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1、目录目录I摘 要3第1章 绪论51.1 研究背景及意义51.2 智能空调遥控器的发展状况61.3 毕业设计主要工作7第2章 系统总体方案设计82.1 系统总体需求82.1.1 系统需求82.1.2 系统技术指标82.2主要芯片选择82.3 Atmega32简介92.4 红外遥控原理92.5 系统总体方案设计10第3章 系统硬件设计123.1 最小系统设计123.1.1系统电源模块设计123.1.2 系统晶振模块设计123.1.3 系统复位模块设计133.2 系统功能模块设计133.2.1 红外接收模块设计133.2.2 红外发送模块设计143.2.3 存储电路设计143.2.4 人机交互模块设
2、计153.2.5 RS232、RS485通讯电路设计163.2.6 温度测量电路设计17第4章 PCB设计194.1 PCB设计流程194.2 几个需注意问题204.2.1 布局的重要性204.2.2 时钟线的处理204.2.3 电源与地线处理214.2.4 一些细节问题214.3 布线经验总结21第5章 结论23致谢24参考文献25摘 要红外遥控是目前常用的一种通信和遥控方法，有体积小、功耗低、功能强、成本低等特点，广泛应用于各种家电产品、金融和商用设施以及工业设备中。智能空调遥控器是智能家居领域研究的热点。本文开发了一款基于AVR单片机Atmega32微处理器的学习型红外远程智能遥控器。该
3、遥控器采用测量脉冲宽度的方法，可学习并存储其他遥控器的编码信息，利用存储的遥控编码信号控制相应的器件，达到用一个遥控器代替多个遥控器控制空调的目的。论文简要阐述了红外编码解码原理，重点设计了遥控系统的硬件结构和软件流程，并在实现红外遥控器智能学习、遥控功能、上位机控制等基本功能后，进一步在上位机软件编写网络通信模块，实现了对远程空调设备的遥控与监视。测试结果表明，该智能空调遥控器具有操作方便、运行稳定和接收数据准确的优点。关键词：Atmega32；红外；智能遥控；空调遥控；远程监控AbstractInfrared remote control is one of the most popula
4、r communication and remote control method, has the advantages of small size, low power consumption, strong function, low cost, widely used in all kinds of household electrical appliances, financial and commercial facilities and industrial equipment. Intelligent remote controller of air conditioner i
5、s a research hotspot in the field of intelligent home furnishing. This paper develops a AVR based on the single-chip microprocessor Atmega32 learning infrared remote intelligent remote controller. The remote controller utilizes pulse width measurement method, learning and memory in other remote cont
6、rol coding information, using the stored remote control coding signal to control the corresponding device, to use a remote control instead of a plurality of remote control air conditioning purposes. This paper briefly expounds the infrared coding principle, focus on the design of the remote control
