电子线路设计方案报告.docx

电子线路课程设计汇报学 院 专业年级 学 号 姓 名 指导老师 二一六年七月目录第1章 课程设计任务31.1 课程设计目标31.2 课程设计任务3第2章 芯片选型及电路工作原理32.1 RS232通信电路32.2 RS485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、掌握电子线路设计通常步骤；2、学习利用一个工具进行电子线路设计方法；3、取得电子线路设计实践经验。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，芯片选择MAX485；（3）RS232通信电路，芯片选择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STM32AD采样端口。（5）全部电阻电容尽可能用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通信电路选择MAX3232CSE芯片。MAX3232采取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RS-232性能，器件仅需四个0.1uF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含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引脚、封装和功效分别和工业标准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；输出电压超出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-电压。MAX3232在最差工作条件下能够确保120kbps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通信电路图1所表示。图1 RS232电路原理图2.2 RS485通信电路RS485选择MAX485芯片。MAX485是用于RS-485和RS-422通信低功耗收发器。MAX485驱动器摆率不受限制, 能够实现最高2.5Mbps传输速率。这些收发器在驱动器禁用空载或满载状态下，吸收电源电流在120A至500A之间。全部器件全部工作在5V单电源下。驱动器含有短路电流限制，并能够经过热关断电路将驱动器输出置为高阻状态。接收器输入含有失效保护特征，当输入开路时，能够确保逻辑高电平输出。含有较高抗干扰性能。MAX485采取单一电源+5V工作，额定电流为300 A，采取半双工通讯方法。它完成将TTL电平转换为RS485电平功效。RS485通信电路图2所表示。图2 RS485电路原理图2.3 电源模块电源模块采取5V输入，选择稳压芯片AMS1117，转换输出3.3V、2.5V，选择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，含有1%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最好选择。ICL7660 是 Maxim 企业生产小功率极性反转电源转换器。ICL7660 静态电流经典值为 170A，输入电压范围为 1.5-10V，工作频率为 10 kHz 只需外接 10 kHz 小体积电容，只需外接 10F 小体积电容效率高达 98合输出功率可达 700mW，符合输出 100mA 要求。ICL7660 关键应用在需要从 +5V逻辑电源产生 -5V电源设备中，如数据采集、手持式仪表、运算放大器电源、便携式电话等。电源模块电路图3所表示。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STM32AD采样端口。OP07芯片是一个低噪声，非斩波稳零双极性运算放大器集成电路。因为OP07含有很低输入失调电压，所以 OP07在很多应用场所不需要额外调零方法。OP07同时含有输入偏置电流低和开环增益高特点，这种低失调、高开环增益特征使得 OP07尤其适适用于高增益测量设备和放大传感器微弱信号等方面。电流转电压模块电路图4所表示。图4 电流转电压模块2.5 开启引导模块BOOT模块电路图5所表示。图5 BOOT模块电路图2.6 复位模块当K1被按下时，系统复位。复位模块电路图6所表示。图6 复位模块2.7 仿真调试模块JTAG/SWD模块电路图7所表示。图7 仿真调试模块2.8 主控芯片主控芯片采取STM32F103VET6。STM32F1系列属于中低端32位ARM微控制器，该系列芯片是意法半导体（ST）企业出品，其内核是Cortex-M3。芯片集成定时器，CAN，ADC，SPI，I2C，USB，UART，等多个功效。STM32F103VET6引脚图图8所表示。图8 STM32F103VET6引脚图第3章 电路原理图设计结果第4章 电路PCB设计结果第5章 收获和体会此次课程设计关键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板设计。一个多星期下来，我学到了很多。首先是AD09使用。从一开始茫然无知，根据教程一步一步探索，到以后对软件熟悉，能够不看教程进行原理图设计、PCB布线等多种操作。在学习过程中，很感谢老师和周围同学对我帮助和指导，使我少走了很多弯路。当PCB布好线那一刻，我真认为有心中有一股成就感，能够将掌握理论知识化为实践。其次，这次课设让我明白了不管做什么事全部要耐心和细心。在设计过程中自己总会碰到部分问题，但经过一次又一次思索，一遍又一遍检验最终找出了原因所在。慢工出细活，过程是很关键，只有认真努力细心坚持去做，才能取得满意结果。经过此次课程设计，使我愈加扎实掌握了相关电子线路方面知识，更使我知道了理论和实际相结合是很关键，只有理论知识是远远不够，只有把所学理论知识和实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正学为所用，从而提升自己实际动手能力和独立思索能力。在课设过程中，也暴露出了我很多缺点和不足，让我明白自己需要学习和改善地方还有很多。我会汲取经验教训，为深入学习打下基础。