Embedded Systems Engineering LU WS2006

Transkript

1 Embedded Systems Engineering LU WS2006 Angaben zum Bonusbeispiel Hardware-Design Allgemeines In diesem Projekt sollen Sie eine Leiterplatte sowie Fertigungsdaten für eine kleine elektronische Schaltung entwerfen. Verwenden Sie die Freeware-Version des Layoutprogramms Eagle (Cadsoft). Vergessen Sie beim Erstellen des Layouts auch nicht auf Bohrlöcher für die spätere Montage der Platine. Ihr Protokoll (verwenden Sie die Vorlage von Beispiel 1) sollte (abhängig von den Möglichkeiten des Herstellers) folgendes beinhalten: Beschreibung der Funktionalität der Schaltung Ergänzungen (z.b. Abweichungen von der Aufgabenstellung) Schaltplan (aus EAGLE exportiert) Vorder- und Rückseite des Layouts mit Kommentaren für Bestücker Herstellerangaben (z.b. Platinengrößen, Durchkontaktierungen, Mindestabstände, Lochdurchmesser, Fräsen möglich?, angebotene Panelsizes, ) Fertigungsdaten (welche Mindestabstände, Lochdurchmesser, etc. wurden gewählt) Stückliste Bestellliste mit Bezugsquellen, Bestellnummern und Preisen Kostenaufstellung für fertiges Board (Fertigung + Bestückung + Bauteile) Gehen Sie bei der Kostenkalkulation davon aus, dass Sie eine Kleinserie von 10 Stück produzieren. Zur Abschätzung Ihrer Fertigungskosten können Sie eine beliebige Fertigungsfirma verwenden, die Ihnen eine Kostenabschätzung erlaubt. Falls die von Ihnen gewählte Firma auch bestücken kann und Sie diese Option wählen, inkludieren Sie diese Kosten in Ihrer Aufstellung. Vergessen Sie bei den Kosten nicht auf die Versandkosten. Elektronikhändler und Leiterplattenhersteller Ein paar Links auf Elektronikhändler und Leiterplattenhersteller (Sie können auch andere Händler/Hersteller benutzen): Digi-Key (Österreich) Farnell (Österreich) Kessler electronic (Deutschland) Pollin (Deutschland) Reichelt (Deutschland) RS Components (Österreich) Conrad (Österreich) Leiterplattenhersteller: Fels Multiprint (Österreich): Leiterplatten und Bestückung Olimex (Bulgarien): Leiterplatten und Bestückung PCB-Pool (Deutschland): Leiterplatten PIU-PRINTEX (Österreich): Leiterplatten und Bestückung

2 Häufig gestellte Fragen Wie erfahre ich welches Beispiel ich machen soll? Es gibt keine fixe Zuteilung, Sie dürfen sich einfach eine der folgenden Angaben aussuchen oder wahlweise ein eigenes Projekt von vergleichbarer Größe suchen. Kann ich auch ein anderes Programm außer EAGLE verwenden? Nein. Da bei der Abgabe auch die elektronische Version von Schaltplan und Layout geprüft wird, ist leider nur eine Abgabe mit EAGLE möglich. Wie gebe ich ab? Schicken Sie eine an in der das Protokoll (als PDF) sowie die.sch und.brd-dateien des EAGLE-Projekts enthalten sind. Danach kommen Sie zum Abgabetag beim Assistenten vorbei, um das Projekt durchzubesprechen, danach erhalten Sie die Punkte. Wieviele Punkte bekomme ich für das Zusatzbeispiel? Wenn alles passt, erhalten Sie 10 Punkte. Wo bekomme ich EAGLE? Eine Version für Windows oder Linux können Sie sich unter gratis herunterladen. Wo bekomme ich Hilfe? Dieses Beispiel wird nicht von den Tutoren betreut. Auf gibt es eine Einführung zu EAGLE. Spezielle Fragen zum Bonusbeispiel können Sie im Forum posten (z.b. wenn Sie einen bestimmten Bauteil partout nicht finden können). Zusätzlich können Sie zu einem Assistenten in die Sprechstunde kommen. Soll ich SMD oder Through-Hole Bauteile verwenden? Wenn es nicht in der Angabe steht, so ist die Technologie frei wählbar. Wenn dies begründet werden kann (z.b. Verfügbarkeit von Bauteilen) ist auch eine Mischform denkbar. Wird mein Projekt auch produziert? Die Herstellung und Bestückung können wir uns leider zeitlich und finanziell nicht leisten. Aber vielleicht werden wir als Ansporn für Sie das Projekt mit der besten/interessantesten Abgabe realisieren.

