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作者:林能祺(2009-05-25);推薦:徐業良(2009-07-06)

pic_Server V3X組裝與測試流程

本文介紹pic_Server V3X組裝與測試的詳細流程,內容包含購買、實際組裝時需要注意的地方,以及常見的問題的經驗分享。

1.     pic_Server V3X簡介

pic_Server V3 Core本身已經具備各項I/O與網路之完整功能,但為求使用上的彈性與擴充性,採用額外搭配周邊應用板之方式擴充使用的彈性,不同需求的使用者可依據pic_Server V3 Core,自行規劃設計所需的周邊應用板,增加pic_Server V3於各個應用面的相容性及使用的彈性。pic_Server V3X底層電路板外觀如圖1所示,其主要工作IC載於主板上,由於其ICTQFP封裝且大量生產,價格低廉並免除自行手工焊接失敗的風險。圖2pic_Server V3X Core,此新一代之pic_Server V3更名為pic_Server V3X,其pic_Server V3 Core採用MICROCHIP PIC18F6722

1. pic_Server V3X 電路版外觀

2. pic_Server V3 Core

2.     pic_Server V3X組裝與測試

1pic_Server V3X功能總表,V3X之底層電路版,採模組化電路設計,本節介紹底層電路板各模組電路的設計原則與焊接測試流程。

1. pic_Server V3X功能總表

功能

PIC18F6722接腳

外拉腳位或零件名

數量

類比電壓輸入

RA0RA1RA2

CN4.1CN4.3CN4.5

3

數位訊號輸出入

RC2RA4RA5RB4RB5

CN4.7~CN4.15

5

 

馬達/繼電器驅動

RA5RC1RC2RA3

CN3

4繼電器/

2馬達

MMC記憶卡

RB0~RB3

U6

1

RS232-TTL X2

RC6RC7RG1RG2

CN10CN7.16~CN7.18

2

2*20 背光LCD

RF0~RF7

CN6

1

網路介面RJ-45

RD0~RE7

U2

1

I2C訊號介面

RC3RC4

CN7.7CN7.9

1

蜂鳴器

RG0

Speaker

1

REAL TIME CLOCK

RB2RC0RC5

RB2RC0RC5

1

擴充副IC

透過DI/OI2C

視功能而定

1

(1)   電源模組

3pic_Server V3X電源模組電路圖,表2為電源模組之材料表(Bill of Material, BOM)。電源輸入依需求可選擇J1JP1輸入,J13.5mm電源座,JP為莫式接頭;焊完電源模組元件後,在JP2可量得+5V電源,若無+5V輸出,請檢查其他元件是否有浮焊或是元件故障。

R2pic_Server V3X主要的限流電阻,若需較大的電源消耗,請參考C:\YZ_PIC\Util\Schematics\PIC_PROTO_Circuit\PIC_PROTO R1 design.xls重新計算電阻值與功率並更換電阻。R26R27則是可量測外部輸入電源的類比輸入腳位,可依輸入電源不同來調整分壓電阻,若不使用則毋需焊此電阻。

3. 電源模組電路圖

2. 電源模組BOM

電源

元件

照片

說明

備註

JP1

莫氏接頭母座

選擇其一

J1

電源插座

D1

1N5401

 

R1

 

0ohm

毋需擺放元件

R2

 

碳膜電阻22ohm,1/2W

 

C1

47uF,50V

 

C2

100uF,6V

 

U1

LM2940-5.0+

可用LM7805

JP2

 

DC+5V

測試用/+5V備用腳

R26

 

碳膜電阻100K,1/8W

 

R27

 

碳膜電阻10K,1/8W

 

(2)   pic_Server V3 Core連接之元件

4為與pic_Server V3 Core連接元件電路圖,表3為與pic_Server V3 Core連接相關元件。pic_Server V3 Core採用兩個雙排排針母座,一為24PIN,另一為26PIN。將剛燒好程式之pic_Server V3 Core插於CN1CN2,則A4_LED(LED0)會閃爍;按下SW1A4_LED會持續亮著,放開後轉為閃爍,至此,pic_Server已可正常工作。

4. pic_Server V3 Core連接元件

3. pic_Server V3 Core連接相關元件

與主板連接

元件

照片

說明

CN1

雙排排針母座 12x2

CN2

雙排排針母座 13x2

SW1

ICP Switch

SW2

RESET Switch

R3

 

碳膜電阻2.2K,1/8W

LED0

 