7、systems hardware and software processes, and in the realization of infrared remote control, remote control, intelligent learning function of PC control and other basic functions, further in PC software programming network communication module, realizes the remote air-conditioning device remote contr
8、ol and monitoring. The test results show that, the intelligent air conditioner remote controller has the advantages of convenient operation, stable operation and receive data accurately.Key words: Atmega32; infrared; intelligent control; remote control; remote monitoring第1章 绪论1.1 研究背景及意义在炎热的夏天，你可以在下
9、班前在办公室通过电脑打开家里的空调，回到家里便能享受清凉；在寒冷的冬季，则可以享受到融融的温暖。回家前启动电饭煲，一到家就可以吃上香喷喷的米饭。全球信息化以及人民生活水平不断提高，这种智能家居的生活方式成为个性化的用户追求的目标之一。智能家居是指利用先进的计算机技术、网络通信技术、综合布线技术，将家庭内部所有的设备和应用系统通过智能家庭网络连接成一体，实现对所有家庭网络上的家电和设备的远程使用和控制，以及满足其他任何要求的信息交换，如数据通信等，通过统筹管理，实现一种SOHO(small office home office)网，为人们提供各种丰富、多样化、个性化、方便、舒适、安全和高效的服务
10、。与普通家居相比，智能家居不仅具有传统的居住功能，提供舒适安全、高品位且宜人的家庭生活空问；而且提供全方位的信息交换功能，优化人们的生活方式。基于Internet的用于远程监控的智能遥控器是智能家居系统中的重要组成部分。 随着计算机及Internet技术的迅速发展，大范围的信息高速传输和资源共享已经实现，极大的方便了人们的生活。同时，嵌入式技术的发展与应用也面临新的机遇和挑战，人们对各种电器产品、控制设备等提出了新的需求，其中之一表现在嵌入式系统与Internet的结合。远程监控系统是当前工业自动化应用领域研究的热点之一，基于嵌入式Internet的远程监控系统是借助成熟的计算机网络技术完成监
11、视与控制任务，将监控范围扩展到更广空间，进一步推进了控制技术向网络化、分散化和开放化发展。人们的生活水平在不断提高，需求进一步增加。在满足人们基本生活的同时，方便性和创新性的需要体现的越来越明显，尤其对于家庭生活。因此，家居的智能化是目前远程控制领域的新热点，而家居的智能化不仅仅表现在设备与人的近距离交互，还要体现在远程操作上1。所以，如何利用远程计算机对家电、机房的空调、整栋大楼的可遥控设备进行控制和监视，解决方案可能是仁者见仁智者见智，特别是对基于互联网的能够学习并能进行实时远程监控的智能遥控器系统的研究1。 另一方面智能化家居系统进入了千家万户，这些家具电器中如空调、电冰箱、电视机等等，
12、都使用遥控器进行控制。红外线遥控器是一种用户可以在几米甚至几十米就能对各种电器进行控制的装置，理所当然的得到了广泛应用。但是由于不同品牌家用电器的红外线遥控器采用了不同的频率或编码方式，导致这些遥控器不能相互通用，每个家用电器必须拥有一个不同的遥控器，这给人们的生活带来了诸多不便。为了减少家庭中红外线遥控器的数目，已经有很多厂家设计和生产了一种称为万能遥控器的红外线遥控装置。万能遥控器具有接收、存储和发送红外线编码的功能，通过对不同普通遥控器发出的红外线编码进行学习和存储，万能遥控器可以对多个家用电器进行遥控，从而可以减少家庭中遥控器的数目2。1.2 智能空调遥控器的发展状况目前，人们对各种电
