简单电路设计方案精选(九篇)

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第1篇：简单电路设计方案范文

【关键词】三人多数表决器 电路设计 Multisim10仿真

在组合逻辑电路设计的学习环节中，将学习过程中接触到的电路设计题目通过整理分析，不难发现有这样的两个特点，其一，对于同一题目电路的设计，可采用基本逻辑门、译码器、数据选择器、加法器等不同的设计方案。学习者通过多种设计方案的整理和分析，可加强对电路的理解，掌握更多的设计思路，这些设计思路将所学知识联系起来，通过以点到面的学习方式达到系统掌握知识的目的。其二，对于不同题目的电路设计，可采用相同设计方案。如果不同题目根据其电路功能写出来的真值表相同，就意味着可以采用相同的电路来完成其功能，通过把这种类型的设计题目搜集和归类，可以节省大量的电路设计时间，对学生学习效率的提高和知识的综合应用都会起到很大作用。

本文以三人多数表决器电路设计为例，从两方面探讨和总结了电路设计题目的特点，希望学习者能够借鉴这种学习方法，达到综合掌握知识的目的。

1 三人多数表决器电路设计举例

假设题目要求设计一个三人表决器电路[1]，当表决某个提案时，多数人同意，则提案通过，少数人同意时，提案被否决。

由组合逻辑电路设计步骤[2]，首先定义变量，设三个人分别用A、B、C表示，同意提案时用1表示，否则用0表示，提案表决结果用Y表示，Y为1表示提案表决通过，Y为0则不通过。其次，写真值表，根据上述定义，把题目设计要求的文字信息转化为数字信息的真值表，具体见表1所示。最后， 由表1所示真值表得到逻辑函数表达式为：

表1 三人表决器真值表

输入 输出

A B C Y

0 0 0 0

0 0 1 0

0 1 0 0

0 1 1 1

1 0 0 0

1 0 1 1

1 1 0 1

1 1 1 1

2 “一题多解法”在电路设计中的应用

所谓“一题多解法”是指在设计同一个电路时，采用不同的设计方法。由于数字电路是用0、1代码表示特定含义的电路设计，任何题目在设计是都要把文字信息转换为数字信息，即用真值表的数字信息来体现电路的功能。根据这个特点在电路设计时，我们除采用传统的用与或非实现电路设计外，还可以采用各种中规模集成块来实现电路设计，只要设计出来的电路经过测试，得到的真值表和题目要求的真值表相同，那么就可以实现题目的要求。这种采用不同思路设计电路的做法，对学生思维扩展和知识综合应用方面起到了积极的作用。下面以三人多数表决器电路设计为例，介绍不同设计思路在电路设计中的应用[3]。

2.1采用基本逻辑门设计

在采用组合逻辑电路现实时，根据表达式（2）的特点，采用1个异或门、一个或门和两个与门就可完成电路搭建和测试，具体设计电路如图1所示，笔者用Multisim10仿真软件进行测试[4]，其结果完全和表1相同，达到了三人多数表决器的设计要求。

图1 基本逻辑门实现三人表决器功能仿真界面

2.2采用译码器设计

译码器74LS138是根据三个地址输入端的输入情况，在同一时刻输出其中一个Yi，译码器是组合逻辑电路设计中很重要的一个中规模集成电路，根据74LS138的工作原理，我们将表达式（1）化为：

由表达式（3）和译码器工作原理可设计出图2所示电路，经测试结果与表1数据一致，由此可见采用译码器也能实现三人表决器的功能。

图2 译码器实现三人表决器功能仿真界面

2.3 采用数据选择器设计

数据选择器是根据地址码的特点，从多路输入数据中选择其中一路输出的中规模集成器件。当逻辑函数的变量个数和数据选择器的地址输入变量个数相同时，将变量和地址码对应连接，就可以用数据选择器实现逻辑函数的功能。

根据上述工作原理，将八选一数据选择器74LS151的D3、D5、D6、D7接高电平，D0、D1、D2、D4接低电平，控制端G接低电平，按图3所示连接，即可实现三人多数表决器功能。经笔者用Multisim10仿真软件进行测试，其结果和表1相同，因此，采用数据选择器同样可以三人表决器的功能。

图3 数据选择器实现三人表决器功能仿真界面

2.4采用全加器设计

由于一位二进制全加器的进位输出端Ci=∑m（3，5，6，7），与三人表决器的真值表中Y的输出完全一样，所以只需将A、B、C对应接到全加器集成块CT74HC183的Ai、Bi、Ci-1端，输出Y接到Ci端，即可用全加器实现三人表决器的功能，采用全加器实现三人表决器功能非常简单，此处不再论述。

3 “多题一解法”在电路设计中的应用

“多题一解法”是指不同功能的电路设计题目，可采用同一个电路来实现。在电路设计过程中，只要设计题目真值表相同，其设计出的电路也就相同。学习者如果善于总结这种规律，当再次遇到真值表相同的设计题目时就可以直接使用原来的电路，这样可以节省大量的电路设计时间，从而提高学习效率。

通过笔者的搜集和归类，发现许多不同功能的电路设计题目，都可使用相同电路来实现其功能。例如，题目要求设计一个火灾报警系统，设有烟感、温感和紫外光感三种不同类型的火灾探测器，为了防止误报警，只有当两种或三种探测去发出探测信号时，报警系统才会产生报警信号。

假设烟感、温感和紫外光感三种火灾探测器分别用个A、B、C表示，发出探测信号时用1表示，否则用0表示，报警信号用Y表示，其中Y为1表示有报警，Y为0表示没有火灾报警。