A4 LED,35mm霧面LED,RED

R4

 

碳膜電阻220ohm,1/8W

LS1

蜂鳴器  5.0V

(3)   與電腦通訊

由於PIC0~5V TTL電壓準位,要與電腦溝通需要一個MAX232位準轉換IC將訊號轉至標準RS232準位,才能與電腦溝通。圖5MAX232電路圖,表4RS232與電腦通訊所需元件。依使用需求可使用原先有的RJ-11接頭(CN10),或是3.5mm立體音耳機座(J2)搭配3.5mm立體音插頭轉DB9接頭線材,來跟電腦的COM PORT溝通。

由於pic_Server V3 Core有兩組RS232輸出,第二組標準RS232轉換後的訊號位於CN7.8CN7.10CN7.12可直接將RS232標準準位的訊號接出來。R15R16為隔離電阻。

5. MAX232電路圖

4. RS232與電腦通訊所需元件

MAX232通訊

元件

照片

說明

備註

U4

2X8 圓孔IC腳座

MAX232 IC

RJ11

RJ-11電話線接頭

選擇其一

J2

PJ-0355-B 3.5φ 3.5φ 插板式耳機插座 V648

3.5mm立體音耳機座接頭

C5

 

0.1uF積層電容 pitch2.54mm

 

C6

0.1uF積層電容 pitch2.54mm

 

C7

0.1uF積層電容 pitch2.54mm

 

C8

0.1uF積層電容 pitch2.54mm

 

R15

 

碳膜電阻22K,1/8W

 

R16

 

碳膜電阻22K,1/8W

 

(4)   ICD2燒錄

若主板需要用來燒錄軔體,則需使用單排排針或是排針母座(CN9)PIC_PROTO的小轉板來連接MICROCHIPICD2,便可燒錄。表5ICD2燒錄所需元件,若不使用此功能可不焊此元件。

5. ICD2燒錄所需元件

ICD2

元件

照片

說明

CN9

2.54mm pitch 排針(母座)

(5)   網路通訊元件

由於網路通訊IC已經位於pic_Server V3 Core上,此處只將其網路訊號拉出來,並給定燈號顯示,因此當網路有資料進出時,可看見LED1LED2不規則的閃爍。圖6為網路通訊元件電路圖,表6為網路通訊元件表。

6. 網路通訊元件電路圖

6. 網路通訊元件

網路通訊

元件

照片

說明

U2

RJ-45 connector (P65-P01-11A9)

LED1

35mm LED Yellow

LED2

35mm LED Green

(6)   類比/數位腳位相關元件

7為類比/數位腳位電路圖。pic_Server V3X於類比輸入腳位RA0,有一可變電阻可用來當成參數調校的元件,若不使用此功能可不焊此元件;電路板RA0RA1電路上設計有一階低通濾波,其截止頻率為(Hz)。若RA0RA1類比輸入電壓高於+5V,可採用R5R6R7R8互相搭配成分壓電阻,便可量測外部電壓。

CN7.14CN7.16CN7.18CN7.20則為pic_ServerZigbee通訊的RS232腳位,Zigbee轉板(如圖8)可跨接或是用飛線跳接在這四隻腳位,pic_Server便可透過Zigbee傳送資料(如圖9)。CN7.3CN7.5CN7.7CN7.9可外拉I2C接頭與外部的I2C設備溝通。其他腳位則可由使用者指定使用為數位輸出或輸入,需自行以OK線跳線。CN4CN5CN7可採用牛角座將IO PIN腳位外拉,採用牛角座加上彩色排線於拉線時更為整潔與快速。表7列出類比/數位腳位相關元件。

7. 類比/數位腳位電路圖

8. Zigbee轉板

9. Zigbee轉板跨接於主板上

7. 類比/數位腳位相關元件

A/DIO

元件

照片

說明

備註

CN4

雙排排針(母座) 8x2

可用牛角座外拉線束

CN5

單排排針(母座) 8x1

VR1

500K,可變電阻

 

R6

 

碳膜電阻470K,1/8W

 

R8

 

碳膜電阻470K,1/8W

 

C3

 

1uF積層電容 pitch2.54mm

 

C4

1uF積層電容 pitch2.54mm

 

CN7

雙排排針母座 10x2

可用牛角座外拉線束

R5

 

0ohm, 請短路或換至合適低通濾波阻值

 

R7

 

0ohm, 請短路或換至合適低通濾波阻值

 