13、器产品、控制设备等提出了新的需求，其中之一表现在嵌入式系统与Internet的结合。远程监控系统是当前工业自动化应用领域研究的热点之一，基于嵌入式Internet的远程监控系统是借助成熟的计算机网络技术完成监视与控制任务，将监控范围扩展到更广空间，进一步推进了控制技术向网络化、分散化和开放化发展。智能家居的概念最早出现在美国，一般指利用先进的计算机、嵌入式系统和网络通信技术，将家中的设备（如照明系统、环境控制、安防系统、网络家电）通过家庭总线技术连接到一起。我国智能家居的兴起最早可追溯到1995年3月。当时，国家科委正式批准启动了国家首批重大科技产业工程项目-“2000年小康型城乡住宅科技产业
14、工程”，其中便包含了数字家庭的内容。近年来，智能家居产业发展迅速。但是，可能因为智能家居的不同技术标准目前难以统一，尤其在标准化接口和通讯协议（协议问题，即诸多家电和网络能够彼此相容）等方面，为智能家居的迅速普及带来了很大的障碍。只有科学地、有预见性地处理好这些问题，才能更好、更快地启动智能家居市场，真正实现使人类的生活更简单，更安全，更舒适和更高效的目的。遥控器是智能家居的控制终端。所以，对智能遥控器的研究是智能家居领域的热点，特别是与我们的生活息息相关的空调遥控器。遥控器的实现原理，是在遥控器的内部芯片中存放了对应电器可以解析的编码,从而在使用中,可以和电器进行互相通信。智能遥控器的实现原
15、理就是对芯片内部的存储器进行了扩展，先收集市场上可能存在的所有遥控器的编码，然后将这些编码存储在万能遥控器内部的芯片里，对这些编码根据电器的型号进行编号（也就是代码表），在实际使用时，根据电器的型号从代码表里找到编号，按照使用要求输入编号，就可以使用了。 智能遥控器基于嵌入式系统，具有强大的可扩展性和可编程性，可以通过增加简单的外围设备和软件编程灵活的支持其他功能智能遥控器包括三个子系统：接收子系统、发送子系统和核心子系统接收子系统包括光电转换、信号放大、高速采样以及数据分析等模块，发送子系统包括遥控发送、发送保持和电光转换模块，核心子系统包括中央处理、键盘控制、LCD显示以及存储等模块3。1
16、.3 毕业设计主要工作如前所述，本毕业设计的基本内容包括智能遥控器的硬件设计、焊接与调试；智能空调遥控器的硬件程序的编写；PCB设计与制板；上位机软件与下位机之间的通信协议设计、上位机软件编写等。项目难点在于实现对各种不同型号空调遥控器的学习，并进一步的进行控制，具体控制项有开机（ON）、关机OFF）、除湿（DEHUM）、自动（AUTO）、制冷（COOL）、制热（HEAT）、升温（T+）、降温（T-）。上位机软件部分的远程通信模块,需要建立主机服务器，需要了解TCP/IP通信协议4。第2章 系统总体方案设计12.1 系统总体需求2.1.1 系统需求本次毕业设计的项目来源是深圳中联通电子有限公司
17、的学习型空调红外遥控器研制，在实现红外遥控器智能学习、遥控功能、上位机控制等基本功能后，将进一步在上位机软件编写网络通信模块，实现对远程空调设备的遥控与监视。2.1.2 系统技术指标 技术参数、输入输出接口形式： 1、供电电源：12vDC；25mA-60mA； 2、载波频率：38KHz 3、遥控距离：在10 米以内； 4、学习方式：自动识别； 5、存储命令数：38，若定制可达到64； 6、温度测量范围：-10 60；7、串行输出：RS485/RS232 接口，波特率为1200bps-38400bps，地址可设为0 255； 8、工作环境：-20 60 ，0 95% RH； 9、最大尺寸：151
18、*86*30mm； 10、重量：90g。2.2主要芯片选择系统主要是由主芯片、红外发送与接受模块、按键存储电路、通讯端口、上位机软件等构成，下面是系统主要芯片选择。1) 主控芯片。系统CPU芯片为AVR单片机Atmega32，这款单片机应用广泛，而且价格低廉，其内部数据存储器（RAM）有258Byte，可作为CPU正常工作的内部缓存和学习过程中红外命令的脉冲宽度和编码的暂存器。硬件电路基础是Atmega32最小系统，所有其他电路都是在这个基础上扩展出来。 其具体的参数分析见2.3小节。2) 红外接收和发送芯片选择。红外接收模块，本系统选用NB1838，其光电检测和前置放大器集成同一封装，中心频