在此定义下的得到该报警系统的真值表和表1完全一样，这也意味着火灾报警系统的电路设计和三人多数表决器一样，可使用相同的电路来完成其功能，当然也可采用上述所讲的四种方案来实现报警系统的功能。由此看来把不同类型、不同功能的电路设计题目进行归纳和总结，对比各电路真值表的特征，就可以将具有相同真值表的设计题目归为一类。这样的学习方法既提高了学习效率，又增强了学习兴趣，最终达到了深入理解知识，灵活应用知识的目的。

4 结论

通过“一题多解”和“多题一解”学习方法的总结和归类，一方面可以让学生以点学面，把所学知识系统的联系起来，通过各知识点的相互渗透，达到全面理解知识的目的。另一方面，可以为学习者节约大量的电路设计时间，对学生电路设计思想和兴趣的培养方面都会起到积极的作用。

【参考文献】

[1] 杨志忠.数字电子技术[M].北京：高等教育出版社，2008.

[2] 丁业兵，谭学琴，等.基于 Multisim 的组合逻辑电路设计与仿真[J].价值工程，2013，6（8）63-64.

第2篇：简单电路设计方案范文

【关键词】直流电子负载；恒流恒压模式；蜂鸣器报警系统

0 引言

在电源、通信、蓄电池、能源等领域中，需要使用一些静态负载，通常采用电阻、电容、电感等或将它们的串并联组合来模拟实际负载情况，其缺点是负载占用较大的空间、精度差、形势单一且负载大小不能进行连续调节。直流电子负载的基本原理是利用功率场效应管（MOS），绝缘栅双极型晶体管（IGBT）等功率半导体电子元件吸收电能并消耗电能。依靠功率半导体器件作为载体，实现了负载参数可调的功能，具有体积小和很高的调节精度和稳定性，能很好地模拟实际的负载，在电源设备测试中得到了广泛的应用。本文针对传统负载的弊病，提出了以STC12C5A60S2微控制器为核心，尽可能通过软件替代硬件，使其具有硬件结构简单、功能强、控制灵活的特点。

1 系统整体方案设计

基于单片机控制的直流电子负载系统结构框如图1所示：

图1 单片机控制的系统结构框图

本系统由以下部分组成：核心控制电路（单片机）、电子负载电路、采样电路、LCD显示电路和电源电路。

该系统方案的整体结构简易明了，将恒压电流、恒流电路有机的结合在了一起，并接入电子开关，操作时只需通过电子开关对模式进行手动切换，以STC12C5A60S2单片机为控制核心，通过程序实现恒压恒流值的调节、端口电压的采集及显示等核心功能。硬件电路中含有的运算放大器具有很大的电源电压抑制化，可以大大减小输出端的纹波电压。

2 硬件电路设计

本智能控制系统由以下部分组成：核心控制电路（单片机）、功率控制电路、采样电路、运放比较电路、LCD显示电路和电源电路。

2.1 核心控制电路设计

采用STC12C5A60S2单片机作为核心控制单元，STC12C5A60S2系列单片机是宏晶科技生产的单时钟、机器周期（1T）的单片机，是高速、低功耗、超强抗干扰的新一代单片机。内部集成MAX810专用复位电路，2路PWM，8路高速10位A/D转换（250K/S），包含8位A/D、D/A转换功能，精确度高。通过软件编程可以实现对电压、电流预设置、A/D采样比较、D/A输出、LCD显示等多种功能，并且电路简单，控制效果好。

2.2 功率控制电路

选用N沟道增强型MOS管作为功率管。功率MOS管具有正温度系数，当结温升高时通态电阻增大，导通电阻小，自带保护二极管，有自限流作用，噪声系数小，所以功率MOS管热稳定性好。

2.3 恒压电路设计

选用运放OP07，该运放器是一种低噪声，低输入失调电，低输入偏置电流，开环增益高，稳定度很高的双极性运算放大器。在反馈电路中加入电阻，使得取样电阻上的电流可以微调，实现输出电流与理论值相同，大大提高了输出电流的精度，又由于运放的同相输入端的信号来自与数模转换模块的运放输出，稳定度很高。

恒压电路原理图如图2所示：

图2 恒压电路原理图

选用运放OP07，将同相输入端与输出端采用正反馈电路，在反馈电路中加入电阻R2，R3与R4并联实现分压。使得取样电阻上的电压稳定，实现输出电压与理论值相同。又由于运放的反相输入端的信号来自于单片机的输出，稳定度与精度均很高。

2.4 恒流电路设计

选用运放OP07，该运放具有低噪声特点，低输入偏置电流，开环增益高，是稳定度很高的双极性运算放大器。该方案优于以上两个方案，故采用此方案。

恒流电路原理图如图3所示：

图3 恒流电路原理图

选用运放OP07，将反相输入端与输出端采用负反馈电路，运放的同相输入端的信号来自于单片机的输出，稳定度与精度均很高。图5中输出端取样电阻为2欧大功率电阻，受热情况下其阻值改变不大。通过单片机设定负载参数。测试点的电流恒满足表达式：Itest=U/R1，其中U为采样电压。

2.5 LCD显示电路设计

传统设计方案：选用LED数码管显示，LED是笔划显示方式，虽然直观性好，视角大，但是该方式只能显示特定汉字和数字，若进行多位显示，需要多个数码管，功耗较大，体积大。

本设计方案：选用LCD12864液晶显示，LCD是点阵式的显示，可以有汉字、数字、波形等多种方式显示，灵活性大，且同一界面可以同时显示电压、电流、功率等多种参数，并且功耗低，体积小。

