電子線路設(shè)計報告

-.z.電子線路課程設(shè)計報告學(xué)院專業(yè)年級學(xué)號姓名指導(dǎo)教師二〇一六年七月目錄第1章課程設(shè)計任務(wù)31.1課程設(shè)計目標(biāo)31.2課程設(shè)計任務(wù)3第2章芯片選型及電路工作原理32.1RS232通信電路32.2RS485通信電路42.3電源模塊52.4電流轉(zhuǎn)電壓模塊62.5啟動引導(dǎo)模塊62.6復(fù)位模塊72.7仿真調(diào)試模塊72.8主控芯片7第3章電路原理圖設(shè)計結(jié)果8第4章電路PCB設(shè)計結(jié)果9第5章收獲與體會10第1章課程設(shè)計任務(wù)1.1課程設(shè)計目標(biāo)1、掌握電子線路設(shè)計的一般流程；2、學(xué)習(xí)利用一種工具進展電子線路設(shè)計的方法；3、獲得電子線路設(shè)計的實踐經(jīng)歷。1.2課程設(shè)計任務(wù)1、學(xué)習(xí)電路工作原理；2、利用AD09，設(shè)計電路原理圖；3、利用AD09，設(shè)計PCB。具體要求：〔1〕設(shè)計STM32F103VET6最小系統(tǒng)電路，要求電路板總體5V供電輸入，選擇穩(wěn)壓芯片，轉(zhuǎn)換出3.3V，2.5V，-5V，AD采樣參比電壓為2.5V；〔2〕RS485通信電路，芯片選用MA*485；〔3〕RS232通信電路，芯片選用MA*3232CSE；〔4〕4-20mA轉(zhuǎn)電壓信號調(diào)理電路，4-20mA轉(zhuǎn)，用運放做電壓跟隨調(diào)理，運放芯片選擇OP07C，送入STM32的AD采樣端口?！?〕所有電阻電容盡量用0805貼片封裝。第2章芯片選型及電路工作原理2.1RS232通信電路RS232通信電路選用MA*3232CSE芯片。MA*3232采用專有低壓差發(fā)送器輸出級，利用雙電荷泵在3.0V至5.5V電源供電時能夠?qū)崿F(xiàn)真正的RS-232性能，器件僅需四個0.1uF的外部小尺寸電荷泵電容。MA*3232確保在120kbps數(shù)據(jù)速率，同時保持RS-232輸出電平。MA*3232具有二路接收器和二路驅(qū)動器，提供1uA關(guān)斷模式，有效降低成效并延遲便攜式產(chǎn)品的電池使用壽命。關(guān)斷模式下，接收器保持有效狀態(tài)，對外部設(shè)備進展監(jiān)測，僅消耗1uA電源電流，MA*3232的引腳、封裝和功能分別與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)MA*242和MA*232兼容。即使工作在高數(shù)據(jù)速率下，MA*3232仍然能保持RS-232標(biāo)準(zhǔn)要求的正負(fù)5.0V最小發(fā)送器輸出電壓。只要輸入電壓在3.0V至5.5V范圍以內(nèi)，即可提供+5.5V〔倍壓電荷泵〕和—5.5V〔反相電荷泵〕輸出電壓，電荷泵工作在非連續(xù)模式，一旦輸出電壓低于5.5V，將開啟電荷泵；輸出電壓超過5.5V，即可關(guān)閉電荷泵，每個電荷泵需要一個飛容器和一個儲能電容，產(chǎn)生V+和V-的電壓。MA*3232在最差工作條件下能夠保證120kbps的數(shù)據(jù)速率。通常情況下，能夠工作于235kbps數(shù)據(jù)速率，發(fā)送器可并聯(lián)驅(qū)動多個接收器和鼠標(biāo)。RS232通信電路如圖1所示。圖1RS232電路原理圖2.2RS485通信電路RS485選用MA*485芯片。MA*485是用于RS-485與RS-422通信的低功耗收發(fā)器。MA*485的驅(qū)動器擺率不受限制,可以實現(xiàn)最高2.5Mbps的傳輸速率。這些收發(fā)器在驅(qū)動器禁用的空載或滿載狀態(tài)下，吸取的電源電流在120μA至500μA之間。所有器件都工作在5V單電源下。驅(qū)動器具有短路電流限制，并可以通過熱關(guān)斷電路將驅(qū)動器輸出置為高阻狀態(tài)。