19、率为37.9kHz。NB1838的环氧树脂封装结构为其提供了一个特殊的红外滤光器，对自然光和电场干扰有很强的防护性。红外接收模块能够对接收到的红外信号进行放大、检波、整形，并调制出红外编码，得到TTL波形，反相后输入单片机，由单片机进行进一步的处理，比如对比，存储到EEPROM中。红外发送模块，考虑到红外发送距离要足够远，其驱动电路由两个三极管进行二级放大，使二极管功率尽量大，以达到更远的距离（保证10米以内完全没有问题）。红外发送时38kHz方波由单片机内部软件模拟产生，节约成本，同时不失可靠性。3) 存储芯片选择。AVR单片机自带31kbFLASH存储空间，存储器选择为AT24C32,存储
20、空间为32k。4） RS232、RS485通讯端口芯片选择。 RS232芯片选择为max232，RS485芯片选择为max485。利用跳线短接方法进行具体通信方式选择。波特率为1200bps38400bps，地址可设0255。5） 温度测量芯片选择。 温度测量芯片选择数字温度传感器芯片DS18B20，其在与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与DS18B20的双向通讯，支持多点组网功能，应用范围广。2.3 Atmega32简介Atmega32是具有32KB系统内可变成Flash的8位AVR微控制器，其主要特点如下：（1）高性能、低功耗的8位AVR®微处理器；（2）先进的RISC
21、结构；（3）工作于16 MHz 时性能高达16 MIPS；（4）1024 字节的EEPROM；（5）2K字节片内SRAM；（6）JTAG 接口( 与IEEE 1149.1 标准兼容)；（7）通过JTAG 接口实现对Flash、EEPROM、熔丝位和锁定位的编程；2.4 红外遥控原理本智能红外遥控器具有发送和接收两种功能，发送端采用单片机将待发送的红外信号编码调制为一系列脉冲串信号，通过红外发射管发射红外信号。红外接收端采用价格便宜，性能可靠的一体化红外接收头如NB1838或HS0038（接收的红外信号频率为38KHZ，周期约为26us）接收红外信号，它同时对信号进行放大、检波、整形，得到TTL
22、电平的编码信号，在发送给单片机进行解码。本文所设计的红外遥控器工作过程大致如图2.1所示，红外遥控器首先把外部空调遥控红外信号进行解码，并存储好相应的数据，接下来就可以利用这些数据进行调制，利用红外发射管进行发射，进而实现对相应遥控器的学习和对目标的控制。图2.1 红外遥控学习和发送过程图现有的红外遥控器学习方法 一般包括两种方式，第一种就是对已知码型的红外遥控器直接进行解码，并把相应的信息合成到一个字节中，比如典型的解码方式就是按照引导码、用户码、数据码、数据反码方式进行的，其中用户码有16位，数据码和数据反码个8位，如果已知引导码高低电平长度那么一组遥控码只要两个字节就可以了，但是此种方法
23、的最大缺点就是必须已知码型，对于码型未知的就无从正确学习；第二种方法就是不管红外码型如何，直接采用测量高低电平的方式对红外进行学习，并把相应的数据存储就可以，此种方法就是占用内存和存储空间都比较大。本文采用的就是第二种方法5。2.5 系统总体方案设计 在确定了系统需求、芯片类型后就可以制定系统方案了，用以指导具体设计，本系统的总体框图如下图所示，从中间我们可以看出系统的构成。图2.2 学习型智能遥控器系统组成图 如图2.2所示，系统CPU芯片为AVR Atmega32，这款单片机应用相当广泛，且价格低廉，其内部数据存储器（RAM）有258Byte，可作为CPU正常工作的内部缓存和学习过程中红外
24、命令的脉冲宽度和编码的暂存器。硬件电路基础是Atmega32最小系统，所有其他电路都是在这个基础上扩展出来。 系统功能模块有红外发送与接收模块、按键存储电路、通讯端口，上位机软件。当遥控器处于学习状态时，红外接收模块接收红外信号，经过内部处理进行存储，以便后续控制发送用，存储电路主要是用来存储红外编码信号，由学习后产生，按键电路主要用来实现遥控器在没有和主机相连时进行手动控制，也是相当重要的。 通讯端口要设计两种类型的，RS485与RS232，实现遥控器与上位机之间的通信。上位机软件主要是用来识别遥控器（项目要求最多识别256个），并发送相应的控制码，为了能够实现远程计算机对遥控进行控制，上位