2.6 电源电路设计

变压器通过整流、滤波、稳压产生所需电压。图4中电路提供的±15V，±12V电源主要用于运放电路，+5V电源用于单片机、液晶显示、键盘。

3 系统软件设计及流程

此设计使用低功耗单片机STC12C5A60S2，利用该单片机通过程序可以实现以下三个功能：

（1）设定恒压、恒流运行模式及参数。通过键盘设定以步进方式设置预设值送给单片机，单片机通过 D/A（DAC0832）将数字量转换成相应的模拟量输出给硬件电路，以提供所需电压，并在LCD液晶上显示DA步进值。

（2）采样输出电压、电流并在LCD液晶上显示。单片机通过A/D（ADC0832）对等效负载的电压和电流进行采样，将采集回来的数值在单片机内部进行处理后送液晶屏进行电压、电流的显示。

（3）当电流大于3A时，单片机就会启动过流提示，蜂鸣器发出报警信号，在恒流模式下减小DA输出电压以减小电路电流，实现过载保护。

系统程序流程图如图5所示。

【参考文献】

[1]阎石.数字电子技术基础[M].高等教育出版社，2003.

[2]华成英，童诗白.模拟电子技术基础[M].高等教育出版社.

[3]全国大学生电子设计竞赛训练教程[M].北京航空航天大学出版社，2007.

[4]裴云庆，杨旭，王兆安.开关稳压电源的设计和应用[M].北京：机械工业出版社，2010.

第3篇：简单电路设计方案范文

【关键词】高职 应用电子技术专业 毕业设计质量 电子线路CAD

【Abstract】The graduation design of Higher vocational college is an important part of higher vocational education teaching and it also plays an essential component of higher vocational education personnel training plan. Doing a good job at graduation design is very useful for higher vocational colleges to cultivate high？鄄quality technical and skilled talents. With the introduction of Protel software to applied electronic technology specialty graduation design， it is greatly improved the quality of graduate design.

【Keywords】higher vocational college； applied electronic technology specialty； quality of graduation design；electronic circuit CAD

【基金项目】本文系绍兴市教育科学2014年度规划课题“应用电子线路CAD设计软件提高高职应用电子技术专业学生毕业设计质量的研究与实践”研究成果。（项目编号：SGJ14025，项目主持人：周旭丹）

【中图分类号】G421 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2016）04-0248-02

高职院校毕业设计是高职教育教学的一个重要环节，是高职人才培养计划的重要组成部分，也是高职实现人才培养目标的最后一个阶段[1]。它既是对学生在大学期间所学知识、技术与能力的检验，也是对高职院校教育教学质量的全面、综合的检查[2]。它既是学生对理论知识综合运用的过程，也是学生理论结合实践分析解决实际问题和培养初步科学研究能力的重要阶段，又是对学生团队协作能力、创新思维能力等综合素质的全面检验。做好毕业设计，对高职培养高素质技术技能人才，具有十分重要的作用。对以培养面向现代电子产品生产企业从事电子产品的生产及组织管理的应用电子技术专业来说，在毕业设计中引入Protel软件开展“基于产品研发过程”的课题研究，意义重大。本人在指导应电专业学生开展毕业设计中积极进行了这方面的探索，取得了良好的效果。

1.将Protel软件引入应电专业毕业设计的可行性

Protel软件最早是Altium公司在80年代末推出的，经过了Protel DOS版，Protel 98，Protel 99 SE，Protel DXP等多个版本，目前最高版本是altium designer。在电子行业众多的CAD软件中，它当之无愧地排在众多EDA软件的前面，是电子设计者的首选软件。该软件具有电路原理图SCH绘制、原理图元件制作、电路仿真、PCB印制电路板设计、元件封装制作、可编程逻辑器件设计、图表生成、电子表格生成等强大的电子产品开发的功能。

应用电子技术专业毕业设计内容涉及电子电路的设计，包括运用电路基础、模拟电子、数字电子、单片机、可编程逻辑器件等相关知识与理论，同时还要在万能电路板上进行元器件的安装和电路板的焊接。在这个过程中往往还需要加一个面包板的环节，就是学生要先在面包板上对所设计的电路进行验证，若电路验证成功，则再到万能电路板上进行。在毕业设计中运用Protel软件，将极大缩减电路验证的流程，并大幅提高电路的可靠性。Protel软件起到了很好的桥梁作用，有效衔接了电路设计与电子工艺制作，电路设计的合理性与否得以较可靠验证，而PCB板的制作使得电路连接简单轻松，焊接的工作也简便了不少。对学生来说，毕业设计的过程，成为检验和巩固并提高其系统专业知识的过程，同时还锻炼了逻辑思维、整体意识和时间管理能力。

2.引入Protel软件后应电专业毕业设计的步骤

学生选定毕业设计课题后，一般需经过以下七个步骤完成最终的毕业设计作品。

2.1 确定电路设计方案

根据所选课题的设计要求，结合专业已学的电子线路、单片机、PLC技术、CPLD可编程技术等相关知识，确定可实现的几个方案，通过在经济上、电路可靠性上、电路性能方面等比较各方案，选择出最佳的电路设计方案。

