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[摘 要]本设计介绍了一种基于单片机的PCB自动腐蚀箱控制电路，主要以STC12C5A60S2单片机为核心，用五个按键对步进电机进行启动、停止、档位选择等进行控制。只需手动按下相应的指令按键，便可自动运作，大大节省了人力和时间，提高了效率。
[关键词]PCB 自动腐蚀 LCD1602
中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）24-0111-01
引言
PCB设计作为电子类学生的必修课程，讲究培养学生的动手实践能力，要求学生独立完成腐蚀制板。在腐蚀制板的过程里，其中有一个步骤需要花费多余的人力和时间，但如果能够设计一款PCB自动腐蚀箱，就可以有效提高学生的制版效率。
1.系统方案设计
1.1 系统功能要求
设计一个PCB自动腐蚀箱，控制电路实现5键控制，用1602液晶显示屏实时显示倒计时
和档位大小。
（1）按下切换程度按键时，电机可切换到一档～三档。
（2）按下“+”定时时间增加，按下“-”定时时间减少。
（3）按下“暂停”腐蚀箱停止运作。
（4）按下“启动”腐蚀箱开始运作。
（5）PCB自动腐蚀箱运行时间可实时显示，并有定时提醒功能。
1.2 系统框图
按照系统功能的具体要求，在保证实现其功能的基础上，尽可能降低系统成本。总体设计方案如图1所示。从图中可以看出，整个系统的设计是由按键电路、显示电路、稳压电路、电机驱动电路、定时报警电路、时钟振荡电路和复位电路组成。
2.系统硬件设计
2.1 键盘电路
PCB自动腐蚀箱采用5按键独立式键盘，分别连接到I/O（P1.0、P1.1、P1.2、P1.3、P1.4）口。未有动作时，各个引脚都为高电平，一旦有键被按下相应的I/O 口就变为低电平。通过电平变化识别按键是否动作。
2.2 液晶显示电路
液晶显示采用1602液晶板。LCD液晶显示是用来显示对于档位的选择和定时时间的设定，用来向用户提供信息。LCD液晶显示屏的数据口DB0-DB7接至P0口的P0.0—P0.7。RS、R/W、E分别接至P2口的P2.5、P2.6、P2.7。VCC和BL+接+5V电源，GND和BL-接地。
2.3 步进电机驱动电路
设计使用L298N芯片驱动步进电机。L298N是ST公司生产的一种高电压、大电流电机驱动芯片。该芯片采用15脚封装。主要特点是：工作电压高，最高工作电压可达46V;输出电流大，瞬间峰值电流可达3A，持续工作电流为2A;额定功率25W。使用L298N芯片驱动电机，该芯片可以驱动一台两相步进电机或四相步进电机，也可以驱动两台直流电机。
每输入一个电脉冲，电动机转动一个角度前进一步。它输出的角位移与输入的脉冲数成正比、转速与脉冲频率成正比。步进电机工作需要四个输入信号，分别与单片机的P2 口的 P2.0、P2.1、P2.2、P2.3提供。
2.4 稳压和报警电路
稳压电路采用LM7805，实现12V到5V的转变。7805是一块三端正电源稳压集成电路，该电路内置短路保护及热保护电路，具有输出电压固定的特点，广泛应用于设备中作电源稳压用。
报警电路通过定时器倒计时，当设定的时间走的只剩5s的时候，定时器给单片机信号，单片机执行定时报警的命令，蜂鸣器报警响起。当定时器时间走完，蜂鸣器停止工作。蜂鸣器的信号端接至 P3 口的 P2.4。
3.系统软件设计
本系统由主程序、初始化程序、液晶显示程序、步进电机驱动程序、键盘扫描程序、按键程序、定时器程序、蜂鸣器报警程序和延时程序组成。
3.1 主程序设计
该系统的主程序流程图如图2所示。系统上电后对单片机I/O口、LCD1602、电机驱动进行初始化设置。执行按键扫描程序，判断是否有按键按下，若判断有键按下，启动电机和定时器，定时时间到或暂停键按下，步进电机进入暂停状态。
3.2 电机驱动程序流程图
设定好档位和定时的时间后，按下go键，启动步进电机和定时器。接下来就分两种情况，第一种情况就是当定时器时间大于5s时，按下stop键，步进电机和定时器同时暂停工作。第二种情况是当定时器时间小于5s时，定时报警电路启动，蜂鸣器响起。时间过完5s后，蜂鸣器停止工作。当蜂鸣器停止工作时，定时器暂停工作，步进电机回到初始位置，并暂停工作。
4 结论
本文描述了PCB自动腐蚀箱的总体设计方案，根据这个方案完成了系统的硬件设计、软件的编写及联合调试，经实际运行验证，完成了前序系统功能要求，达到了满意的效果。
参考文献
[1]谢自美，电子线路综合设计实验测试第三版，武汉华中科技大学出版社，2006.8。
