电子线路设计报告.doc

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120A至500A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 A，采用半双工通讯方式。它完成将TTL电平转换为RS485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 170A，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 10F 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。图5 BOOT模块电路图2.6 复位模块当K1被按下时，系统复位。复位模块电路如图6所示。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。图7 仿真调试模块2.8 主控芯片主控芯片采用STM32F103VET6。STM32F1系列属于中低端的32位ARM微控制器，该系列芯片是意法半导体（ST）公司出品，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。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。一个多星期下来，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，到后来对软件的熟悉，可以不看教程进行原理图的设计、PCB布线等各种操作。在学习的过程中，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，一遍又一遍的检查终于找出了原因所在。慢工出细活，过程是很重要的，只有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