2.2 绘制电路原理图

根据电路设计方案，打开Protel软件，进入原理图编辑器，先设置图纸参数，后查找或制作所需元件，并把它有序放置到原理图上来，调整元器件之间的位置和间隔，再放置接插件、电源、接地符号等。然后，对电路进行连线，连线完毕放置网络标号。生成材料清单，检验所用元器件的Designator、Value、Footprint、Simulation等重要参数是否设置合理；生成网络表，检查电路信息，若发现错误及时纠正。最后，对整个电路进行编译ERC校验，确保电路正确。

2.3 电路仿真及方案修正

Protel DXP提供了10 种分析仿真方式，包括直流工作点、直流扫描、交流小信号、瞬态过程、Fourier、噪声、传输函数、温度扫描、参数扫描以及蒙特卡罗分析等。电路原理图绘制完毕后，设置仿真方式并指定要显示的数据节点，系统进行电路仿真，生成sdf 文件，同时打开窗口显示分析结果。观察电路仿真结果，分析仿真波形是否符合电路设计要求，如果不符合，则重新调整电路参数进行仿真，直到满意为止。

2.4 设计PCB板并打印图纸

电路仿真达到满意结果后，就可以进入PCB印制电路板的设计了。一般的步骤是先进入PCB编辑环境，定义PCB印制电路板，可自定义板框大小，也可以采用软件自带的PCB板制板向导来实现；接着从原理图导入网络表信息；再是对元件封装进行合理美观布局；然后进行布线规则的设置，线宽大小建议在12mil以上；最后是自动布线，布线成功后就可以使用热转印纸按1：1的比例依次选择不同层进行打印。

2.5 制作PCB板

PCB图纸打印好后，分五步完成。第一步是曝光，选择合适大小的曝光覆铜板，打开多功能制板系统抽屉式曝光机，将图和覆铜板放入，曝光约90秒左右后完成；第二步是显影，调制好一定浓度的溶液，并加热到50摄氏度左右，将线路板放入显影槽进行显影；第三步是蚀刻，蚀刻时间一般需要十几分钟；第四步是钻孔，根据焊盘大小选择不同的钻头进行钻孔；第五步是表面处理；若为双面板，还要进行第六步，过孔。线路板经过以上步骤后，可用万用表检测电路是否均连通，以保证后面的步骤顺畅进行。

2.6 元器件接插并焊接

把选用好的元器件接插到合适的位置，用电烙铁、松香等对元器件进行焊接，这里要注意不要出现虚焊、假焊和漏焊现象，要尽可能做到焊点表面完整、连续和圆滑。

2.7 电路调试

电路焊接完毕，则需要用万用表、示波器等工具对电路进行调试，发现故障，进行电路分析并排故，直到电路功能正常为止。一般来说，毕业设计的电路相对简单，在前面几个步骤都顺利的情况下，电路调试基本都能成功。有出现问题的，往往都是电路设计方案本身存在问题，并在仿真阶段也是含含糊糊过去的。

3.引入Protel软件后应电专业毕业设计的实效

将Protel软件引入到应用电子技术专业毕业设计后，总体来讲，学生毕业设计的质量大大提高。具体体现在以下四个方面。

一是学生对专业的自信加强了。毕业设计系统地考验了学生对所学专业知识的掌握和运用能力。引入Protel软件后的毕业设计里，学生既有对专业理论知识的提取、运用和消化，又有基于产品研发过程的专业实践的锻炼，理论与实践相结合，学生的专业自信明显提升。

二是学生的综合素质增强了。毕业设计过程中，碰到的可能是对某个元器件用法和功能的不熟悉，也有可能是对电路参数大小比较模糊，这些都需要学生去查找文献，提高自学能力；另外，在电路设计、电路仿真过程中，可能会出现参数不符合要求，需要修正和调整，这个过程可能是反复的，考验的是学生对某项任务的坚持不懈和百折不挠的精神；此外，还培养学生的严谨和细致。

三是学生毕业论文的内容充实了。学生对毕业设计的整个过程进行梳理和笔录的内容就可构成毕业论文的核心内容了。学生经过毕业设计的亲身实践，有过程，有感触，必然言之有物。

四是学生毕业就业的专业对口率提高了。引入Protel软件后毕业设计，不仅让学生对专业更有自信，同时学生对Protel软件的掌握也加深了，对制板的流程也熟悉了，在就业过程中，Protel绘图员工、制板工等相关岗位的工作也能承担了。

4.结束语

在应用电子技术专业毕业设计中引人Protel软件，改变了过去毕业设计只注重理论设计的纯教学性的做法，采取理论设计与实践制作相结合，动手能力与创新精神相结合[3]，充分发挥学生主体性作用的方式相比，取得了良好的效果。

参考文献：

[1]杨碧石.高职应用电子技术专业毕业设计作品化教学模式探讨[J].实验室研究与探索，2011（7）.

[2]司景萍，高志鹰.提高毕业设计质量的措施探讨[J].高等教育研究，2010（9）.

[3]吴伟雄，褚莲娣，熊远生.应用电子线路CAD软件提高毕业设计质量[J].嘉兴学院学报，2006（11）.

