Разработка печатной платы для Геймпада

 

 

ЗАДАНИЕ

 

для курсового проектирования по дисциплине «Микропроцессорные системы»

студенту 3 курса группы КС- 31

ГАОУ  СПО СО «Режевской строительный техникум» Крючков Александр Владимирович

Тема задания и исходные данные: "Разработка печатной платы для Геймпада"

 

При выполнении курсового проекта на указанную тему должны быть представлены:

1. Пояснительная записка.

1. Введение

2. Глава 1.

3. Глава 2. Печатная плата

4. Заключение 

 

 

 

2. Графическая часть.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Дата выдачи: 03.06.2014г. 

Срок окончания: 11.06.2014г.

 

 

Преподаватель-руководитель курсового проекта: Кочнева Я. А.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Содержание

 

 

Введение

Особенностями производства печатных плат являются:

1.Использование большого количества стандартных элементов. Выпуск этих элементов в больших количествах и высокого качества – одно из основных требований вычислительного машиностроения. Массовое производство стандартных блоков с использованием новых элементов, унификация элементов создают условия для автоматизации их производства.

2.Высокая трудоёмкость сборочных и монтажных работ, что объясняется наличием большого числа соединений и сложности их выполнения вследствие малых размеров.

Наиболее трудоёмким процессом в производстве печатных плат занимает контроль операций и готового изделия. 

Основным направлением при разработке и создании печатных плат является широкое применение автоматизированных методов проектирования с использованием ЭВМ, что значительно облегчает процесс разработки и сокращает продолжительность всего технологического цикла.

Основными достоинствами печатных плат являются:

1.Увеличение плотности монтажа и возможность микро-миниатюризации изделий.

2.Гарантированная стабильность электрических характеристик.

3.Повышенная стойкость к климатическим и механическим воздействиям.

4.Унификация и стандартизация конструктивных изделий.

5.Возможность комплексной автоматизации сборочных работ.

Цель - изучение печатной платы геймпада.

Задачами являются описание геймпада, разборка этапов создания печатной платы для него.

1 Геймпад

Геймпад, (джойпад, игровой пульт) — тип игрового манипулятора. Представляет собой пульт, который удерживается двумя руками, для управления используются большие пальцы рук (в современных геймпадах также часто используются указательный и средний пальцы). Стандартное исполнение геймпада таково: под левой рукой кнопки направления (вперёд-назад-влево-вправо), под правой — кнопки действия (прыгнуть, выстрелить).

Пример геймпада можно посмотреть ниже на (рис.1)

Рисунок 1 - Геймпад Xbox 360

 

Во многих современных контроллерах совместно с направляющими кнопками используются аналоговые джойстики. Впервые подобное решение было представлено на контроллере Emerson Arcadia 2001, но обрело популярность среди игроков только после появления консолей Nintendo 64, Sony PlayStation и Sega Saturn.

Геймпады обеспечивают взаимодействие между игроком и консолью. Тем не менее, геймпады используются и на персональных компьютерах, хотя пользователи в большинстве случаев предпочитают использовать привычные клавиатуру (обычную или игровую) и мышь.

• D-pad (от англ. direction — направление) — кнопка-крестовина, объединяющая в себе четыре (иногда восемь). Предназначена для управления движением.
• Кнопки действия (action buttons) — дают возможность взаимодействовать с объектами игрового мира. Взять, кинуть, зацепиться, выстрелить и т. д.
• Триггеры — кнопки, располагаемые под указательными пальцами (часто отвечают за стрельбу). На геймпадах появились с увеличением сложности игр, дабы отделить функцию стрельбы от общих действий. Нередко к триггерам привязываются и другие функции, которые удобно отделять от основных функций, привязанных к кнопкам действия.
• Аналоговый стик — представляет из себя выступающую часть на базе контроллера, от положения которой зависит результат управления. Основная функция — ориентирование в трёхмерном пространстве. Лишён каких либо дополнительных кнопок. Исключение составляет возможность нажатия на сам стик. Данная функция используется для дополнительных действий, расширяя тем самым функциональность устройства.