接收器輸入具有失效保護特性，當(dāng)輸入開路時，可以確保邏輯高電平輸出。具有較高的抗干擾性能。MA*485采用單一電源+5V工作，額定電流為300μA，采用半雙工通訊方式。它完成將TTL電平轉(zhuǎn)換為RS－485電平的功能。RS485通信電路如圖2所示。圖2RS485電路原理圖2.3電源模塊電源模塊采用5V輸入，選用穩(wěn)壓芯片AMS1117，轉(zhuǎn)換輸出3.3V、2.5V，選用ICL7660穩(wěn)壓芯片，轉(zhuǎn)換輸出-5V。AMS1117是一個正向低壓降穩(wěn)壓器，在1A電流下壓降為1.2V。AMS1117有兩個版本，固定輸出版本和可調(diào)版本。固定輸出電壓為1.5V、1.8V、2.5V、2.85V、3.0V、3.3V、5.0V，具有1%的精度。AMS1117內(nèi)部集成過熱保護和限流電路，是電池供電和便攜式計算機的最正確選擇。ICL7660是Ma*im公司生產(chǎn)的小功率極性反轉(zhuǎn)電源轉(zhuǎn)換器。ICL7660的靜態(tài)電流典型值為170μA，輸入電壓范圍為1.5-10V，工作頻率為10kHz只需外接10kHz的小體積電容，只需外接10μF的小體積電容效率高達98％合輸出功率可達700mW，符合輸出100mA的要求。ICL7660主要應(yīng)用在需要從+5V邏輯電源產(chǎn)生-5V電源的設(shè)備中，如數(shù)據(jù)采集、手持式儀表、運算放大器電源、便攜式等。電源模塊的電路如圖3所示。圖3電源模塊2.4電流轉(zhuǎn)電壓模塊輸入電流4-20mA轉(zhuǎn)換成電壓輸出，用運放芯片OP07C做電壓跟隨調(diào)理，送入STM32的AD采樣端口。OP07芯片是一種低噪聲，非斬波穩(wěn)零的雙極性運算放大器集成電路。由于OP07具有非常低的輸入失調(diào)電壓，所以O(shè)P07在很多應(yīng)用場合不需要額外的調(diào)零措施。OP07同時具有輸入偏置電流低和開環(huán)增益高的特點，這種低失調(diào)、高開環(huán)增益的特性使得OP07特別適用于高增益的測量設(shè)備和放大傳感器的微弱信號等方面。電流轉(zhuǎn)電壓模塊電路如圖4所示。圖4電流轉(zhuǎn)電壓模塊2.5啟動引導(dǎo)模塊BOOT模塊電路如圖5所示。圖5BOOT模塊電路圖2.6復(fù)位模塊當(dāng)K1被按下時，系統(tǒng)復(fù)位。復(fù)位模塊電路如圖6所示。圖6復(fù)位模塊2.7仿真調(diào)試模塊JTAG/SWD模塊電路如圖7所示。圖7仿真調(diào)試模塊2.8主控芯片主控芯片采用STM32F103VET6。STM32F1系列屬于中低端的32位ARM微控制器，該系列芯片是意法半導(dǎo)體〔ST〕公司出品，其內(nèi)核是Corte*-M3。芯片集成定時器，CAN，ADC，SPI，I2C，USB，UART，等多種功能。STM32F103VET6的引腳圖如圖8所示。圖8STM32F103VET6引腳圖第3章電路原理圖設(shè)計結(jié)果第4章電路PCB設(shè)計結(jié)果第5章收獲與體會本次課程設(shè)計主要是學(xué)習(xí)電路工作原理，學(xué)習(xí)使用AD09設(shè)計電路原理圖；學(xué)會利用AD09進展PCB板的設(shè)計。一個多星期下來，我學(xué)到了很多。首先是AD09的使用。從一開場的茫然無知，按照教程一步一步摸索，到后來對軟件的熟悉，可以不看教程進展原理圖的設(shè)計、PCB布線等各種操作。在學(xué)習(xí)的過程中，很感謝教師和周圍的同學(xué)對我的幫助和指導(dǎo)，使我少走了很多彎路。當(dāng)PCB布好線的那一刻，我真的覺得有心中有一股成就感，可以將掌握的理論知識化為實踐。其次，這次課設(shè)讓我明白了無論做什么事都要耐心和細心。在設(shè)計的過程中自己總會遇到一些問題，但經(jīng)過一次又一次的思考，一遍又一遍的檢查終于找出了原因所在。慢工出細活，過程是很重要的，只有認(rèn)真努力細心堅持去做，才能取得滿意的結(jié)果。通過此次課程設(shè)計，使我更加扎實的掌握了有關(guān)電子線路方面的