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第4篇：简单电路设计方案范文

关键词：H桥逆变 SPWM控制 N沟道MOS管

1 概述

根据输入逆变电路的电源性质，可以将逆变电路分为电流型和电压型两种电路形式，通常采用电压型逆变电路。本设计为单相逆变系统的设计，单相电压型逆变电路有半桥逆变电路和全桥逆变电路两种，其中半桥逆变电路有两个桥臂，只有上桥臂，由两个开关器件构成；而全桥逆变电路有上下两个桥臂，由四个开关器件构成。相对而言，半桥逆变电路更好控制，但却较难实现输入侧两个电容的均压问题，输入侧不均压导致输出交流电的质量低，并且输出交流电的幅值只能为输入直流电的一半；而对于全桥逆变电路则存在上桥臂开关管控制问题，由于P沟道的耐压相对N沟道较低，当选择耐压较高的N沟道开关管作为上桥臂的开关器件时，存在寄生电容充放电等问题，针对以上问题，本文主要研究设计单相全桥逆变系统的控制。

2 系统方案确定

根据设计要求，本部分首先给出单相全桥逆变电路的主电路结构并计算主电路参数，再给出控制驱动电路方案。

2.1 主电路设计 本设计要求输出电能的质量高，并有一定的实际应用价值，因此选择单相全桥逆变电路作为主电路，其结构如图1所示。单相全桥逆变电路的工作原理可以简单概括为：当开关管M3和M2导通、M1和M4闭合时，负载上的输出电压U0为负值；当开关管M1和M4导通、M3和M2闭合时，负载上的输出电压U0为正值；这样输出电压U0就从直流电变成了交流电。通过改变各开关管的开关频率，对四个开关管进行时间上的配合控制，就可以实现输出交流电的功能。

对于全桥逆变电路的主电路，主要选择的器件是开关管型号。而对于阻感性负载的电路，为防止电感中储存的能量回流，导致同一个桥臂的两个开关管同时导通，造成短路，常在开关管两侧并联一个续流二极管。现如今，逆变电路常用的全控型器件是电力MOSFET和IGBT，其中IGBT多用在大功率的场合，且内部没有寄生二极管；考虑到本设计对输出功率要求不大，且MOSFET内部已经集成了寄生二极管，可以不用再额外设计续流二极管，因此，为了方便设计，简化计算，本设计采用MOSFET作为全桥逆变电路的开关管。

2.2 控制电路设计 逆变电路常采用PWM和SPWM控制方式。PWM控制技术，就是对脉冲的宽度进行控制的技术，而SPWM控制技术基于PWM控制繁衍而生，原理相似，根据面积等效原理，将要求输出的波形用一系列等副不等宽的脉冲代替，得到作用效果相同的新波形。现今，人们已经不满足于方波，而是希望输出纯净的正弦波，也就是采用以正弦波作为调制信号、三角波作为载波的SPWM控制技术，故本设计采用以EG8010作为逆变电路控制芯片的SPWM控制技术作为全桥逆变电路的控制手段。

由于所采用的MOSFET是电压驱动型开关管，因此加在MOSFET栅极上的驱动信号的电压值应大于栅极和源极之间的开启电压。对于所选型号为FQPF8N90C的MOS管导通信号电压应该在10V左右。然而，EG8010芯片的供电电压仅为+5V，驱动能力不够，应考虑在控制电路与主电路之间加上一个驱动电路，增加输出信号的驱动能力，保证MOS管正常工作。实际应用中，往往还要考虑在控制信号与MOS管的栅极之间设置隔离，常用的隔离方法有光耦隔离与变压器隔离。考虑到本设计既需要增强控制信号的驱动能力，又需要设置隔离，因此驱动部分采用较常用的半桥驱动芯片IR2110，它可以使输出信号达到15V，又兼有电磁隔离和光耦隔离的优点，对于驱动电路来说是一个很好的选择。由于IR2110是半桥驱动芯片，而本设计需要驱动的是全桥电路，故采用两个IR2110芯片配合使用，实现全桥逆变电路的驱动，如图2所示。为保证电压平滑无波动，需在IR2110的+5V、+15V的直流电经过一个0.1uF的普通电容和一个10uF的电解电容滤波后再供给IR2110的VDD和VCC引脚。

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图2 IR2110驱动单相全桥逆变电路结构图

IR2110芯片的VB引脚与VS引脚之间的自举电容可以根据经验值来选取，本设计采用10uF的电解电容作为自举电容；VB引脚与VCC引脚间的自举二极管选取FR107作为快恢复二极管。当上半桥选择N沟道的MOS管时，驱动信号不能直接驱动MOS管，而是在驱动信号与MOS管的栅极之间接一个栅极电阻，栅极电阻阻值与驱动速度成反比，实际硬件电路中，需在栅极电阻上并联一个二极管加快驱动速度。而且为了消耗掉MOS管中的寄生电容并防止同一桥臂的两个MOS管同时导通，需在栅极与源极之间接一个下拉电阻。

3 系统仿真与分析

在前面已经确定了逆变系统的主电路和控制驱动电路方案的基础上，此部分以输出60Hz频率交流电为例，在Saber环境中对已设计方案进行了系统搭建与仿真分析，如图3所示。由于控制信号与MOSFET的栅极之间需要进行隔离，故接线图中采用VCVS实现隔离功能，仿真输出波形如图4所示。由图4可知，按照设计方案原理所做的仿真电路负载两侧的输出电压为正弦波，经测量，波形的频率为60.042HZ，故由仿真结果可知，本文所设计的EG8010控制全桥逆变实现逆变功能的方案可行。并且根据第三章所介绍的控制原理与方法可知，采用本设计方法将能够很容易地实现调频控制。

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图3 单相全桥逆变电路仿真图

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图4 负载两侧电压输出波形图

4 总结

通过对单相全桥逆变系统的工作原理进行分析与探讨，验证了本文所提出的单相逆变系统控制方案具有可行性，解决了上下桥臂均为N沟道MOS管的导通问题，具有一定的实际应用价值。

参考文献：

[1]赵勇.基于IGBT的大功率变频电源的研制[J].山东大学：硕士论文，2006.

