實務專題報告書 -...
Transcript of 實務專題報告書 -...
實務專題報告書
Arduino 數位 IC 檢測器
指 導 老 師:程兆龍
專題製作學生:
四技電機四乙 王楨元 BD99056
四技電機四乙 蔡志楠 BD99071
中華民國 102 年 12 月 31 日
目錄
摘要‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧3
第一章 導論
1-1 序論‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧4
1-2 製作動機‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧5
1-3 文獻探討‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧5
1-4 製作流程‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧6
第二章 IC 檢測器簡介
2-1 檢測器的基本功能‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧7
2-2 檢測器的規格‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧8
第三章 專題使用元件介紹
3-1 Arduino介紹‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧9
3-2 16X2 LCD介紹‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧13
3-3 KEYPAD介紹‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧14
第四章 專題製作過程
4-1 初步構想草圖‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧15
4-2 硬體電路設計‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧16
4-3 製作過程‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧17
1
一、 LCD
二、 4X4 Keypad
三、 IC測試座
第五章 總結
結論‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧22
參考文獻‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧23
專題組員介紹‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧24
2
摘要
IC 檢測器在業界上或者是教學用途上已經十分普遍,但是若要有更
精密檢測能力的話,價格上都不便宜,所以希望能夠藉由課堂所學的知識
與技術,來製作一個成本較低,且能夠簡單操作的檢測器,這將可以讓更
多人輕鬆的測試 IC 好壞卻不需要花大量的錢去購買一個儀器。
本小組製作的 IC 檢測器,主要是要讓使用者只要打開電源,就可以選
擇是手動測試還是自動測試的,因為市面上有許多的公司,會將使用的 IC
編號給磨掉,所以本小組希望能夠做出一個可以自己行送出信號並且偵測
是否正常的 IC 檢測器,可以讓使用者在檢測時更加得輕鬆方便。
3
第一章 導論
1-1 序論:
大家都知道一般市面上賣的 IC 檢測器並不便宜,如果需要更多的功
能則需要花費更多的價錢購買設備,然而身為學生的本小組為了能夠學以
致用,於是利用課堂所學的 C 語言,以及組員們的各種構想,自己試著用
Arduino 微控制器模組做一台 IC 檢測器,雖然功能性並沒有比市面上所售
的還要齊全,卻也花了本小組不少心力跟汗水。就單單只是一個 LCD 螢幕
的顯示就讓本小組花上了不少時間,而之後的程式編寫更是讓本小組無法
如期完成的主要原因。
4
1-2 製作動機:
專題製作一直是本小組這一科系的優良傳統。主要的目的是為了讓本
小組能夠接觸到如何去設計、開發、製造以及培養團隊默契的必經之路。
決定製作 IC 測試器,是因為組員們討論所得出的結果,本小組對於 IC
檢測器有基本的了解,但是這些儀器卻不便宜,專題製作的目的主要是要
讓使用者能夠快速且輕鬆的使用而且又不用花太多錢去購買儀器,這就是
本小組的製作動機。
1-3 文獻探討:
在做專題之前,本小組在網路以及老師的書籍中找到了許多參考資
料,本小組發現大部分 IC內部的邏輯閘都可以使用 NOR 跟 NAND 來替代。
5
1-4 製作流程:
了解 IC 邏輯閘的結構以及
大部分 IC 的通用規格
確定所需之元件及
材料
IC 檢測器的程式編寫設計與硬體電路設計
電路板焊接 程式編寫設計
組裝與測試
圖 01 :製作流程圖
6
第二章 IC 檢測器基本介紹
2-1檢測器特色介紹
桌上型設計,結構緊密,操作簡單。
16字 8x5點陣 LCD 顯示,背光設計。
開機自我偵測,確保測試工作的品質和穩定性
28 Pin 測試座,可測試總數超過 1800 個編號的元件
測試速度快,平均單顆測試時間只需 0.6 秒