25、机软件还要编写网络通信程序，最终构成如图2.3（由底层RS485网络、顶层Internet网络构成的远程监控网络）所示的系统。图2.3 远程监控网络示意图第3章 系统硬件设计3.1 最小系统设计最小系统是系统最基本的模块，系统其它功能都是在最小系统的基础上发展起来的，所以最小系统的设计是非常重要的。通常的最小系统包括：电源模块、晶振电路、复位电路6。23.1.1系统电源模块设计LM78XX/LM79XX三端稳压IC来组成稳压电源所需的外围元件极少，电路内部还有过流、过热及调整管的保护电路，使用起来可靠、方便，而且价格便宜。该系列集成稳压IC型号中的LM78或LM79后面的数字代表该三端集成稳压
26、电路的输出电压，如LM7806表示输出电压为正6V，LM7909表示输出电压为负9V。因为三端固定集成稳压电路的使用方便，电子制作中经常采用。本系统所需要的电压为5V，所以选用LM7805，其输入电压范围为5V12V。如图3.1所示，电源采用两路输入，一路是直接输入5V电源，另外一路就是输入12V电源，由LM7805降压为5V再经过电源开关输入到系统。在实际调试过程中发现当用12V电源时LM7805发热比较大，这不利于产品的寿命，且不是很安全，所以设计了一路5V输入作为辅助电源，当工作环境有5V稳压源时用5V就好。另外，电路模块还有按键开关与电源指示灯。图3.1 红外遥控器电源模块3.1.2
27、系统晶振模块设计ATMEGA32具有片内RC振荡器，能够产生时钟可分频时钟信号，但不是很精确，考虑到红外学习是采用测高低电平时间长度的方式，必须要用一个非常准的定时器计时，所以系统晶振采用8MHz的外部晶振，其单条指令执行速度最大可以为0.125us。另外晶振电路在布线时要尽量靠近单片机，线尽量加粗，其电路图如图3.2所示。图3.2 系统晶振电路图3.1.3 系统复位模块设计ATMEGA32采用的是低电平复位方式，所以采用如图3.3的设计方式，当按键按下时会产生一个低电平脉冲，这样单片机就可以进行复位。图3.3 系统复位电路图3.2 系统功能模块设计系统功能模块以最小系统为基础实现各种所需要的
28、功能，本学习型遥控器的核心功能就是红外学习与发送，其他的包括系统存储模块、通信模块（Max232、MAX485），人机交互模块（按键模块和液晶模块）、其他的还有室温采集模块和蜂鸣器模块。接下来本文将对这些模块一一进行分析与设计7。3.2.1 红外接收模块设计如图3.4所示，系统红外接收器采用一体化红外接收头NB1838，NB1838工作频率为38KHz，能对接收到的遥控器信号进行放大、检波、整形、解调，得到TTL电平的编码信号，在通过单片机的引脚PD3输入到单片机。经单片机解码并执行相关处理程序，把信号转换为数据进行保存。NB1838对外只有3个引脚：VS、GND和一个脉冲信号输出引脚，实用方
29、便，性能可靠。图3.4 红外接收模块3.2.2 红外发送模块设计红外发射电路采用9013三极管进行放大，和红外发射管相连的电阻取值为1，这样，通过红外发射管的电流将会比较大，以最大可能的提高红外信号发射距离，信号由PD4调制出，PD4是单片机内部PWM波输出引脚，红外信号解调时，当信号是高点平时就控制该引脚输出相应时长的PWM波，否则不输出，这样就能实现红外发射。其电路图如图3.5所示。图3.5 红外发射电路3.2.3 存储电路设计AT24C64是一个32K位串行CMOS EEPROM， 内部含有8192字节存储空间，采用CATALYST公司的先进CMOS技术以使器件的功耗减少。AT24C64
30、有一个32字节的页写缓冲器，用来作为地址和数据缓存器。该器件通过IIC总线接口进行操作，有一个专门的写保护功能。如图3.6所示，其引脚有：SCL 串行时钟。AT24C02串行时钟输入管脚用于产生器件所有数据发送或接收的时钟，这是一个输入管脚。SDA 串行数据/地址。AT24C02 双向串行数据/地址管脚用于器件所有数据的发送或接收，SDA 是一个开漏输出管脚，可与其它开漏输出或集电极开路输出进行线或（wire-OR）。A0、A1、A2 器件地址输入端。这些输入脚用于多个器件级联时设置器件地址，当这些脚悬空时默认值为0。当使用AT24C02 时最大可级联8个器件。如果只有一个AT24C02被总线
