【基于单片机的电镀控制系统的硬件电路设计案例1600字】

基于单片机的电镀控制系统的硬件电路设计案例1.1单片机的选择本设计采用时下最流行的Cortex-M0处理器，大名鼎鼎的意法半导体旗下最具性价比的处理器STM32F030C6T6,由于本人经常使用该系列处理器，开发周期短，且有很多代码可以无需移植，可大大节省开发时间。由于该项目对时间精度要求较高，所以未采用内部RC振荡器，而是使用了外部晶振,外部8M晶振通过倍频达到最高主频48M。附MCU电路：STM32F030简介：1.2显示电路设计1.1.1数码管选型由于该设计外壳小巧精致，不便于使用体积较大的液晶和大数码管，综合考虑，选用4位0.36寸的数码管比较合适。下图为所选用的数码管其原理资料如下1.1.2驱动电路设计考虑到ST单片机的IO驱动能力不是很强，采用ULN2003A增强驱动能力（灌电流），故选用4位0.36寸共阴极数码管。由于ULN2003A含7路输出，而数码管只需要用到4路，剩余3路可用来驱动其它外设电路，实现高效的设计。附数码管驱动电路1.3按键电路设计由于该项目需要输入定时的时间长度，如10~60S,故设计了4个按键，功能分别是“菜单”，“加”“减”，“确定”，该电路未使用滤波电容消抖，而是采用软件消抖的方式过滤干扰信号；另外有一个启动按钮，一旦触发就会启动计时/计量的功能，并使能继电器/MOSFET输出电流。该启动按钮并了一个远程控制接口，以实现与其他大型设备之间的联动，实现遥控功能。附功能按键电路附控制开关电路1.4电流采样电路设计该设计的电流估算为5~20A区间，故使用10mA的合金电阻来采样，配合10倍的电流信号放大电路，预计采样电压在0.5V~2V范围内。该电路使用LM358运算放大器，原始电流通过RC滤波电路后，将信号放大10倍。附电流放大电路。1.5负载输出电路设计该项目使用两个MOSFET并联，以实现增强电流输出的目的，考虑到工业场合设备连续使用的应用要求，故在此基础上为MOSFET并联一个5V继电器，因继电器有开关次数寿命限制，故MOSFET与继电器的组合工作策略为：实时监测MOSFET温度，若MOSFET温度大于80℃，则停止MOSFET的工作，将启用继电器替代MOSFET，等MOSFET低于45℃，再次启用MOSFET，停用继电器。继电器驱动电路为ULN2003A剩余IO（7C）控制继电器的动作。附负载输出电路1.6温度采样电路设计NTC温度传感器的性能介绍NTC温度传感器是一种负温度系数的传感器,配合合适的上拉电阻,能在目标温度范围内实现较好的精度.温度监测电路是为MOSFET与继电器轮值服务的，该电路采用的是常用的NTC温度传感器，能实现较大范围内的温度检测（-20~150℃）。附电路1.7电压采样电路设计该电路为备用功能，冗余设计，目前软件未用到电压信号。电压采样采用了最简单的电阻分压法，配合0.1uf电容去干扰，将分压后的信号送单片机ADC7口。附电路1.8负载检测电路设计该电路目的是为了实现电镀/电腐蚀的时候，本设备自动检测到工件进入酸液后自动计时/计量的功能，已实现设备自动化运行的目的。目前该功能为可选，默认为人工按键触发或遥控触发。该电路在负载接入后在10K电阻上产生较大压降，利用稳压二极管生成5V信号给单片机IO，从而实现负载接入的自动检测功能。附电路：1.9声光提示电路设计该电路包含蜂鸣器和LED提示，当输出停止后，LED灯将常亮，蜂鸣器会响2S提示工人移除工件，更换新工件。当设备工作时，LED将处于闪烁状态，提示电解/电镀进行中。1.9.1蜂鸣器电路设计声音提示采用蜂鸣器发出声音，本方案采用5V无源蜂鸣器，利用单片机的PWM口，产生2000Hz的频率，配合ULN2003A剩余IO（6C）驱动蜂鸣器。附蜂鸣器电路1.9.2Led电路设计LED采用绿色发光管，使用1K电阻限流，在保障亮度的同时降低电流，保障LED灯使用寿命。附LED电路1.10电源电路设计该设计采用两路电源的设计，一路为5V输入，另一路为10~20V电源输入，因设备工作时，设备会将10~20V电源拉低至低于10V，故控制电路采用独立5V供电。因MCU需3.3V供电，采用LDO电路降压，并采用LCπ滤波电路提高单片机的抗干扰能力。附电路1.11串口调试电路设计习惯于调试MCU，并考虑今后可以扩展工业总线或其他串口模块，故留出串口接口。接口为4x1.54排针。附电路1.12程序调试电路设计CORTEX-MMCU支持SWD