(7)   馬達元件

10為馬達元件電路圖。馬達驅動ICL293D,可驅動4組繼電器或是4組有刷馬達單向轉動,或是2組馬達正反轉,其輸出電壓等於pic_Server板外部輸入電壓,L293DPWM控制,請依負載需求選定輸入電壓。表8為馬達元件表,若不使用此功能可不焊此部份元件。

10. 馬達元件電路圖

8. 馬達元件

馬達

元件

照片

說明

備註

U3

2X8 圓孔IC腳座

L293D IC

RP1

10K,5 PIN 排阻

103

RP2

4.7K,5 PIN 排阻

472

LED3

 

35mm LED,Green

 

LED4

35mm LED,Red

 

LED5

35mm LED,Green

 

LED6

35mm LED,Red

 

CN3

2.54mm pitch 排針(母座)

 

(8)   LCD模組元件

由於市售有相當多種類的LCD模組,分成有/無背光模組,其工作電源與接地線應於第一與第二腳位,但部份產品是與其他廠商的產品是相反的,可由R12R13跳線來決定其所需要腳位(如圖11)。圖12LCD模組元件電路圖,LCD背光是由LCD_BL_ENABLE線與一電晶體控制,若LCD模組的將背光電源與工作電源為共電源,請先依說明書將LCD電路板上背光共用電源線的電路切除,否則會造成pic_Server供電負載過大,LCD背光電源由輸入電壓與R9限流電阻來調整;CN6.3接上R10R11分壓電阻可調整LCD面板字體的對比,請自行調整其電阻值來改變對比度。表9LCD模組元件表,若不使用LCD功能可不焊此部份元件。

11. R12R13跳線示意圖

12. LCD模組元件電路圖

9. LCD模組元件

LCD模組

元件

照片

說明

備註

請確認LCD背光模組有無背光共電源電路,若有共電源電路請進行割除其原有共電源背光線路

 

CN6

雙排排針母座 8x2

R12

 

0ohm

短路用選擇,依有無背光模組LCD跳線短路

R13

 

0ohm

短路用選擇,依有無背光模組LCD跳線短路

R10

 

碳膜電阻10K,1/8W

 

R11

 

碳膜電阻1K,1/8W

 

R14

 

碳膜電阻47ohm,1/2W

LCD背光電源限流電阻

R9

 

碳膜電阻2.2K,1/8W

 

Q1

2N3904 NPN

 

(9)   MMC電源元件

13MMC電源元件電路圖,表10MMC電源元件表。MMC的電源供應可由MMC_POWER_ENBLE腳位來控制,並在JP3的測試點可以量測到+3.3V電壓。由於MMC工作電壓為+3.3V,其訊號準位也相同,因此PIC端採用分壓方式將電壓準位降為+3.3VMMC溝通。若MMC需外拉可以採用CN8腳位,並將R19~R22電阻短路、R23~R25不焊,將MMC板外拉,則MMC卡可以放置較遠處,分壓電阻於外拉板上再分壓。表11MMC連接阜元件表。

13. MMC電源元件

10. MMC電源元件

MMC電源

元件

照片

說明

備註

U5

TC2185

Microchip 產品

C9

1uF積層電容 pitch2.54mm

 

C10

1uF積層電容 pitch2.54mm

 

C11

0.01uF積層電容 pitch2.54mm

 

R17

 

0ohm

預留隔離電阻

R18

 

碳膜電阻10K,1/8W

 

JP3

 

DC+3.3V

測試用/+3.3V備用腳

11. MMC連接阜元件

MMC卡匣座

元件

照片

說明

備註

U6

MMC socket

短版MMC卡匣可插標準MMC

C12

1uF積層電容 pitch2.54mm

 

R19

 

碳膜電阻10K,1/8W

 

R20

 

碳膜電阻10K,1/8W

 

R21

 

碳膜電阻10K,1/8W

 

R22

 

碳膜電阻10K,1/8W

 

R23

 

碳膜電阻20K,1/8W

 

R24

 

碳膜電阻20K,1/8W

 

R25

 

碳膜電阻20K,1/8W

 

CN8

8 PIN排針(母座)

外拉MMC

(10)   擴充元件

如圖14及表12所示,pic_Server V3X於主板底下有許多標準2.54mm間距的孔位,可自行使用OK線拉線擴充您所需要的元件。

14. 擴充元件

12. 擴充元件

擴充元件

元件

照片

說明

備註

U7

 

PIC18F2523-DIP

 

其他

 

 

請自行使用OK線拉線