[2]吕汀，石红梅.变频技术原理与应用（第2版）[M].北京：机械工业出版社，2007.

[3]王兆安，刘进军.电力电子技术（第5版）[M].北京：机械工业出版社，2011.

[4]黄峥，古鹏.H桥式逆变器的主电路控制设计[J].机电工程技术，2009，40（1）：75-78.

[5]陈建萍，张文，魏仲华.一种基于IR2113的隔离型MOSFET驱动电路设计[J].赣南师范学院学报，2011（3）：57-59.

第5篇：简单电路设计方案范文

关键词：单片机；驱动芯片；PWM控制

引言

在产品同质化越趋严重的市场上，家用电器为了增加产品的附加值，与竞品拉开差异，通常会在操作显示界面上作一些炫丽的显示效果，通过界面上LED灯的不同明亮程度来显示特定的效果。然而，家电产品由于微处理器本身资源的限制，只能做少部分LED的亮度调整。如果让整个操作显示都带有独立的亮度调整，将变得非常困难，需要增加专用的显示驱动芯片及复杂的级连电路来实现。但这种方式成本高，不适合应用在家电产品上。本方案通过微处理器与一个普通的显示驱动芯片组成简单的电路搭配，通过软件控制微处理器实现特殊的扫描方式，不仅实现整个显示界面各LED独立的亮度控制，还可以扩展成数码屏或数码管与LED共同运用的场合。

1设计原理

一般家用电器上的显示，都由LED通过排列组合成不同的图形，再通过面板上各种印刷的图案显示出来。而LED的亮度，一般由输入的电流大小来决定。通过控制流过LED的电流大小，即可实现LED的亮度调整，如图1所示。由于家用电器的微处理器资源有限，普通的I/O口只能实现高、低电平的转换，只有特殊的几个I/O口才有控制不同级别电平的能力。在调整LED个数较多的应用上，显得力不从心。通过外设增加一个PWM的驱动芯片，此芯片与微处理器通过通信协议方式相连，微处理器可以通过扩展的PWM驱动芯片，输出多路可控控不同级别电平能力的驱动信号，可以满足显示界面全屏亮度可调的效果。

2硬件电路设计

硬件电路方案设计如图2所示，控制方案由单片机和PWM驱动芯片组成，显示为LED矩阵，由m列与n行组成，m和n为大于1的自然数，LED可组合为数码管或数码屏。驱动芯片输出列信号，每列的占空比可独立调节，其显示的行驱动由单片机I/O口直接输出。单片机与驱动芯片采用串行通信方式，单片机控制驱动芯片每路输出的PWM占空比，即列信号SegPWM1~SegPWMx，单片机输出的行信号驱动三极管Q1~Qx来实现大电流的供给，x为大于1的自然数。为开发出更适合于家用电器产品的设计方案，解决所有LED亮度单独调节问题，本方案采用LED矩阵的显示方式，行驱动用单片机I/O口独立控制，并通过三极管Q1~Qx共x路驱动，单片机行驱动信号每次只开通一个三极管，依次扫描，当开通三极管的同时，单片机通过通信协议，输出列扫描信息到驱动芯片，驱动芯片按接收到的信息，送出列PWM扫描信号，实现了此行各个LED灯亮度都可调节的效果。具体实施例如下：1）COM1~COMx全部输出高电平，此时三极管截止，关闭所有显示；2）单片机控制驱动芯片输出SegPWM1~SegPWMx信号，针对第1行的LED灯分别送出PWM，然后COM1输出低电平，此时Q1开通，第1行每个灯分别显示不同亮度；3）微处理器单片机控制延时一段时间delay(x)；4）COM1~COMx全部输出高电平，关闭所有显示；5）单片机控制驱动芯片输出SegPWM1~SegPWMx信号，针对第2行的LED灯分别送出PWM，然后COM2输出低电平，此时Q2开通，第2行每个LED灯分别显示不同亮度；6）微处理器单片机控制延时一段时间delay(x)；依次直到COMx输出低电平后，再重复循环，驱动信号如图3所示。本设计方案可运用在所有家用电器显示界面上。除LED灯外，数码屏或数码管通常应用到显示界面上，由于数码屏或数码管也是由LED灯组合而成，其效果与本设计方案相同，也可以通过微处理器单片机通过I/O与驱动芯片PWM控制组合，调节其亮度级别。LED灯与数码屏或数码管的硬件电路原理图如图4所示。

3结论

本文介绍了一种家电产品显示控制方案的设计，通过微处理器单片机与扩展驱动芯片组合控制，使用单片机的I/O口配搭驱动芯片的PWM信号，实现整个显示界面所有LED灯的亮度调节。此方案也适用于数码屏或数码管与LED的组合显示，使整个显示界面实现明暗不一的亮度调节，形成丰富多变的界面显示，在成本较优的情况下，解决了硬件资源不足的问题，提升了家电产品的竞争力。

参考文献

[1]张慧熙,安康,王琦晖,等.亮度可调大功率白光LED驱动电路设计[J].杭州师范大学学报：自然科学版,2013,12(5):429-432.

[2]谭浩强.C程序设计：第三版[M].北京：清华大学出版社,2005.

[3]殷瑞祥.电路与模拟电子技术：第二版[M].北京：高等教育出版社,2009.

