7/26/2019 Tema5G

1/11

1

Tema 3 laborator Tehnologia Microsistemelor Electronice

(Subiect n finala concursul TIE 2003)

In figura 1 este prezentata schema bloc a unui Data Logger cu urmatoarele functii:

achiziia semnalelor logice (de tip contact releu) reflectnd starea unor aparate electrice.

generarea semnalelor de telecomand pentru aparate electrice.

transmisia/recepia de mesaje la/de la un server de comunicaie, aflat la distan.

In figurile 2,3,4,5 si 6 sunt prezentate schemele electrice ale blocurilor functionale. Pentruinterconectarea cu exteriorul Data Logger-ul a fost prevazut cu conectori asa cum este prezentat in

figurile 3,4,5 si 6.

Bloc decomanda

Bloc deinterfata

seriala

Bloc dealimentare

PLACHETA ELECTRONICA DATA LOGGER

Bloc de intrare

Bloc de iesire

Figura 1.Schema bloc a sistemului Data Logger

VCC

VCC

VCCVCC

TXD

CS

RST

RXD

EL

AO1AO0

AO2

SO2SO1SO0

RST

D4

D7

D5

D0

D3

D1

D6

D2

11.59Mhz

30p

100n

30p

+

2.2uF

AT89S8252

31

19

18

9

12131415

12

345678

3938373635343332

2122232425262728

171629301110

EA/VP

X1

X2

RESET

INT0INT1T0T1

P1.0/T2P1.1/T2X

P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7

P0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.7

P2.0P2.1P2.2P2.3P2.4P2.5P2.6P2.7

RDWR

PSENALE/PTXDRXD

TL7705

3

72

1

65

CT

SENRESIN

REF

RSTRSET

8x10K

1K

10K

RESET

Bloc de comanda

Logica de reset

RPACK8Crystal

Figura 2.Schema electrica a blocului de comanda

VCC

INPUTx

I1

I2

I4

I3IxD5

D7

EL

INPUT2

D2

INPUT4

INPUT3

D3

CS

INPUT1

D6

D4

D0

D1

12V

PC816

1

2

4

3 1N4148

74HCT373

3

4

7

8

13

14

17

18

11

1

2

5

6

9

12

15

16

19

D1

D2

D3

D4

D5

D6

D7

D8

E

OE

Q1

Q2

Q3

Q4

Q5

Q6

Q7

Q8

CONNECTOR INTRARI

5

9

4

8

3

7

2

6

1

8K1

10K

circuitul de intrare

Bloc de intrare

4xcircuitul de intrare

7/26/2019 Tema5G

2/11

2

Figura 3.Schema electrica a blocului de intrare

VCC

O1

OxOUTx

O2

AO1

AO2

AO0

SO1

OUT1

SO0

SO2

OUT2

12V

12V

O3

O4

OUT3

OUT4

PC816

1

2

4

3

10k

4k7

1N4001

BD135

CONNECTOR IESIRI

5

9

4

8

3

7

2

6

1

1K

74HCT138

1

2

3

6

4

5

15

14

13

12

11

10

9

7

A

B

C

G1

G2A

G2B

Y0

Y1

Y2

Y3

Y4

Y5

Y6

Y7

Bloc de iesire

circuitul de iesire

4xcircuitul de iesire

Figura 4.Schema electrica a blocului de iesire

VCC

VCC

12V

+

10uF

100n

5x100n

LM7805

1

2

3VIN

GND

V OUT

SW2-505S

DC-DC conv erter1

2

6

4

IN

COM1

OUT

COM2+10uF

100n

ALIMENTARE

1

2

3

Bloc de alimentare

decuplare CID

Figura 5.Schema electrica a blocului de alimentare

VCC

TXD

RXD

+1uF

+

1uF

+1uF

+1uF

MAX232

138

1110

1

3

4

5

2

6

129

147

R1INR2IN

T1INT2IN

C+

C1-

C2+

C2-

V+

V-

R1OUTR2OUT

T1OUTT2OUT

CONNECTOR SERIAL

594837261

Bloc de interfata seriala

Figura 6.Schema electrica a blocului de interfata seriala

1.Schema electrica.1.1 Schema electrica a sistemului Data Logger prezentat se genereaza utilizind pachetul de programe

OrCAD 9.x. sau OrCAD 10.x.

a)

Schema electrica este realizata ca o structura ierarhizata, pe nivelul superior fiind circuitul

corespunzator blocului de comanda, circuitul corespunzator blocului de interfata seriala si toti conectorii.

b)

Conexiunile intre blocul de comanda si celelalte blocuri, exceptind blocul de alimentare, suntrealizate folosind magistrala de comunicatie.