支援低電壓工作 IC 的測試,IC 電壓準位 2.5V / 3.0V / 3.3V / 5V
AUTO 功能支援自動搜尋測試功能,使用者只需要將 IC 放入
Socket,不需任何按鍵動作,就可以連續測試不同編號的 IC
LOOP 功能:持續測試相同編號的 IC,並檢驗 IC 品質和穩定性
以不同的聲響表示測試的結果
圖 02 :ICT-6D 桌上型數位 IC 檢測器
7
2-2 檢測器規格
按鍵/開關:
顯示器:16 字 LCD 顯示
使用電源:AC 110V ~ AC 220V
電源頻率:50/60 Hz
測試電壓:2.5V / 3.0V / 3.3V / 5.0V DC
警示器:依測試結果,產生不同聲音警示
尺寸:33.5cm x 30cm x 10.5cm
重量:1.25Kg
操作濕度:90% (non-condensing)
操作溫度:+10℃ ~ +40℃
8
第三章專題使用元件介紹
3-1 Arduino 開發板介紹
Arduino 是源自義大利的一個開放源程式碼的硬體專案平台,該平台包括一
塊具備簡單 I/O 功能的電路板以及一套程式開發環境軟體,可以用來開發
交互產品。
Arduino 也可以開發出與 PC 相連的周邊裝置,能在運行時與 PC 上的軟體
進行通信。Arduino 的硬體電路板可以自行焊接組裝,也可以購買已經組裝
好的模組,而程式開發環境的軟體則可以從網上免費下載與使用。
因為 Arduino 是一塊基於開放原始碼的 Simple I/O 版,並且具有使用
類似 java、C 語言的開發環境。可以快速使用 Arduino語言與 Flash 或
Processing 等軟體作出互動作品。
9
一﹑硬體介紹
如上圖:
1. Arduino 板 rest 鈕
2. USB 連接孔,可供給 5V 電源,可以直接接上電腦進行程式編輯與燒錄,
並回傳、傳送數據資料。
3. 電壓輸入孔,不使用 USB 孔時可接上 5V 變壓器或電池直接供電。
4. 數位 I/O Pins,14支數位 I/O Pins 可以當作 input 使用,也可以當作
output 使用。
4
5 6
1
2
3
7
圖 03 :Arduino UNO 板
10
5. 電源控制接腳
6. 類比訊號接腳
7. LED:用來顯示傳遞接受的資料 RX 和傳遞出去的資料 TX 的狀態。
二﹑其它類型的 Arduino
圖 04 :Arduino Robot 板
圖 05 :Arduino Mega ADK 板
11
三﹑Arduino 開發環境
上圖為 Arduino 主介面,中間為程式編輯區域,下方的黑色部分為
資訊提示的區域。
Arduino 的程式編寫使用類似 Java,C 語言的 Processing/Wiring 開發
環境。
圖 06 :Arduino 開發環境
12
4-3 製作過程
一﹑LCD
由於 Arduino 的 I/O 接腳有限,所以利用 74LS164 串入並出位移暫存器進
行串列連接 LCD 模組,將原本需要 6 隻接腳連接(4 位元)改為 2 隻接腳就
能達成相同功能。
圖 14 :串入連接電路
圖 13 :LCD 模組
17
二﹑4X4 Keypad
原本 Arduino 裡有專門對應 Keypad 的函式庫,但是直接連接必須要用掉 8
隻接腳,所以我們改用讀取類比值的方式,來判斷 16 個按鈕,而且只需要
一隻類比輸入的接腳。
圖 15 :Keypad 電路設計
圖 16 :4X4 Keypad 模組 圖 17 :Keypad 電路
18
三﹑IC 測試座
IC 測試座的部分也是需要將 I/O 的接腳做節省的電路,我們是使用
兩顆 74HC595 移位暫存器進行擴充的部分,一顆能夠同時控制 8 個輸出,
兩顆就能控制 16 個輸出,目前我們想進行判斷的數位 IC 都是 14 隻腳,扣
除電源的部分,只需要對 12 隻腳進行輸入輸出的判斷就行了。
圖 18 :IC 測試座電路 圖 19 :IC 測試座電路設計
19
第五章總結 結論:
在製作專題前,本組以為能夠利用所學的知識及技術完成這項任
務,但是在製作過程中發現有些技術是我們目前的知識無法突破的,也因
此在專題展覽前夕,也無法如期完成這個專題。
但是在製作專題的過程中我們仍然學到了分工合作的重要,也學到了
如何與人溝通。
在製作這個專題之後,我們希望學校可以加開類似課程,這樣可以讓
學生們學到更加新穎的知識與技術,也可以增加學生們的附加價值。
22
參考文獻 Arduino 官方網站
http://arduino.cc/
零件參考資料
http://pastebin.com/7aqbptxp
http://3g1l.com/blog-cheap-arduino-2-wire-lcd-display-0
http://coopermaa2nd.blogspot.tw/2010/12/arduino-lab12-74hc
595-16-led.html
超圖解 Arduino 互動設計入門
23
專題組員介紹
組長:
班級:四技電機四年乙班
學號:BD99056
姓名:王楨元
工作項目:程式撰寫、資料蒐集、電路設計、購買材料。
專題製作心得:
原本以為能夠如期按照當初所制定的計畫去做專題,但是在製作的過
程中發現需多問題,畢竟在這之前並沒有人做過類似的東西,況且 Arduino
也是近幾年來開始流行的微電腦單晶片,在國內的資源比起已經成熟的
8051 來比實在是少太多了,所以在各方面都不足的我們並無法如期的完成
本專題。
24