Анализ схемотехнического решения устройства. Выбор и обоснование элементной базы устройства

2. Анализ схемотехнического решения устройства.

Схемотехника - научно-техническое направление, охватывающее проблемы проектирования и исследования схем электронных устройств радиотехники и связи, вычислительной техники, автоматики и др. областей техники.

2.1 Выбор и обоснование элементной базы устройства.

Элементная база - это совокупность количества и разновидностей электрорадиоэлементов, дающая возможность конструировать или ремонтировать электронную и радиоаппаратуру.

Элементная база делится на:

-интегральные схемы;

-резисторы, конденсаторы;

-полупроводниковые элементы;

-намоточные изделия;

-коммутационные изделия;

-другие изделия;

В состав элементной базы устройства «Охранный сигнализатор с акселерометром» входят: датчик акселерометра MMA7260QT; микроконтроллер DD1 ATmega48V-10AU; транзисторы VT1, VT2 BSS138; переменный резистор R1 R1212N и постоянные резисторы R2-R5 МЛТ-0,125; конденсаторы C1-C9 керамические 0805; диод VD1 BAT54; дроссель L1 SDR0604; разъём XP1 PLD-10; излучатель звука HA1; кнопка SB1.

2.1.1 Интегральные микросхемы

Интегральная микросхема - это совокупность электрически связанных компонентов (транзисторов, диодов, резисторов и др.), изготовленных в едином технологическом цикле на единой полупроводниковой основе (подложке).

Интегральная микросхема выполняет определенные функции обработки (преобразования) информации, заданной в виде электрических сигналов: напряжений или токов. Электрические сигналы могут представлять информацию в непрерывной (аналоговой), дискретной и цифровой форме.

Аналоговые и дискретные сигналы обрабатываются аналоговыми или линейными микросхемами, цифровые сигналы - цифровымимикросхемами. Существуетцелыйклассустройствисоответственномикросхемназываемыханалого-цифровымиилицифро-аналоговыми и, служащих для преобразования сигналов из одной формы в другую.

Микроконтроллер серии ATmega48V-10AU (DD1) низкопотребляющий 8 битный КМОП микроконтроллер с AVR RISC архитектурой. Выполняя команды за один цикл, ATMega48достигает производительности 1 MIPS при частоте задающего генератора 1 МГц, что позволяет разработчику оптимизировать отношение потребления к производительности.

Назначение выводов:

RST - внешний сброс;

PC0 - цифровой порт РС0;

PC1 - цифровой порт РС1;

ADC2 - аналоговый вход канал 2;

ADC3 - аналоговый вход канал 3;

ADC4 - аналоговый вход канал 4;

PC5 - цифровой порт РС5;

ADC6 - аналоговый вход канал 6;

ADC7 - аналоговый вход канал 7;

PCINT0 - внешнее прерывание канал 0;

PB3-PB7 - порты внутрисхемного программирования;

Uref - вход опорного напряжения для АЦП;

PD1 - порт общего применения;

OC0B - выход сравнения.

Технические параметры:

- память для программ составляет 8 Кб с возможностью перезаписать 10 000 раз

- 512 байт флеш-памяти для хранения переменных (100 000 циклов перезаписи)

- 1 Кб ОЗУ и 32 регистра общего назначения

- два 8-разрядных Таймера/Счетчика с раздельнымпрескалером, режим сравнения

- 16-разрядный Таймер/Счетчик с раздельнымпрескалером, режим сравнения, режим захвата

- таймер реального времени с независимым генератором

- 3 канала ШИМ

- 6 каналов 10-разрядного АЦП

- двухпроводный последовательный интерфейс

- программируемый последовательный USART

- интерфейс SPI с режимами Master/Slave

- программируемый сторожевой таймер с отдельным независимым генератором

- встроенный аналоговый компаратор

- сброс при включении питания, программируемая защита от провалов питания

- встроенный калиброванный RC-генератор

- обработка внутренних и внешних прерываний

- 5 режимов с пониженным энергопотреблением: Idle, ADC NoiseReduction, Power-save, Power-down, и Standby

- напряжение питания 4.5 - 5.5В

- тактовая частота 0-16 МГц

Условное графическое изображение микроконтроллера ATmega48V-10AU представлено на рисунке 1.

Рисунок 1 - Условное графическое изображение микроконтроллера ATmega48V-10AU

Внешний вид микроконтроллера ATmega48V-10AU представлен на рисунке 2.

Рисунок 2 - Внешний вид микроконтроллера ATmega48V-10AU

Датчик акселерометра MMA7260QT (B1) микромеханический трехосевой акселерометр. Он имеет три выходааналоговыхсигналов, пропорциональныхзначениямпроекциивектораускорениянаосяхX, YиZ.

Технические параметры:

- размер - 20,3 х 14,0 х 2,8 мм (без контактного разъема)

- питание: 3.3-16 В (разные ножки)

- ток потребления: 1.35 мА

- выходные сигналы: 3 - аналоговых выхода

- диапазон выходного напр. 0-Vcc (0-3.3 V при питании > 3.3 V)

-чувствительность: ±1.5g, 2g, 4g, или 6g (выбирается положением перемычки контактов GS1 и GS2; по умолчанию ±6g)

- вес: 0.85 гр.

Условное графическое обозначение датчика акселерометра MMA7260QT представлено на рисунке 3.

Рисунок 3 - Условное графическое обозначение датчика акселерометра MMA7260QT

Внешний вид корпуса датчика акселерометра MMA7260QT представлен на рисунке 4.

Рисунок 4 - Внешний вид корпуса датчика акселерометра MMA7260QT

2.1.2 Электрорадиоэлементы

Резистор - пассивный элемент электрической цепи, характеризуемый сопротивлением электрическому току.

Резисторы характеризуются такими основными параметрами:

- номинальным значением сопротивления;

- допустимым отклонением сопротивления от номинального значения;

- номинальной (допустимой) мощностью рассеяния;

- максимальным рабочим напряжением, температурным коэффициентом сопротивления;

- собственными шумами и коэффициентом напряжения.

В устройство «Охранный сигнализатор с акселерометром» включены переменный резистор R1212N(R1) и постоянные МЛТ резисторы (R2-R6).

Условное графическое обозначениепеременного резистора R1212Nпредставлено на рисунке 5.

Рисунок 5 - Условное графическое обозначение переменного резистора R1212N

Внешний вид корпуса переменного резистора R1212N представлен на рисунке 6.

Рисунок 6 - Внешний вид корпуса переменного резистора R1212N

Условное графическое обозначение постоянного МЛТ резистора представлено на рисунке 6.

Рисунок 6 - Условное графическое обозначение постоянного МЛТ резистора

Внешний вид корпуса постоянного МЛТ резистора представлен