第6篇：简单电路设计方案范文

物理实验是高考的重要组成部分，而实验考点中电学实验又是出现频率最高的类型之一。电学实验往往要进行器材选择和电路设计，使相当一部分同学对这种题型产生了恐惧心理。为了帮助同学们更有效地了解和掌握这类题型，我将自己教学过程中的一点体会作了归纳总结，希望与同学们分享后能使这种恐惧心理有所缓解！

目前高中的实验电路设计大体分为二类：一是测电源电动势和内电阻；二是测电阻。

测电源电动势和内电阻的实验相对简单一些，方法也较为单一，同学们掌握起来应该不会太难。常见电路设计方案有如图甲、乙所示本文由收集整理的二种情形。但由于乙方案中所产生的系统误差过大而很少使用，所以通常只采用甲方案。下面就通过例题与大家一起来梳理一下这类实验的设计思路。

【例1】在“用电流表和电压表测定电池的电动势和内电阻”的实验中.

①备有如下器材：

a.干电池1节；

b.滑动变阻器（0～20ω）；

c.滑动变阻器（0～1kω）；

d.电压表（0～3v，内阻约2kω）；

e.电流表（0～0.6a，内阻约2ω）；

f.电流表（0～3a）；[来源：zxxk.com]

g.开关、导线若干

其中滑动变阻器应选，电流表选 。（只填器材前的序号）

②用实线代表导线把图甲所示的实物连接成测量电路（图中有部分线路已连好）。.

③某同学记录的实验数据如下表所示，试根据这些数据在图中画出u-i图线，根据图线， 得到被测电池的电动势e = v，内电阻r = ω.

■

【解析】①、分析本实验的电路设计后，可从电源的电动势仅为1.5v左右入手，得出滑动变阻器的电阻不能选得过大（一般为20ω左右），否则回路中的电流过小不便测量。再由所给电压和电阻的大小就可断定所选器材应为：b、e。

②、在连接实物图时，可先将电路图中的导线都标上号（如图所示），再把它对应到实物上。

③、根据u—i图中的物理意义可得知：e=1.46±0.03v，r=0.70±0.05ω。

测量电阻的情形就要复杂得多，首先要确定实验中滑动变阻器是采用分压还是限流作用；接着要确定电压表、电流表是采用内接，还是外接；有时题中还不直接给出合适量程的电压表或电流表，而需要把它改装成符合要求的电表。下面还是通过例题来与大家共同分亨这类电路的设计技巧吧！

【例2】从下列器材中选出适当的器材，设计一测量金属丝的电阻率的电路.要求操作简便，又尽可能有较高的测量精度，并能得到多组数据.

金属丝l （已知其长度为l0，直径为d，电阻小于50ω）；

电流表a1 （量程为10 ma ，内阻r1=40ω）；

电流表a2 （量程为500μa ，内阻r2=750ω）；

电压表v （量程为10v ，内阻为10kω）；

保护电阻r1（阻值为100 ω）；

滑动变阻器r2（总阻值约为20ω）；

滑动变阻器r3（总阻值约为2000ω）；

电池e（电动势为1.5v ，内阻很小）；

开关s 及导线若干.

（1）在虚线框中画出电路图，并标明所用器材的代号。

（2）若选出测量数据中的一组数据计算电阻率ρ ，则表达式ρ=____，写出题目中未给符号的意义是_____。

【解析】（1）、这是一道典型的电路设计，且在电路设计过程中要求选取合适的测量仪器。

■

关于电路的设计，笔者认为任何电路都离不开电源和电键，所以可以首先作出电路的电源和电键部分（如图1所示）。

然后确定好所需选用的滑动变阻器及其接法，滑动变阻器在电路中的接法有二种；一种是限流作用，另一种是分压作用。一般来说如果滑动变阻器的总阻值比待测电阻阻值大，则滑动变阻器应作为限流电阻使用；反之滑动变阻器的总阻值

比待测电阻小，则滑动变阻器就要作为分压电阻使用。

接着设计如何测量待测电阻的阻值，在电阻测量中设计的思路笔者认为始终要以伏安法为基础，而伏安法测电阻也有二种方法：一种是内接法；另一种是外接法。究竟要采用那种方法可根据这样三个方面来判断：

①、题中所给条件如果能大致判定电表内阻和待测电阻的大小关系，则有：rv>>rx时用外接法；ra<<rx时用内接法； <br="">

②、在二者大小关系不太明确的情况下可由：■用外接法；■用内接法；

③、在电表电阻和待测电阻的阻值完全不清楚的情况下，就需采用试探法（如图3所示），如果电压表示数变化的百分率大些则用外接法，反之电流表的示数变化百分率大就用内接法。在弄楚电阻的测量方法后，还需确定电表的量程

■

第7篇：简单电路设计方案范文

1.1TEC工作原理

半导体制冷器（TEC）是以帕尔贴效应为基础研制而成，其最基础的元件是利用一只P型半导体和一只N型半导体连成的热电偶。当通电后在两个接头处就会产生温差，电流从N流向P，形成制冷面；电流从P流向N，形成制热面。若干组热电偶对串联就构成了一个简单的半导体制冷器。在制冷面或制热面增加一个热交换器就可以完成半导体制冷器与外界环境的能量交换。

1.2半导体激光器温控电路设计

1.2.1半导体激光温控电路原理

高稳半导体激光器一般都有内置半导体热电制冷器（TEC）和温度传感器等相关的温控元件来保证激光器管芯温度可控。半导体激光器内置温控系统基本工作原理如图1所示。将温度传感器（常用负温度系数的热敏电阻）与激光器管芯安置在同一热沉上，起到实时监测激光管芯温度的作用。在常温25℃时（在25℃时激光器的整体性能最为优良），通过调节由R1和R2组成的电阻网络可以设定比较器的参考电压值，在这里称之为基准电压。以25℃为参照，若LD管芯温度相对升高，则热敏电阻的阻值变小，比较器的负输入端电压相对变小，输出电压也随着变化。TEC驱动源将驱使电流从N型半导体流向P型半导体形成制冷面，实现对LD管芯进行制冷。若LD管芯温度相对降低，则热敏电阻的阻值变大，比较器的输入电压相对变大，输出电压也随着变化，TEC驱动源将驱使电流从P型半导体流向N型半导体，形成制热面，实现对LD管芯制热。