[2]李光飞，单片机课程设计实例指导[M]，北京航空航天大学出版社，2004。
[3]林洁.单片机应用技术（C语言版）.清华大学出版社.2014。
[关键词]PCB 自动腐蚀 LCD1602
中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）24-0111-01
引言
PCB设计作为电子类学生的必修课程，讲究培养学生的动手实践能力，要求学生独立完成腐蚀制板。在腐蚀制板的过程里，其中有一个步骤需要花费多余的人力和时间，但如果能够设计一款PCB自动腐蚀箱，就可以有效提高学生的制版效率。
1.系统方案设计
1.1 系统功能要求
设计一个PCB自动腐蚀箱，控制电路实现5键控制，用1602液晶显示屏实时显示倒计时
和档位大小。
（1）按下切换程度按键时，电机可切换到一档～三档。
（2）按下“+”定时时间增加，按下“-”定时时间减少。
（3）按下“暂停”腐蚀箱停止运作。
（4）按下“启动”腐蚀箱开始运作。
（5）PCB自动腐蚀箱运行时间可实时显示，并有定时提醒功能。
1.2 系统框图
按照系统功能的具体要求，在保证实现其功能的基础上，尽可能降低系统成本。总体设计方案如图1所示。从图中可以看出，整个系统的设计是由按键电路、显示电路、稳压电路、电机驱动电路、定时报警电路、时钟振荡电路和复位电路组成。
2.系统硬件设计
2.1 键盘电路
PCB自动腐蚀箱采用5按键独立式键盘，分别连接到I/O（P1.0、P1.1、P1.2、P1.3、P1.4）口。未有动作时，各个引脚都为高电平，一旦有键被按下相应的I/O 口就变为低电平。通过电平变化识别按键是否动作。
2.2 液晶显示电路
液晶显示采用1602液晶板。LCD液晶显示是用来显示对于档位的选择和定时时间的设定，用来向用户提供信息。LCD液晶显示屏的数据口DB0-DB7接至P0口的P0.0—P0.7。RS、R/W、E分别接至P2口的P2.5、P2.6、P2.7。VCC和BL+接+5V电源，GND和BL-接地。
2.3 步进电机驱动电路
设计使用L298N芯片驱动步进电机。L298N是ST公司生产的一种高电压、大电流电机驱动芯片。该芯片采用15脚封装。主要特点是：工作电压高，最高工作电压可达46V;输出电流大，瞬间峰值电流可达3A，持续工作电流为2A;额定功率25W。使用L298N芯片驱动电机，该芯片可以驱动一台两相步进电机或四相步进电机，也可以驱动两台直流电机。
每输入一个电脉冲，电动机转动一个角度前进一步。它输出的角位移与输入的脉冲数成正比、转速与脉冲频率成正比。步进电机工作需要四个输入信号，分别与单片机的P2 口的 P2.0、P2.1、P2.2、P2.3提供。
2.4 稳压和报警电路
稳压电路采用LM7805，实现12V到5V的转变。7805是一块三端正电源稳压集成电路，该电路内置短路保护及热保护电路，具有输出电压固定的特点，广泛应用于设备中作电源稳压用。
报警电路通过定时器倒计时，当设定的时间走的只剩5s的时候，定时器给单片机信号，单片机执行定时报警的命令，蜂鸣器报警响起。当定时器时间走完，蜂鸣器停止工作。蜂鸣器的信号端接至 P3 口的 P2.4。
3.系统软件设计
本系统由主程序、初始化程序、液晶显示程序、步进电机驱动程序、键盘扫描程序、按键程序、定时器程序、蜂鸣器报警程序和延时程序组成。
3.1 主程序设计
该系统的主程序流程图如图2所示。系统上电后对单片机I/O口、LCD1602、电机驱动进行初始化设置。执行按键扫描程序，判断是否有按键按下，若判断有键按下，启动电机和定时器，定时时间到或暂停键按下，步进电机进入暂停状态。
3.2 电机驱动程序流程图
设定好档位和定时的时间后，按下go键，启动步进电机和定时器。接下来就分两种情况，第一种情况就是当定时器时间大于5s时，按下stop键，步进电机和定时器同时暂停工作。第二种情况是当定时器时间小于5s时，定时报警电路启动，蜂鸣器响起。时间过完5s后，蜂鸣器停止工作。当蜂鸣器停止工作时，定时器暂停工作，步进电机回到初始位置，并暂停工作。
4 结论
本文描述了PCB自动腐蚀箱的总体设计方案，根据这个方案完成了系统的硬件设计、软件的编写及联合调试，经实际运行验证，完成了前序系统功能要求，达到了满意的效果。
参考文献
[1]谢自美，电子线路综合设计实验测试第三版，武汉华中科技大学出版社，2006.8。
[2]李光飞，单片机课程设计实例指导[M]，北京航空航天大学出版社，2004。
[3]林洁.单片机应用技术（C语言版）.清华大学出版社.2014。