电子线路设计报告

电子线路课程设计报告

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二〇一六年七月

目录

第1章课程设计任务3

1.1 课程设计目标 3

1.2 课程设计任务 3

第2章芯片选型及电路工作原理3

2.1 RS232通信电路 3

2.2 RS485通信电路 4

2.3 电源模块 5

2.4 电流转电压模块 6

2.5 启动引导模块 6

2.6 复位模块7

2.7 仿真调试模块7

2.8 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、学习利用一种工具进行电子线路设计的方法；

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OP07C，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

2.1 RS232通信电路

RS232通信电路选用MAX3232CSE芯片。MAX3232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电源供电时能够实现真正的RS-232性能，器件仅需四个0.1uF的外部小尺寸电荷泵电容。MAX3232确保在120kbps数据速率，同时保持RS-232输出电平。

MAX3232具有二路接收器和二路驱动器，提供1uA关断模式，有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1uA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标准要求的正负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，即可提供+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在最差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。

图1 RS232电路原理图

2.2 RS485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120μA至500μA之间。所有器件都工作在5V单电源下。驱动器具有短路电流限制，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。具有较高的抗干扰性能。

MAX485采用单一电源+5V工作，额定电流为300 μA，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。

图2 RS485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，固定输出版本和可调版本。固定输出电压为 1.5V、1.8V、2.5V、2.85V、3.0V、3.3V、5.0V，具有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。

ICL7660 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 170μA，输入电压范围为 1.5-10V，工作频率为 10 kHz 只需外接 10 kHz 的小体积电容，只需外接 10μF 的小体积电容效率高达 98％合输出功率可达 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电源的设备中，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。

图3 电源模块

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OP07C做电压跟随调理，送入STM32的AD采样端口。

OP07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OP07具有非常低的输入失调电压，所以 OP07在很多应用场合不需要额外的调零措施。OP07同时具有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 OP07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。

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。