Кнопки Start, Select, Mode, Back— служебные кнопки, обеспечивающие контроль за самим игровым процессом (пауза во время игры, вызов меню опций игры, смена режима работы геймпада). Обратная связь, функция вибрации — возможность предусмотренная в геймпаде, усиливающая активные события в момент игрового процесса (взрывы, удары и пр.) посредством работы вибромотора.

• Некоторые модели, как например Space Orb, имеют встроенный трекбол.
• В некоторых моделях присутствует высокоточная рулевая ось, упрощающая игру в автосимуляторы.

Изначально, концептуальный геймпад для PlayStation 3, конструктивно был похож на предшественников:

Dual Shock, Dual Analog; при этом, он сильно отличался от них по форме, напоминая банан или бумеранг. Такой дизайн вызвал множество насмешек, в результате его часто называли «бананмеранг». На конференции E3, Sony отказалась от подобного визуального исполнения контроллера в пользу формы идентичной моделям Dual Shock, при этом добавив беспроводное подключение к консоли и возможность улавливать изменение положения в пространстве. Однако, функция вибрации, доступная в Dual Shock, была убрана. Сама Sony объясняла это помехами, которые создает вибро-режим, влияющие на работу датчика движения (хотя на самом деле, все объясняется конфликтом между Immersion Corporation — разработчиком технологии обратной связи и Sony. Компания Immersion подала в суд на Sony и Microsoft, за нарушение патентных прав. Microsoft отказалась от разбирательства, в отличие от Sony, которая решила продолжить тяжбу и проиграла дело). В то же время, Wii Remote, без каких либо проблем сочетает в себе и функцию вибрации, и датчик позиционирования в пространстве. Сама корпорация Immersion выпустила новую версию контроллера с измененной системой вибрации, использующая не два мотора, а один. По словам компании, этот мотор может быть использован в геймпаде для PlayStation 3. Джойпад назвали Sixaxis. Рычаги «L2» и «R2» в задней части стали почти аналоговыми, степень их нажатия можно регулировать подобно педалям в автомобиле. У аналоговых джойстиков был увеличен максимальный угол отклонения и повышена чувствительность. Так, в новом контроллере точность аналоговых джойстиков увеличена с 8 бит (в DualShock 2) до 10. Недавно в продажу поступили джойстики Dual Shock 3, они идентичны джойстикам Sixaxis, но имеют больший вес из-за 2 вибромоторов.

 

 

 

 

2 Печатные платы

Появление печатных плат (ПП) в их современном виде совпадает с началом использования полупроводниковых приборов в качестве элементной базы электроники. Переход на печатный монтаж даже на уровне одно- и двухсторонние плат стал в свое время важнейшим этапом в развитии конструирования и технологии электронной аппаратуры.

Разработка очередных поколений элементной базы (интегральная, затем функциональная микроэлектроника), ужесточение требований к электронным устройствам, потребовали развития техники печатного монтажа и привели к созданию многослойных печатных плат (МПП), появлению гибких, рельефных печатных плат.

Многообразие сфер применения электроники обусловило совместное существование различных типов печатных плат:

1.Односторонние печатные платы

2.Двухсторонние печатные платы

3.Многослойные печатные платы

4.Гибкие печатные платы

5.Рельефные печатные платы (РПП)

6.Высокоплотная односторонняя печатная плата

 

 

 

 

 

 2.1 Этапы производства многослойных печатных плат

В геймпадах используется многослойный тип печатной платы.

Современное производство печатных плат (ПП) отличается широкой номенклатурой и быстросменностью выпускаемых изделий, большими объемами производства, постоянным повышением требований к параметрам плат. Все это объясняет огромный объем разработок в области технологии производства ПП, постоянное совершенствование и обновление технологического и контрольного оборудования.

Многообразие вариантов конструкций ПП, технологических принципов и методов их промышленного производства затрудняют структурирование и систематизацию материалов по этим направлениям.

