电子线路设计报告文库 11页

旳4•兴孚电子线路课程设计报告学院专业年级学号姓名指导教师二o—六年七月 目录第1章课程设计任务31.1课程设计日标31.2课程设计任务3第2章芯片选型及电路工作原理32.1RS232通信电路32.2RS485通信电路42.3电源模块52.4电流转电压模块62.5启动引导模块62.6复位模块72.7仿真调试模块72.8主控芯片7第3章电路原理图设计结果8第4章电路PCB设计结果9第5章收获与体会10 第1章课程设计任务1.1课程设计目标1、掌握电子线路设计的一般流程；2、学习利用一种工貝进行电了线路设计的方法；3、获得电子线路设计的实践经验。1.2课程设计任务1、学习电路工作原理；2、利用AD09,设计电路原理图；3、利用AD09,设计PCB。具体要求：(1)设计STM32F103VET6最小系统电路,要求电路板总体5V供电输入，选择稳压芯片，转换出3.3V,2.5V,-5V,AD采样参比电压为2.5V；(2)RS485通信电路,芯片选用MAX485；(3)RS232通信电路，芯片选用MAX3232CSE；(4)4-20mA转电压信号调理电路，4-20mA转0.4-2.0V,用运放做电压跟随调理，运放芯片选择0P07C,送入STM32的AD采样端口。(5)所有电阻电容尽量用0805贴片封装。第2章芯片选型及电路工作原理2.1RS232通信电路RS232通信电路选用MAX3232CSE芯片0MAX3232采用专有低压差发送器输出级，利用双电荷泵在3.0V至5.5V电源供电吋能够实现真正的RS-232性能，器件仅需四个0.luF的外部小尺寸电荷泵电容OMAX3232确保在120kbps数据速率,同时保持RS-232输出电平。MAX3232具冇二路接收器和二路驱动器，捉供luA关断模式，冇效降低功效并延迟便携式产品的电池使用寿命。关断模式下，接收器保持有效状态，对外部设备进行监测，仅消耗luA电源电流，MAX3232的引脚、封装和功能分别与工业标准MAX242和MAX232兼容。即使工作在高数据速率下，MAX3232仍然能保持RS-232标准要求的止负5.0V最小发送器输出电压。只要输入电压在3.0V至5.5V范围以内，即可捉供+5.5V(倍压电荷泵)和-5.5V(反相电荷泵)输出电压，电荷泵工作在非连续模式，一旦输出电压低于5.5V,将开启电荷泵；输出电压超过5.5V,即可关闭电荷泵，每个电荷泵需要一个飞容器和一个储能电容，产生V+和V-的电压。MAX3232在最茅工作条件下能够保证120kbps的数据速率。通常情况下，能够工作于235kbps数据速率，发送器可并联驱动多个接收器和鼠标。RS232通信电路如图1所示。 ：6GNDMAX3232CSEGNDCl*Cl-C2*C2・C20GNDj||"GNDJIir6匸・3~"oO—OOO10DConnector9GND图1RS232电路原理图2.2RS485通信电路RS485选用MAX485芯片。MAX485是用于RS-485与RS-422通信的低功耗收发器。MAX485的驱动器摆率不受限制，可以实现最高2.5Mbps的传输速率。这些收发器在驱动器禁用的空载或满载状态下，吸取的电源电流在120»A至500uA之间。所冇器件都工作在5V单电源下。驱动器具冇短路电流限制，并可以通过热关断电路将驱动器输出置为高阻状态。接收器输入具有失效保护特性,当输入开路时，可以确保逻辑高电平输出。具冇较高的抗干扰性能。MAX485采用单一电源+5V工作，额定电流为300口A,采用半双工通讯方式。它完成将TTL电平转换为RS-485电平的功能。RS485通信电路如图2所示。GND PBUPB10U5R131KR154.7KR16PCS211341ROVCCREBDEADIGNDNIAX485R124.7K3.3V76厂|R141120T2P4DG301-2PGNDR174.7K3.3V图2RS485电路原理图 2.3电源模块电源模块采用5V输入，选用稳压芯片AMS1117,转换输出3.3V、2.5V,选用ICL7660稳压芯片，转换输出-5V。AMS1117是一个正向低压降稳压器，在1A电流下压降为1.2V。AMS1117有两个版本，固定输出版木和可调版木。固定输出电压为1.5V、1.8V、2.5V、2.85V、3.0V、3.3V、5.0V,具冇1%的精度。AMS1117内部集成过热保护和限流电路，是电池供电和便携式计算机的最佳选择。TCL7660是Maxim公司生产的小功率极性反转电源转换器。ICL7660的静态电流典型值为170UA,输入电压范围为1.5-10V,工作频率为10kHz只需外接10kHz的小体积电容，只需外接lOuF的小体积电容效率高达98%合输岀功率可达700mW,符合输出100mA的要求。ICL7660主要应用在需要从+5V逻辑电源产生-5V电源的设备屮，如数据采集、手持式仪表、运算放大器电源、便携式电话等。电源模块的电路如图3所示。U33.3V1CL76603.3VTRISb?o图3电源模块D2er：P5 2.4电流转电压模块输入电流4-20mA转换成0.4-2.0V电压输出，用运放芯片0P07C做电压跟随调理，送入STM32的AD采样端口。