基于STM32的傳感器接口模塊的設(shè)計
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2 基于STM32的傳感器接口模塊設(shè)計
2．1 電流接口模塊設(shè)計
以STM32F103系列處理器為核心，外掛ADC采樣芯片、以太網(wǎng)接口芯片、RS-232／485接口芯片。模擬電流信號經(jīng)電流-電壓轉(zhuǎn)換電路、電壓放大電路、電平匹配電路輸入至ADC采樣芯片后由處理器采集。ADC芯片采用5V的外置參考電壓，提高精確度。EEPROM芯片通過IIC接口與處理器通信。處理器經(jīng)由串口以及以太網(wǎng)接口與上位機進行數(shù)據(jù)和控制信息交換。調(diào)試接口為20針標(biāo)準(zhǔn)JTAG接口。
電源部分設(shè)計為輸入24V直流，經(jīng)線性穩(wěn)壓電路和電壓反轉(zhuǎn)電路生成模擬部分需要的5V電壓和數(shù)字電路需要的3．3V電壓。電源輸入的24V電壓可以直接供給工業(yè)上常用的二線制電流輸出傳感器做激勵。
整體結(jié)構(gòu)如圖4所示。本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/161496.htm
下面介紹具體電路設(shè)計。電源部分為+24V-DC輸入經(jīng)LM2596(IC1)開關(guān)電源芯片產(chǎn)生+5V-DC電壓，+5V電源直接供給模擬部分電路。IC2為LM1117—3．3線性穩(wěn)壓芯片，將5V電源變換為3．3V供給數(shù)字電路。數(shù)字地與模擬地隔離，通過10 μH電感或者磁珠連接，可以抑制數(shù)字電路對于模擬電路部分的干擾。LED1和LED2分別用來指示兩部分的電源接通狀況。
輸入的電流由100Ω精密負(fù)載電阻變換為電壓信號，由同向放大電路放大至AD轉(zhuǎn)換所需要的電平，增益可以由電位器來進行微調(diào)。運放采用AD8551(U$3)，其在低壓差單電源情況下表現(xiàn)完美，具有極低失調(diào)電壓(5 μV)、極低的溫漂(0．03μV／℃)以及軌對軌輸入輸出的特性。
+24V電壓經(jīng)過78L12Z(IC4)穩(wěn)壓產(chǎn)生12V電源供給AD586(U52)芯片產(chǎn)生高精度5V基準(zhǔn)信號，輸入到AD采樣芯片ADS8344(U$1)的參考輸入端。AD586的trim端連接10k電位器，可以對輸出的基準(zhǔn)電壓進行精密調(diào)節(jié)。四路電流采樣信號經(jīng)前級放大后直接輸入到AD芯片CH0-3通道，ADC由數(shù)字SPI接口連接MCU進行控制采集。
EEPROM存貯芯片采用241c64(IC5)芯片，具有64kbit存儲容量，外部接口為I2C與MCU相連。ARM芯片的IO口經(jīng)MAX3232電平轉(zhuǎn)換芯片，將3.3V邏輯電平轉(zhuǎn)換為RS-232標(biāo)準(zhǔn)的電平信號，接入DB-9插頭。MAX3232采用3.3V供電，具有低功耗、高數(shù)據(jù)速率、增強型ESD保護等特性。 ENC28J60是SPI接口的以太網(wǎng)控制器，其SPI接口與MCU的SPI對應(yīng)IO口相連，輸入和輸出分別為一組差分信號，接入帶有1：1脈沖變壓器的10BASE-T RJ-45插座。時鐘由外部提供，使用25M晶振。
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