3 Angabe 1: USB-Video-Terminal Die folgende Grafik skizziert den Schaltplan für die Erzeugung eines Videosignals mittels eines Atmel ATmega168 Mikrocontrollers. Als Schnittstelle zum PC dient ein USB-to-Serial Konverter. Der USB-Anschluss dient außerdem als Stromversorgung. Der andere Teil der Schaltung erzeugt ein BAS-Signal, d.h. ein Videosignal für die Schwarzweiß- Bildübertragung. Dieses Signal soll über eine gelbe Cinch-Buchse nach außen geleitet werden (genauere Beschreibung zur Ansteuerung siehe ). Sehen Sie weiters eine Pinleiste mit den Signalen RESET, SCK, GND, MISO, MOSI, VCC des Mikrokontrollers als Programmierinterface vor.

4 Angabe 2: Binäre Uhr Die folgende Grafik skizziert den Schaltplan für eine digitale Uhr, bei der die Ziffern im Binärformat über eine Reihe von zwei bis vier Leuchtdioden angezeigt werden. Zusätzlich hat die Uhr noch drei Druckknöpfe zum Auswählen und Stellen der Sekunden/Minuten/Stunden. Das Herzstück der Uhr ist ein Atmel ATmega8 über dessen Digital I/O Pins die Leuchtdioden und Taster angeschlossen sind. Die Leuchtdioden werden über eine Matrix mittels Multiplexing angesteuert, um die Anzahl der benötigten I/O Pins zu minimieren. Wählen Sie eine sinnvolle Belegung für die I/O-Pins des Mikrokontrollers. Sehen Sie weiters eine Pinleiste mit den Signalen RESET, SCK, GND, MISO, MOSI, VCC des Mikrokontrollers als Programmierinterface vor.

5 Angabe 3: Schreibender Kreisel Die folgende Grafik skizziert den Schaltplan für einen schreibenden Kreisel. Auf dem Kreisel wird dazu eine Reihe von 8 Leuchtdioden radial angeordnet, welche über einen Mikrokontroller so angesteuert werden, dass sich ein feststehendes Muster oder eine Schrift ergibt. Die Scheibe wird aus einer Leiterplatte bestehen, welche ca. CD-Größe besitzt. Berücksichtigen Sie auch das Loch in der CD-Mitte. Zur Erhöhung der Schwungmasse wird die Leiterplatte danach noch mit 3-4 alten CDs verklebt. Die Leuchtdioden werden bewusst ohne Vorwiderstand angesteuert und somit ca. 10% über Nennspannung betrieben, dafür softwaremäßig aber in kürzeren Intervallen angesprochen. Der Drehwinkel wird durch einen Magnetfeldsensor ermittelt, welcher das Erdmagnetfeld als Referenz verwendet. Als Einschalter fungiert ein Fliehkraftschalter, welcher ab einer gewissen Drehgeschwindigkeit einen Kontakt schließt. Bei einer erwarteten Drehgeschwindigkeit von ca. 10Hz ergibt sich am Rand eine Fliehkraft von ca. 40g. Der Fliehkraftschalter wird aus einem Drahtbügel selbst konstruiert, sehen Sie dazu am Rande der Scheibe zwei Anschlüsse mit einer 40mil-Bohrung im Abstand von 10 mm vor. Sehen Sie weiters eine Pinleiste mit den Signalen RESET, SCK, GND, MISO, MOSI, VCC des Mikrokontrollers als Programmierinterface vor. Verwenden Sie für dieses Beispiel möglichst kleine und leichte Bausteine (SMD, wenn möglich). Platzieren Sie den Fliehkraftschalter möglichst weit außen, alle anderen Teile, vor allem die Batterie möglichst weit innen, um das Drehverhalten unbeeinflusst zu lassen.