电子线路设计报告

1电子线路课程设计报告学院专业年级学号姓名指导教师二〇一六年七月2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..........................................................................................32.1RS232通信电路...........................................................................................................32.2RS485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................................................................................................................103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2.1RS232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。4图1RS232电路原理图2.2RS485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300μA，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2RS485电路原理图52.3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170μA，输入电压范围为1.5-10V，工作频率为10kHz只需外接10kHz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62.4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5BOOT模块电路图72.6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。8图8STM32F103VET6引脚图第3章电路原理图设计结果9第4章电路PCB设计结果10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际相结合是非常重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正学为所用，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在课设的过程中，也暴露出了我的许多缺点与不足，让我明白自己需要学习和改进的地方还有很多。我会汲取经验教训，为进一步的学习打下基础。