Рассмотрение технологических блоков проведено для жестких многослойных печатных плат (МПП), составляющих основной сегмент современного производства. Для большинства технологических методов приведены возможные альтернативы.

1.Технологическая подготовка топологии

2.Получение проводящих рисунков внутренних слоев

3.Прессование

4.Сверление

5.Очистка и подтравливание отверстий

6.Металлизация отверстий

7.Изготовление проводящих рисунков внешних слоев

8.Подготовка к пайке и защита поверхности

9.Заключительные операции

10.Контроль параметров печатных плат

 

 2.1.1 Сверление

Сверление - наиболее распространенный метод получения отверстий однослойных и многослойных печатных платах. Эти отверстия используются.

Во-первых, для создания электрического соединения между верхней и нижней сторонами плат (или внутренними внешними слоями в МПП). 
Во-вторых, для монтажа DIP компонентов.

           Сверлением можно получать как сквозные, так и глухие отверстия. Методы сверления для двухсторонних и многослойных печатных плат практически идентичны - и в том, и в другом случаях используются автоматизированные сверлильные станки с ЧПУ. Эффективность сверления в производственных условиях определяется рядом факторов: параметрами оборудования (производительность, координатная точность, частота вращения шпинделя), видом и материалом сверл, особенностями технологической оснастки, режимами обработки, и квалификацией персонала.

2.1.2 Электрический контроль

Электрический контроль - важная часть производства печатных плат. Он предназначен для проверки целостности - разобщения печатных плат, что включает в себя проверку на обрыв цепи, короткое замыкание, правильность топологии. В основе электрического контроля лежит наличие в системе "зонд-проводник платы-зонд или зонд-проводник платы-компонент-проводник платы-зонд" контакта. Наличие проводимости в платах обусловлено взаимным расположением цепей и их целостностью в топологии плат.

 

 2.1.3 Сборка печатных плат

Особенностью современного производства электронных устройств является все более широкое применение больших и сверхбольших интегральных схем (БИС и СБИС). При этом существенно возрастает количество выводов каждой схемы, расстояния между выводами уменьшаются с 2,5 мм до 0,625 мм и менее.

Установка многовыводных корпусов БИС И СБИС на печатные платы технически и экономически более эффективна не в сквозные отверстия, а на контактные площадки, расположенные на поверхности печатных плат.

Этим объясняется все боле широкий переход от монтажа компонентов в отверстия (PTH - Plated Through Hole) к технологии поверхностного                            монтажа (SMT - Surface Mount Technology).

Вместе с тем, в в настоящее время в большинстве серийных электронных блоков применяют как поверхностный монтаж, так и монтаж в отверстия. Это связано с тем, что конструкции ряда компонентов не пригодны для поверхностного монтажа. Кроме того, в устройствах, работающих в условиях ударных и вибрационных перегрузок, предпочитают монтаж в отверстия из-за более надежного крепления компонентов.

 

 2.2 Типы SMT сборок

В электронной промышленности существует шесть общих типов SMT сборки, каждому из которых соответствует свой порядок производства. Когда разработчик выбирает тип сборки, его целью должна быть минимизация числа операций, так как каждая операция может увеличивать промышленную стоимость. Существует специальный стандарт, в котором представлены основные виды сборок, разбитые по классам.

SMC и IPC документация  по поверхностному монтажу на  платы, IPC-7070, J-STD-013 и National Technology Roadmap for Electronic Interconnections включают следующие классификацию  следующих схемы поверхностного  монтажа:

Тип 1 - монтируемые компоненты установлены только на верхнюю сторону или interconnecting structure

Тип 2 - монтируемые компоненты установлены на обе стороны платы или interconnecting structure

Класс А - только through-hole (монтируемые в отверстия) компоненты  Класс В - только поверхностно монтируемые компоненты (SMD)  Класс С - смешанная: монтируемые в отверстия и поверхностно монтируемы компоненты