1.2 Pentru realizarea schemei sunt utilizate entitatile necesare din bibliotecile sistemului de

proiectare. Se vor genera simbolurile care nu se gasesc in biblioteci: DC-DC converter si reteaua

rezistiva RPACK8 (8x10K).

a) Componenta DC-DC converter (SW2-505S) va fi creata in conformitate cu specificatiile din

figura 7.

SW2-505S

DC-DC conv erter1

2

6

4

IN

COM1

OUT

COM2

Figura 7.Simbolul convertorului DC-DC

7/26/2019 Tema5G

3/11

3

b) Componenta RPACK8 va fi creata in conformitate cu specificatiile din figura 8.

Figura 8.Simbolul retelei rezistive RPACK8

c) pentru net-urile etichetate 12V, din figurile 3,4 si 5, se creaza un simbol, altul decit cele

existente in libraria pentru simbolurile de power.

1.3 Dupa finalizarea proiectarii schemei se va verifica corectitudinea legaturilor electrice.Obs. Numele simbolurilor si textele trebuie aranjate pentru a fi citite cu usurinta . Valorile componentelor vor

fi vizibile in SCM, putind fi scrise si ca text.

2.

Proiectarea plachetei electronice.

2.1 Interconectareaplachetei Data Loggercu exteriorul, este realizata dupa cum urmeaza: placheta

electronica se intercaleaza intre pinii conectoarelor de intrare, de iesire si de comunicatie

seriala (conectoare DB9, figura 8.1 ). Pentru a realiza conexiunile electrice cu conectoarele DB9

se vor defini amprente SMD cu 9 paduri (pini): se prevad 4 paduri SMD pe stratul (TOP) si 5paduri SMD pe stratul opus (BOTTOM).

Figura 8.1Specificatii mecanice pentru conectorul DB XX

7/26/2019 Tema5G

4/11

4

a) Alimentarea sistemului este facuta printr-un conector cu 3 terminale,SMD, a carui capsula

este realizata in conformitate cu figura de mai jos:

Figura 9.Informatii privind conectorul de alimentare

Dimensiunile sunt in mm, dupa cum urmeaza: T-reprezinta latimea = 9mm, H-inaltimea=12,5mm, L-

lungimea=15,24mm. Pastilele de lipire au dimensiunea (diametrul pentru pad-ul circular al pinului 2,

respectiv latura pentru pad-ul patrat al pinului 1) de 2mm.

Capsula pentru componenta DC-DC converter este realizata in conformitate cu figura de mai jos:

Figura 10.Informatii privind componenta DC-DC converter

Dimensiunile sunt in mm. Pastilele de lipire au dimensiunea (diametrul pentru pad-ul circular al pinilor

26, respectiv latura pentru pad-ul patrat al pinului 1) de 1.47mm.

b) Capsulele pentru celelalte componente se aleg conform tabelului de mai jos:

7/26/2019 Tema5G

5/11

5

Numele componentei Capsula

AT89S8252 TQFP44 (Thin Quad Flat Pack) Anexa1

TL7705 SO8 (Plastic Gull Wing Small Outline), Anexa 2

MAX232,74HCT138 SO16 (Plastic Gull Wing Small Outline), Anexa 3

74HCT373 SO20 (Plastic Gull Wing Small Outline), Anexa 4

LM7805 TO92

PC816 DIP4 (DualInLine Placement),THD

BD135 SOT-231N4001 Capsula SMD

1N4148 Capsula SMD

Crystal(11.059MHz) Se va dimensiona capsula conform informatiilor din figura 11

Rezistentele Se va alege capsula SM/R0805

RPACK8 SIP ( SingleInLine Placement), THD, cu 9 pini

Butonul de RESET SIP ( SingleInLine Placement), THD, cu 2 pini

Condensatoarele

nepolarizate (X7R)/25V

Se va alege capsula SM/C0805

Condensatoarele

polarizate/63V

Se va alege capsula SMD case D

Figura 11.Capsula cristalului de cuartz

2.2

Dimensionarea plachetei, amplasarea componentelor.

