【《某电子签封锁的硬件系统设计案例概述》2000字】

附录某电子签封锁的硬件系统设计案例概述目录TOC\o"1-3"\h\u31485某电子签封锁的硬件系统设计案例概述 040471.1电子签封锁的电路板设计 025991.1.1微处理器系统 0264701.1.2电源模块 1181171.1.3存储模块电路设计 1285461.1.4电机驱动模块电路设计 2236021.1.5光电开关 2284441.1.6LED模块 3169941.2电子签封锁的电机选择 31.1电子签封锁的电路板设计1.1.1微处理器系统电子签封锁用到的是STM32F103C8T6芯片[49]，具有低成本、高性价比以及良好扩展性等优势。同时，它具有优良的计算性能和先进的中断系统响应能力。芯片频率是72MHZ，配置128K闪存。而且，该芯片拥有功能强大的增强型端口以及APB总线，能够更好地在手持设备以及报警系统等环境内投入运用。其内部的12位ADC配置的外部通道数量多达十六个，能够完成扫描等操作控制。ADC给予的附加逻辑功能支持同时完成交叉采样以及单采样等工作模式，能够顺利实现DMA操作。支持看门狗可以更好地对转换电压进行监管与控制，并且在所得信号超出预设值的情况下执行中断处理。配置的7通道通用DMA，能够对设备以及内存间出现的多线程数据传输进行管控，做好唤醒缓冲器的功能管理，应对因两者传输而面临的中断问题。各通道均配置硬件DMA请求逻辑，能够经由软件对其源地址等进行设定。该芯片的最大特点是资源丰富，包括三个12位连续逼近模拟数字接口、四个16位数字转换器、两个控制芯片，以及各种通信接口。芯片封装包括BGA和LQFP,分别为球面网格阵列和方形平面阵列。本课题选用的是LQFP144型号的封装。系统在启动时选择时钟，为了获得准确的时钟信号，用到配置8MHz的时钟来实现系统所需要的信号支持。为更好地将振荡频率稳定下来，需要在振荡器所在的两端位置施加20pF接地电容，以减少时钟源的干扰。复位电路使用RC电路，鉴于该电路表现出延时性的特征，故而引入10K的电阻以及0.1μF的电容来达到预定效果。电路设计如图1.1所示。图1.1STM32最小系统Figure1.1MinimumsystemcircuitdesignofSTM32chip1.1.2电源模块由于需要考虑系统的稳定性和功耗选用5V电压源。然而所选单片机需要的是1.3V，所以要经由ASM1117模块执行转换控制，图1.2展现详细的工作情况，使用ASM1117稳压芯片来使5V电压转变为1.3V电压。图1.2STM32芯片电源模块设计Figure1.2STM32chippowermoduledesign1.1.3存储模块电路设计此处选用24C128芯片作为存储模块，容量为128Kbit，16K字节。存储模块用于保存开关锁的记录和密码信息，在断电的情况下，存储在模块中的数据不会丢失，可以编写程序来修改以及擦除留存的数据信息。此处，EEPROM以及STM32经由IIC支持来完成信息传递控制，期间A0、A1管脚都处在接地的状态，A2没有安排连接工作，IIC_SCL接在微处理器的PB10上，IIC_SDA接在微处理器的PB11上.存储模块的连接原理如图1.3所示。图1.3存储模块连接图Figure1.3Connectiondiagramofstoragemodule1.1.4电机驱动模块电路设计此处选用HG7881电机驱动芯片[50]来对电机的转动进行控制，将驱动电路集成在单片机集成电路中，使得该芯片具有抗干扰性强的优点。FI代表前进输入端，BI代表后退输入端，OA表示前进输出端，OB表示后退输出端。输入真值表如下图1.4所示，电机驱动模块的电路连接如图1.4所示。表1.1电机输入真值表Table1.1Motorinputtruthtable前进输入后退输入前进输出后退输出功能HLHL前进LHLH后退HHLL制动LLOpenOpen待机图1.4电机驱动模块连接图Figure1.4Connectiondiagramofmotordrivemodule1.1.5光电开关此处选用两个GP1S93槽型光电开关[51]来监测步进电机的前后运动。传感器由光发射器以及接收器构成，其中，前者能够完成红外光的发射工作，当发射器和接收器之间没有屏障时，接收器可以接收光。然而，在被检测物体经由槽体穿越的情况下，红外光就处在遮挡的状态，接收器得不到光，光电开关执行操作，后续再出现开关控制信号的情况下，就能够执行一次控制动作。在步进电机的合适位置装上黑色挡片，当开锁或者关锁的时候，步进电机上黑色挡片的位置分别与光电开关U3和U4在一条直线上，这时候黑色挡片就可以遮挡光电开关GP1S93的光信号，于是光电开关就可以发出一个开关控制信号。光电开关U3和U4的连接原理图如图1.5和图1.6所示，g1连接STM32最小系统的PA7,g2连接STM32最小系统的PA6。图1.5光电开关U3Figure1.5Photoelectricswitchu3图1.6光电开关U3Figure1.6Photoelectricswitchu41.1.6LED模块系统使用双色LED灯来显示锁的状态。当LED显示为红色时，表示异常状态和红灯警报。比如对比锁在EPC区的最近一条开关锁状态和目前真实的开关锁状态，对比不一致则判断锁的状态异常，此时“异常标志位标记异常，红灯报警。”LED模块连接原理图如图1.7所示，RED连接STM32最小系统的PB15，GREEN连接STM32最小系统的PB14。图1.7LED连接原理图Figure1.7Ledconnectionschematic1.2电子签封锁的电机选择本系统用到的是步进电机，型号为。步进电机是将电脉冲信号转化为角位移或者线位移的开环控制电机，又被称为脉冲电机。在没有超载的情况下，脉冲信号的频率和脉冲数决定着电机的转速以及电机转动的圈数。当步进电机的驱动模块收到一个脉冲控制信号后，步进电机便可以按之前设定好的方向转动，每次转动的角度