31、寻址，这三个地址输入脚（A0、A1、A2 ）可悬空或连接到Vss，如果只有一个AT24C02被总线寻址这三个地址输入脚（A0、A1、A2 ）必须连接到Vss。WP 写保护。如果WP管脚连接到Vcc，所有的内容都被写保护只能读。当WP管脚连接到Vss 或悬空允许器件进行正常的读/写操作。在本系统中对其内部的8K存储空间，分成4组，每个红外码200字节。ATMEGA32的TWI接口PC0（SCL）、PC1（SDA）连接，并分别用10K上拉电阻上拉。图3.6 EEPROM数据存储模块电路图3.2.4 人机交互模块设计人家交互模块包括按键模块和液晶显示模块，这样用户就能通过这两个模块和遥控器进行交互，
32、一方面控制空调遥控器，另外一方面知道空调遥控器的当前的状态，这一部分的设计是非常有必要的。本学习型空调遥控器所需要的按键有ON、OFF、AUTO、DEHUM、COOL、HEAT、T+、T-共8个按键，其中前面4个按键为独立按键，后面的4个按键为组合按键，COOL、HEAT分别对应制冷和制热两种状态，T+、T-分别在两种模式下进行增温和减温，温度的调节范围为1630。考虑到案件的数量和系统整体的需要，本系统增加了一个按键，这样就为一个3*3矩阵键盘，占用单片机的引脚为PB0到PB5。最后一个按键作为模式切换之用，这个按键在软件设计部分将会详细探讨8。图3.7 按键模块电路图1602液晶是工业字符
33、型液晶，能够同时显示16x02即32个字符，即2行每行16个字符。其引脚大体分为3个部分，首先是电源和地部分，包括引脚13和15、16，其接法如图3.8所示，第二部分是液晶控制引脚，控制是对液晶进行读还是写，包括4（RS）、5（R/W）、6（E），第三部分是数据引脚（714），本系统中利用排阻上拉，增加数据引脚的驱动能力。1602液晶的控制方法可参考其官方说明书，这里指出，要显示一个想要的字符，直接写入该字符的ASCII值即可。图3.8 1602液晶驱动电路图3.2.5 RS232、RS485通讯电路设计MAX232芯片是美信公司专门为电脑的RS-232标准串口设计的单电源电平转换芯片，使用+
34、5v单电源供电。采用MAX232芯片进行电平转换，实现单片机与上位机的通信。如图3.9所示，MAX232电路有以下几个部分组成，第一部分是电荷泵电路，由1、2、3、4、5、6脚和4只电容构成。功能是产生+12v和-12v两个电源，提供给RS-232串口电平的需要；第二部分是数据转换通道，由7、8、9、10、11、12、13、14脚构成两个数据通道，其中13脚（R1IN）、12脚（R1OUT）、11脚（T1IN）、14脚（T1OUT）为第一数据通道，8脚（R2IN）、9脚（R2OUT）、10脚（T2IN）、7脚（T2OUT）为第二数据通道，TTL/CMOS数据从T1IN、T2IN输入转换成RS-
35、232数据从T1OUT、T2OUT送到电脑DB9插头；DB9插头的RS-232数据从R1IN、R2IN输入转换成TTL/CMOS数据后从R1OUT、R2OUT输出；第三部分是供电，15脚GND、16脚VCC（+5v）。MAX232芯片特点如下：（1）符合所有的RS-232C技术标准；（2）只需要单一 +5V电源供电；（3）片载电荷泵具有升压、电压极性反转能力，能够产生+10V和-10V电压；（4）功耗低，典型供电电流5mA；（5）内部集成2个RS-232C驱动器；（6）内部集成两个RS-232C接收器；图3.9 MAX232通信电路图MAX485接口芯片是Maxim公司的一种RS-485芯片，
36、MAX485的驱动器频率不受限制, 可以实现最高2.5Mbps的传输速率。这些收发器在驱动器禁用的空载或满载状态下，吸取的电源电流在120A至500A之间。所有器件都工作在5V单电源下。驱动器具有短路电流限制，并可以通过热关断电路将驱动器输出置为高阻状态。接收器输入具有失效保护特性，当输入开路时，可以确保逻辑高电平输出。具有较高的抗干扰性能。MAX485是市面上最为常见的RS422芯片，亦是用量最大的RS422芯片，其性价比非常高。其电路图如图3.10所示，RO与DI分别与单片机的RXD、TXD相连，RE、DE连在一起，并由单片机进行控制MAX485是接受数据还是发送数据。智能遥控器可以由MA
