VDD的时分维护运放的输入级。在MCP6002内部，还有一个二极管，是维护输入电压低于VSS的时分维护输入级。R1的作用有两个，一个是限制输入到输入级的电流，另外一个是在输入电压大于VDD的时分，限制输入到D3上的电流。（R2、D4的原理和R1、D3一样。） 你可能留意到了R4下边的REF这个网络标号，由于我们运用MCP6002的单电源供电方式，所以需求在R4的下边接1/2的VDD，以便取得全部的信号。假如MCP6002的供电方式是双电源供电，那么REF这个中央是接GND的。
我们运用下面的电路给REF提供2.5V的电压。
这是一种十分常见的给单电源运放提供1/2VDD电压的一种措施，大家首先要熟记，然后听我给你们解释。 假如我不用这个跟随器，而是直接用两个10K电阻分压衔接到REF那个中央，那实践上，REF处的电压肯定不是2.5V，由于它将会与R3、R4一同参与组成串并联的电阻网络一同分压输入电压，REF将会是一个随着输入电压变更的电压。用专业一点的话来说，就是R8、R9分压后得到的2.5V电压 输出阻抗太大。所以，我们接一个电压跟随器，运放的输出阻抗很小，简直为零点几欧姆。到时分，REF的电压将不会遭到输入电压的影响，很好的坚持2.5V不变。 你也能够用一个电压基准芯片，好比REF3125。但是这样会增加成本，而且多一个元器件，多占用一点PCB面积，我们原本很小的电路板，还是少放点东西比较好。由于我们刚才在信号处置电路中运用的U4实践上只运用了一个运放，还剩下一个运放，所以正好拿它来做REF的电压提供，一箭双雕。 主控部分
此款单片机十分容易运用，不需求外部的晶振电路和复位电路，单片机最小系统就是单片机加一个0.1uf的电源滤波电容。这样的益处就是，既能够不用采购晶振等那些元器件，还能够少画几根线，又能够俭省电路板的体积，用在我们这个小电路板上，正好十分适合。 左边是个按键电路，R7是上拉电阻，C9是滤波电容，硬件防抖。按键没有按下，P3.3是高电平；按键按下，P3.3是低电平。 我们运用到了这个单片机的比较器，比较器的反相端接了REF，也就是2.5V，信号从比较器的同相端输入，P1.2为比较器的输出端。我们把比较器整形后的波形输入到P1.1脚，由于P1.1引脚是捕获引脚，能够用这个功用丈量方波的频率。
这是程序下载接口，只需求把单片机的RXD TXD引足迹出来就能够。 接下来进入PCB设计环节。 从原理图中导入PCB后，我们先把边框画好，这里我们把宽度定义为69mm，把长度定义为36.8mm。 依据外壳的外形，接线端子放到中间下面，便于接线。数码管位于背面的正中间。其它的元器件摆放依照“便于布线”的准绳来摆放。
关于原理图如何导入PCB，以及元器件的摆放和布线的 细致过程，请看视频教程， 免费发放给大家。视频中会演示从原理图导入PCB以后到最终接好线的全部过程。
上图是PCB正面的2D演示。
上图是PCB背面的2D演示。 给工厂下单 把做好的PCB文件一键消费gerber文件，从easyeda网站把gerber文件下载下来，然后把gerber文件下单到嘉立创工厂打样，打样5块板子，加运费（顺丰陆运）一共60元。（ 这个过程，也会在视频中一步一步操作。） PCB订单提交以后，去立创商城把需求的元器件先参与购物车，然后提交订单置办，提交订单的时分，能够和PCB订单一同绑定发货。到时分，电路板和元器件就放到一个盒子里寄回来了。（ 这个过程，也会在视频中一步一步操作。） 焊接的整个过程，请看视频。历来没有焊接过的朋友，能够从中学到手工焊接贴片元件的基本技巧。 单片机程序的编写，请看视频。程序的编写和测试是同步中止的。 特别提示：需求看视频的，请在微信公众号（科技老顽童）后台留下你的邮箱，我会在 11月14日那天晚上把高清视频下载链接发送到你的邮箱。 |
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