a) Placa de circuit imprimat a sistemului Data Logger este prezentata in figura 12. Toate

valorile sunt date in mil cu exceptia cazurilor in care unitatea de masura este scrisa in mod explicit.

b) Amprentele (SMD) pentru conexiunile cu exteriorul sunt plasate astfel: Amprenta pentru

Conectorul de intrari in spatiul special realizat din partea stinga, A, Amprenta pentru Conectorul de

iesiri in spatiul special realizat din partea dreapta, B, Amprenta pentru Conectorul de comunicatie

serialain spatiul special realizat din zona C.

Conectorul de alimentare este plasat in zona inferioara pe latura de dimensiune 3475mil.

Toate componentele sunt amplasate pe aceasi parte a placii de cablaj imprimat ( TOP), functie de

posibilitatile de rutare.

c)

Placa are 4 gauri de prindere avind diametrul de 3mm, nemetalizate, plasate in apropierea

colturilor, la distante de 7.62 mm de colt pe directiile OX si OY.140mm

7/26/2019 Tema5G

6/11

6

Figura 12.Forma si dimensiunile plachetei electronice

2.3 Rutarea plachetei, respecta regulile de separare galvanica intre partea digitala si cea analogica.

a)

Este realizata pe 4 straturi dupa cum urmeaza: pe straturile externe TOP si BOTTOMtraseele de semnal,pe straturile interne sunt definite plane de masa respectiv alimentare.

Spatierile sunt facute la 0.254mm (10mil)in toate situatiile.

b) Dimensiunile pentru traseele conductoare sunt urmatoarele:

-

Traseele conductoare pentru traseele din zona analogica, alimentare i mas, se vordimensiona astfel nct s poat conduce un curent de 1.5Apentru o supranclzire admis de maxim 20C,

innd cont c grosimea foliei de cupru este de 18 m- 0.254 mmminim pentru traseele din partea digitala.

c) Pentru functionarea corecta a cuartului si a regulatorului LM7805, se va implementa solutia

prin care se face corect conectarea la potentialul de referinta.

2.4 Detalierea echiparii.

a)

Planul de gaurire contine maxim 5 tipuri de gauri.

b) Planul de inscriptionare (planul de echipare) este orientat conform pozitiei plachetei.

c) Pe un layer neelectric asociat stratului BOTTOMva fi inscriptionat numele studentului cu

caractere avind inaltimea de 5mmsi grosimea de 0.5mm.

2.5

Pentru finalizarea proiectarii,a)

Se vor face verificarile legate de corectitudinea spatierilor si regulile de rutare.

b) Se vor renumerota componentele pe placheta conform regulii stinga sus dreapta jos.

Corespunzator se va redefini numerotarea componentelor de pe schema raportat la placheta electronica.

c) Se va genera fisierul lista de legaturi (Netlist) si fisierul lista de materiale.

d)

Se vor genera fisierele gerber pentru realizare practica.

Anexa1

A BC

74mm

30.5mm 30.5mm

17mm 17mm 17mm

14mm

7/26/2019 Tema5G

7/11

7

Specificatii mecanice microcontroller AT89S8252

Soclul PLCC 44

microcontroller

7/26/2019 Tema5G

8/11

8

Anexa 2

8S2, 8-lead, Plastic Gull Wing Small Outline (JEDEC SOIC)

Dimensions in Inches and (Millimeters)

7/26/2019 Tema5G

9/11

9

Anexa 3

16S1, 16-lead, 0.300" Wide, Plastic Gull Wing Small Outline (JEDEC SOIC)Dimensions in Inches and (Millimeters)

7/26/2019 Tema5G

10/11

10

Anexa 4

20S, 20-lead, Plastic Gull Wing Small Outline (JEDEC SOIC)

Dimensions in Inches and (Millimeters)

7/26/2019 Tema5G

11/11

11