37、X485构成通信网络，进而实现对多个空调的控制9。图3.10 MAX485电路图3.2.6 温度测量电路设计此模块主要是用来检测室温，方便对空调进行更好的控制，已达到更好的统一管理和节能的目的。温度传感器采用美国DALLAS公司生产的 DS18B20，DS18B20在与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与DS18B20的双向通讯，其测温范围 55+125，固有测温分辨率0.5，作为室温检测模块从精度上已经足够了，另外就是此温度传感器是数字的，方便电路设计。其电路图如图3.11所示。图3.11 DS18B20电路图第4章 PCB设计34.1 PCB设计流程PCB板设计流程如图4.1所示
38、。 图4.1 PCB板设计流程根据本系统的功能需求，对系统进行了设计，已经完成了系统的原理图设计，根据原理图，首先绘制使用元件的封装（封装绘制一定按所使用元件的实际尺寸来，并保证绘制的正确性），考虑到先制作样机进行调试，所以并未使用贴片封装，最后也导致整个板子比较大；完成封装绘制后，由原理图生成网络表，考虑到系统的功能需求及复杂程度，将板子设计成长方形，并设计为双层板；然后进行自动布线，再根据功能分布对元件布局进行手动调整，经过自动手动布线的调整后，对电路进行检查；检查无错后，进行元件标注，覆铜以及焊盘设置等，添加相应信息；最后生成BOM报表，导出文件。设计原理图，这是设计PCB的第一步，好的
39、PCB设计来自于好的原理图，这一点都不夸张，所以在设计原理图时就要考虑到绘制PCB时的情况。绘制原件封装，原理图画完后要根据具体情况对每一个元器件的封装进行修改，如果系统自带的封装不符合要求，那么要对其进行修改，如果是用户自己绘制的元器件，还要根据实际情况进行封装绘制，以满足元件安装需要。PCB图纸基本设置，这主要包括：PCB板的主要形状及尺寸、板层数目、通孔类型、网格大小等。既可以用系统提供的设计模板进行设置，也可以手动进行设置。生成网表并加载，网表是电路原理图和印刷电路板设计的接口，只有将网表引人PCB系统后，才能进行电路板的布线操作。在生成网表时必须保证没有任何错误，如果有的话就必须返回
40、原理图进行相关修改直到正确为止。加载网表后，系统将产生一个内部的网表，并产生飞线。此时元件摆放一般都不是很合理，所以必须进行元件布局。元件布局是很重要的，对于单面板，不合理的元件布局将导致布线布不通，对于双面板将产生大量的过孔，导致布线复杂化，同时也影响系统稳定性。布线规则设置，在正式布线前必须对线宽、安全距离、过孔大小等进行设置，这是PCB设计者必须经历的。布线，这里的布线包括两个部分，手动布线与自动布线，一般的，对于元件少且要求不是很高的情况自动布线就基本能满足要求，一般设计者会在自动布线后进行手工调整，修改电脑布线不合理之处，以提高整个板子的质量。对于高速板，一般不推荐这种方式，所谓高速
41、板是指板上频率超过50MHz以上的PCB板，对于高速板一般是先进行人工布线，把时钟线、高速线、重要的电源线和地线等先行布好，然后再进行自动布线，布完之后，再人工调整，确保成功。在这里个人认为对于高速板还是全部由人工进行布线，这样既美观可靠性又高。生成报表文件，印刷电路板布线完成之后，可以生成相应的各类报表文件，比如元件清单、电路板信息报表等。这些报表可以帮助用户更好的了解所设计的印刷板和管理所使用的元件。文件打印输出，生成了各类文件后，可以将各类文件打印输出保存。包括PCB文件和其报表文件均可打印，以便存档再用13。4.2 几个需注意问题4.2.1 布局的重要性布局对于整个系统具有重要的意义，
42、这要求在实际的布线过程中。对于各块的具体处理有轻重缓急之分。一般的布局规则，都要求区分模块是模拟电路，还是数字电路，是高频电路还是低频电路，是主要的干扰源还是敏感的关键信号等等。因此，在布局之前必须仔细分析各个模块信号的性质包括模块属性、功能、供电电源、具体信号的频率、电流的流向、电流强度等，以确模块在PCB板上布局。通常，在机械结构确定的情况下，复杂的系统还会有N种不同的布局方式，这需要站在系统的角度上依照一些规则的折中来找出最优化的布局布线13。4.2.2 时钟线的处理在数字模块中，都会有时钟，例如SDRAM的CLOCK，而时钟电路是影响EMC的主要因索。集成电路的大部分噪声都与时钟频率及