0P07芯片是一种低噪声，非斩波稳零的双极性运算放大器集成电路。由于0P07具有非常低的输入失调电压，所以0P07在很多应用场合不需耍额外的调零措施。0P07同时具冇输入偏置电流低和开环增益高的特点，这种低失调、高开环增益的特性使得0P07特别适用于高增益的测量设备和放大传感器的微弱信号等方面。电流转电压模块电路如图4所示。4・20mAR6R71K1KR9100KC5104C61043U18PPO7CS5-PC0[4.20mAP2Header2〉AGNDZAGND图4电流转电压模块2.5启动引导模块BOOT模块电路如图5所示。BOOTO徑S1O10KOSWGNDP333V—TR11BOOT1GND10KBOOT1图5BOOT模块电路图 2.6复位楔块当KI被按下时，系统复位。复位模块电路如图6所示。K1OOKEYGND"Ii小NRSTR13.3V10K104图6复位模块2.7仿真调试模块JTAG/SWD模块电路如图7所示。R2R3J10K10K10KP1PE4NJTRSTPAI、JTDIPA15JTMSPA14JTCKPB3JTDOVTREFNTRSTTDITMSTCKRTCKNRSTR1010KNSRSTNCNCWNDNDNDNDNDNDNDND池VGGGGGGGGGJTAGGNDGND图7仿真调试模块2.8主控芯片主控芯片采用STM32F103VET6oSTM32F1系列展于中低端的32位ARM微控制器,该系列芯片是意法半导体(ST)公司岀品，其内核是Cortex-M3。芯片集成定时器，CAN,ADC,SPI,I2C,USB,UART,等多种功能。STM32F103VET6的引脚图如图8所示。 RAVKUP25RM24VA225臥326RU2930臥631PAI32爪807R968RMO69RMI70RM271RM3/JTMS72RM4ZTTCK76RM5/JTDI77PRO35PI3I36BOOTI37PBJ/JTIX)«9PB4/NJTR5T90PB591PB692PB793PBS95PB996PBIO47ran48MidSIPBI352PBM53PI3I554OSCIN12OSCOUT13BOOTO94NRST14VBAT63V50751002811臥0ZWXUP/U5ART2-CT£(7"ADC123」M»rrIM2.ClII-ETR/TIM5.CIM/TIM8-ETRPCO/ADC12」N10PA1AJSAKV2jaS/KDC123JNl/riMTcHZ/TlM^aiZI1/AIX12JM1RK2/USART2-TX7HM5.CI6/ADC123」NZ/TIMQjCHl/TINC.aBPC2ZADC12.INI2m/LIS.MtT2_RX/nM5_CH4/.UX?12_IX3/T1M2_CH4/ETIl_MII_COLPC3/ADC12JN13PA4/SPHNSSAJSARTfCK/DAC「亍丁1I)(IPC4/ADC12*IN14RK5/SPIPSCKAJAC^OUTZ/ADC12^rN5_PC5/ADC12二215R^6/SPn3TIM1CH3XPC8/T1M8.CH5/SDIO_DOPC9niM8C1I4/SDIODIPC1(VL"ARTTIM1J1IAPE14/FSMC1D11oTIM12CH4Pt15/FSMC^DIZoTIMl^BKINVRE”VREF・VDDAVSSA15PCO7AGND图8STM32F103VET6引脚图第3章电路原理图设计结果 第4章电路PCB设计结果JiIDC14KIR13Pl2CIOR15RSC1BR1620R1U5P414」RU■■P3RSP2R9S2ooP502C3BattermlC21C22C23C24C25R2R3dR8阴pl©0coQ。O0罂ooop— 第5章收获与体会本次课程设计主要是学习电路工作原理，学习使用AD09设计电路原理图；学会利用AD09进行PCB板的设计。一个多星期下來，我学到了很多。首先是AD09的使用。从一开始的茫然无知，按照教程一步一步摸索，到后來对软件的熟悉，可以不看教程进行原理图的设计、PCB布线等各种操作。在学习的过程屮，很感谢老师和周围的同学对我的帮助和指导，使我少走了很多弯路。当PCB布好线的那一刻，我真的觉得有心中有一股成就感，可以将掌握的理论知识化为实践。其次，这次课设让我明白了无论做什么事都要耐心和细心。在设计的过程中自己总会遇到一些问题，但经过一次又一次的思考，一遍又一遍的检杳终于找出了原因所在。慢工出细活，过程是很重要的，只冇认真努力细心坚持去做，才能取得满意的结果。通过此次课程设计，使我更加扎实的掌握了有关电子线路方面的知识，更使我懂得了理论与实际相结合是非常重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起來，从理论中得岀结论，才能真正学为所用，从而提高口己的实际动手能力和独立思考的能力。在课设的过程中，也暴露出了我的许多缺点与不足，让我明白自己需要学习和改进的地方述冇很多。我会汲取经验教训，为进一步的学习打下基础。