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具有二路接收器与二路驱动器,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、封装与功能分别与工业标准MAX242与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)与—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与一个储能电容,产生V+与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与鼠标。

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就是用于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就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,固定输出版本与可调版本。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内部集成过热保护与限流电路,就是电池供电与便携式计算机的最佳选择。

ICL7660 就是 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芯片就是一种低噪声,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与开环增益高的特点,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与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。

图5 BOOT模块电路图