43、其多次谐波有关。如果CLOCK信号是正弦波形式，处理不当，对系统会“贡献”一个该频率或是该频率的倍频的干扰源，如果是CLOCK信号是方波形式，则对系统“贡献”一个杂散频率的干扰源。同时，CLOCK还是一个容易受干扰的信号，如果CLOCK受到干扰，对数字系统的影响可想而知15。因此，时钟电路模块是属于关键模块，在布局布线过程中优先各种规则考虑其布局布线。4.2.3 电源与地线处理在任何电子系统中，干扰源对系统的干扰不外乎通过两种途径：一是通过导体的传递，二是通过电磁辐射经过空间的耦合。在频率较低的系统中主要是一种路径，在高频系统中也有相当部分的干扰原因是通过导体的传递，其中较明显的就是IC产生的
44、噪声通过电源和地干扰整个系统。因此，电源的完整性或者说是电源质量对整个系统的抗干扰能力具有至关重要的意义。电源完整性实际上是信号完整性的一部分，然而考虑到电源对于所有系统的重要性，在此单独列出。要声明的是，在实际系统中，要做到这一点并不容易，系统中总会有各种不同频率的噪声。在电路设计和PCB布局布线中只是极力的减小各种频率的噪声，从而提高系统的抗噪声的整体性能。同时，在复杂系统中，减少系统的噪声不是更改一两电容的值就能够做到，而是需要注意电源滤波效果的累积14。 4.2.4 一些细节问题走线方向要合理：如输入/输出，交流/直流，强/弱信号，高频/低频，高压/低压等，它们的走向应该是呈线形的(或
45、分离)，不得相互交融。其目的是防止相互干扰。最好的走向是按直线，但一般不易实现，最不利的走向是环形，所幸的是可以设隔离带来改善。对于是直流，小信号，低电压PCB设计的要求可以低些。所以“合理”是相对的，具体问题具体对待。合理布置电源滤波/退偶电容：这些滤波电容要尽量靠近对应元件，否则就没有意义了，可知的是，合理的放置这些电容可以减少接地点问题。线条问题：一般的时钟线要尽量粗些，电源和地线要比信号线宽，最好是不低于1mm，一句话，能做宽线条就不做窄线条。在走线时要注意拐角尽量不要是锐角。同时大面积覆铜，改善接地问题。线条之间的距离尽量不要太小，以防产生工艺方面的问题。4.3 布线经验总结在这里把
46、个人布线经验进行总结，毕竟PCB设计在一定程度上靠经验。在PCB设计一开始，也就是画原理图时就要考虑到后续各部分工作将要存在的问题。在原理图设计完成后，一般不要先急着布线，先花上一两天进行检查，因为到了后期，如果发现原理图设计有误，更改的代价就太大了。这次去我就犯过这类问题，在设计PCB过程中走了不少冤枉路。开始PCB设计，不要忙着布线，先好好布局。根踞经验，PCB设计时间一般按照三三制分配，布局占1/3时间，布线占1/3，检查1/3。布局相当关键。有经验的工程师在布局同时，已经有了关键布线的规划。布局一般本着先大后小，先关键后次要的原则，先放置有定位要求的器件，布局时，除了考虑布线质量，对测
47、试，加工等问题也要考虑，权衡各方面因素。手工布线现在还是大部分工程师的选择，因为很多人对自动布线的结果不满意。其实现在一些高级EDA工具，自动布线已经相当智能化。自动布线，意味着全部交给工具去做，还有很多需要人干预的地方。个人经验认为，网络分类(class)，布线优先级设置，布线规则是影响布通率和布线效果的主要因素。有人也称PCB设计是从抽象概念到实际产品的转化。PCB设计实际是一项混技术。要求设计者对电路原理、电磁场、布线算法、生产加工、测试等各方知识都要有所了解，我觉得一名优秀的PCB工程师应当注意学习这些知识。在PCB布线方面，个人还有很大的学习空间，尤其是对高速系统的布线。在本次设计中参考了一些优秀作品，从这些作品中学到了不少宝贵的经验。第5章 结论1） 本论文研究并设计了一种用于远程监控的智能空调遥控器，可以准确采集到红外脉冲信号，并将原始的红外编码信号储存、发送，能成功学习各种不同类型的空调遥控器，对空调机进行远程控制。 该智能遥控器不考虑红外编码格式，采用测量脉冲宽度的原理。将红外编码原封不动地学习并存储到EEPROM中。2） 它不需要其他电路或芯片来产生38kHz的载波信号，而直接用定时器来产生载波，充分利用了单片机的资源，节约了成本。系统调试
