3.2. Разработка принципиальной схемы контроллера

Плата контроллера состоит из 2 разъемов, 5 микросхем MAX 232 (DD1 DD5) - микросхем преобразования сигналов ТТЛ уровня в сигналы уровня интерфейса RS-232 и наоборот и микроконтроллера AT90S1200 (DD6).

Сигналы с модема поступают на разъем Х1 контроллера. После этого они поступают на одну из микросхем преобразования сигналов ТТЛ уровня в сигналы уровня интерфейса RS-232, а потом на микроконтроллер DD6, где проходят дальнейшую обработку. В зависимости от того какая команда придет в микроконтроллер DD6, может быть произведена либо запись, либо чтение по заданному адресу. Тоже самое происходит и со стороны тепловычислителя: микроконтроллер обменивается командами с тепловычислителем через одну из микросхем DD4 DD5, т.к. тепловычислитель сопрягается с другими устройствами по интерфейсу RS-232, а микроконтроллер работает с сигналами ТТЛ уровня.

К микроконтроллеру также приходят сигналы от датчиков пожара, затопления и от охранного датчика. По сигналам от этих датчиков происходит автоматический дозвон до диспетчерского пункта и выдается соответствующее сообщение на дисплей диспетчеру, который должен предпринять меры по устранению причин, вызвавших этот сигнал.

3.3. Проектирование печатной платы контроллера

3.3.1. Определение общих требований к печатной плате

По конструкции печатные платы (ПП) делятся на следу­ющие типы: односторонние (ОПП), двусторонние (ДПП) и многослойные (МПП). При выборе типа ПП для разрабатываемой конструк­ции следует учитывать технико-экономические показатели.

ОПП представляют собой диэлектрическое осно­вание с отверстиями, пазами, вырезами и т. п., на одной сто­роне которого выполнен проводящий рисунок, а на другой при сборке размещают интегральные микросхемы (ИМС) и электрорадиоэлементы (ЭР-Э).

В связи с ограниченной площадью для трассировки ри­сунка схемы такие ПП применяют для простых электронных устройств бытового и вспомогательного назначения. Наиболее просты по конструкции и дешевы в изготовлении ОПП без ме­таллизированных отверстий. Более сложны, но и более на­дежны в эксплуатации платы с металлизированными с помо­щью пистонов отверстиями.

ДПП имеют проводящий рисунок на обеих сто­ронах диэлектрического основания. Необходимые соединения печатных проводников разных сторон ДПП выполняют с по­мощью проволочных перемычек, металлизированных отвер­стий, контактных площадок. Такие платы позволяют реали­зовать более сложные схемы и имеют наиболее широкое при­менение при изготовлении узлов электронных схем. Менее распространенные ДПП на металлическом основании с нане­сенным на него электроизоляционным покрытием имеют луч­ший теплоотвод, что существенно при большой мощности навесных элементов.

МПП состоят из чередующихся слоев изоляционного ма­териала и проводящего рисунка. Между проводящими сло­ями в структуре плат могут быть или отсутствовать межслойные соединения. Существует достаточно большое разнообра­зие конструктивно-технологических разновидностей МПП в зависимости от наличия и характера межслойных соеди­нений. Наибольшее распространение среди них получили МПП с металлизацией сквозных отверстий, которые не имеют ограничения на число слоев (оптимальное число до 12) и пригодны для установки элементов как со штыревыми, так и с планарными выводами. Предпочтительность использо­вания МПП этого типа обусловлена сравнительно высокой плотностью монтажа, хорошим качеством межслойных соеди­нений, удовлетворительной ремонтоспособностью, возможно­стью автоматизации и механизации как процессов изготов­ления самих плат, так и сборки на них узлов.

В зависимости от сложности реализуемой электрической схемы и применяемой элементной базы выбирают конструк­тивное исполнение платы, число слоев и плотность проводя­щего рисунка схемы. При выборе числа слоев платы следует иметь в виду, что наименее трудоемки и просты в изготовле­нии ОПП без металлизированных отверстий и приблизитель­но равны по затратам ОПП и ДПП о металлизированными отверстиями. Наиболее сложны и трудоемки в изготовлении МПП, число слоев которых ограничено предельно допусти­мым соотношением между диаметром металлизированных отверстий и толщиной платы (не менее 0,33). Ориентировочно соотношение трудоемкости изготовления ОПП без металлизи­рованных отверстий, ДПП и МПП составляет 1:4:20.

По точности выполнения элементов (согласно ГОСТ 23751 - 86) конструкции ПП делятся на пять классов. Класс точности указывают на чертеже ПП.

Под элементами конструкции ПП подразумеваются эле­менты проводящего рисунка.

Печатные платы 1-го и 2-го классов точности наиболее просты в исполнении, надежны в эксплуатации и имеют ми­нимальную стоимость. Печатные платы 3-го, 4-го и 5-го клас­сов точности требуют использования высококачественных ма­териалов, инструмента и оборудования, ограничения габарит­ных размерен, а в отдельных случаях и особых условий при изготовлении.

Габаритные размеры ПП должны соответствовать ГОСТ 10317 - 79. Размеры каждой стороны ПП должны быть крат­ными:

– 2,5 мм - при длине до 100 мм;

– 5,0 мм - при длине до 350 мм;

– 10,0 мм - при длине более 350 мм.

Рекомендуется разрабатывать ПП простой прямоугольной формы. Конфигурацию, отличную от прямоугольной, следует применять только в технически обоснованных случаях.

Соотношение линейных размеров сторон ПП должно быть не более 3:1. Допускается увеличение этого соотношения по согласованию с заказчиком.

Согласно ОСТ 25.931 - 80 рекомендуются размеры ПП на вновь разрабатываемые и модерни­зируемые изделия. Максимальные размеры ПП и (или) ра­бочего поля групповой установки должны быть не более 470 мм. Допуски на линейные размеры сторон ПП должны соответствовать ГОСТ 25346 - 82 и ГОСТ 25347 - 82. Сопря­гаемые размеры контура ПП должны иметь предельные от­клонения по 12 квалитету. Несопрягаемые размеры контура - по 14 квалитету согласно ГОСТ 25347 - 82 (СТ СЭВ 145 - 75).

Толщина печатной платы определяется толщиной исходно­го материала и выбирается в зависимости от используемой элементной базы и действующих механических нагрузок. Предпочтительными значениями номинальных толщин одно- и двусторонних печатных плат являются 0,8; 1,0; 1,5; 2,0 мм.

Фольгированные материалы представляют собой слоистые прессованные пластинки, изготовленные на основе бумаги (гетинакс) или ткани из стеклянного волокна (стеклотекстолит), пропитанные термореактивными связующими и облицованные с одной или двух сторон медной электролитической фольгой, которая оксидирована с внутренней стороны для ма­териалов обычного исполнения или покрыта пленкой хрома для гальваностойких материалов.

Материал для печатной платы выбирают по ГОСТ 10316 - 78 или техническим условиям. Обозначения марок, например, СФ-1(2)-35 означают, что про­мышленностью выпускаются как односторонние СФ-1-35, так и двусторонние СФ-2-35 фольгированные материалы с ука­занными толщинами фольги и материала с фольгой. Буквы Н и Г в обозначении марки материала свидетельствуют о по­вышенной нагревостойкости (до +100°С) и гальваностойкости.