1.2.2TEC驱动源类型

半导体激光器的温度控制系统需要满足温度控制精度高、响应速度快且稳定性高的要求，同时要能实现制冷和制热双向控制，以适应外界温度变化和半导体激光器本身工作条件变化。一般情况下，TEC驱动源按驱动工作模式可以分为线性工作模式和脉宽调制工作模式（PWM）两种类型。TEC驱动源线性工作原理：通过控制三极管的开关状态可以控制驱动TEC的电流大小和方向，这种驱动方式的效率一般低于50%，需要为三极管提供良好的导热通道，且有控温“死区”。但这种模式有噪声低和可靠性高等优点。TEC驱动源脉宽调制（PWM）工作原理：在PWM方式下，三极管工作在饱和状态，而不是线性区域，只有当需要向负载供电时才导通。电路通过4个三极管来控制电流的方向和大小，电路结构呈H桥型。PWM方法可以有效地提高效率和降低功率部件的热量，工作效率一般大于80%，能实现无“死区”温控。但这种模式有着噪声高和可靠性低等缺点。两种驱动源在实际使用中各有利弊，具体采用何种驱动方式需要根据实际情况来最终确定。

2航天高稳激光源温控电路设计方案

2.1MAX1968功能及其特点

MAX1968是MAXIM公司研制生产的一款高度集成具有纹波噪声抑制功能的脉宽调制TEC驱动芯片，调制频率为500kHz/1MHz；单电源供电，供电电压范围为3~5.5V；能够实现最大3A双向TEC驱动电流，完成对LD管芯的制冷或制热。MAXIM公司研制生产的MAX1968芯片具有体积小、效率高、价格低和可实现双向无死区温控等优点，但也存在封装材料简单（塑料器件）和工作温度范围较窄等缺陷。

2.2MAX1968芯片设计电路及失效分析

2.2.1MAX1968芯片设计电路分析

MAX1968芯片资料有应用芯片电路推荐，从推荐电路应用方案来看，电路的设计在滤波、抑制纹波噪声、LC滤波谐振电路等都做了详细的考虑。在COMP引脚与GND之间焊接了0.01μF的电容，确保电流控制环的稳定工作。FREQ引脚接高电位，即内部振荡器的开关频率选择为1MHz，这样可以减小电容和电感值。按芯片资料推荐电路搭建芯片电路，将芯片使能引脚（SHDN）直接连接高电位，即当MAX1968芯片上电后芯片就需要工作，根据CTLI引脚的电压输入情况判断TEC需要制冷或制热，并立即实施。在实际使用过程中发现，在给该温控电路上电瞬间，时有MAX1968失效的现象，具体表现为电源输出电流急剧增大。

2.2.2MAX1968芯片失效分析

用立体显微镜、金相显微镜和晶体管特性图示仪等仪器对两只失效的MAX1968芯片进行了详细分析，失效的情况完全相同，都是芯片的第5、6端之间以及第23、24端之间存在异常电应力，导致这几端之间的铝条烧坏短路所致。使用晶体管特性曲线图示仪对这两块芯片进行引脚间特性测试，发现两电路第6、8、10端（LX2）与第5、7端（PGND2）之间短路，第19、21、23端（LX1）与第22、24端（PGND1）之间短路。第9端（PVDD2）与第5、7端（PGND2）之间未见短路现象。将这两块芯片进行开盖，在开盖过程中，由于内部芯片尺寸较大，电路个别引脚经腐蚀后脱落，但经测试，短路现象依然存在，未破坏原始失效现象。在金相显微镜下，对两块芯片表面进行仔细观察，发现两块芯片第5、6端以及第23、24端之间存在烧毁现象，如图2所示。芯片为多层金属化结构，从烧毁形貌分析，可能是下层铝条烧毁后，导致上层铝条烧毁短路。由于两块芯片失效现象一致，因此可以排除器件偶然缺陷导致失效的可能，应该是芯片失效与外部异常电应力导致内部场效应管击穿。

2.3航天高稳激光源温控电路设计方案

2.3.1完善MAX1968芯片电路设计

通过上述分析，结合芯片内部结构和TEC驱动源脉宽调制（PWM）工作原理，我们基本能判断是芯片内部烧毁的通道发生在场效应管上。在试验过程中发现，芯片失效是一个慢性渐变的过程，可以用14引脚（OS2）、15引脚（OS1）分别与GND的阻抗R和R'来表征，随着上电次数逐渐增多，R和R'的阻值从开始的兆欧数量级慢性渐变到欧数量级，并最终失效。失效的原因认为是MAX1968芯片上电后，芯片就根据CTLI引脚电压输入情况判断TEC需要制冷或制热，并立即进行工作，上述过程在上电的一瞬间就会完成。这种输入与输出同时实施势必会导致芯片内部有大的纹波电压或大电流产生，因发热而导致芯片失效。通过完善MAX1968芯片电路设计，在MAX1968的使能引脚中引入了毫秒级的延时，致使MAX1968芯片完成加电后再实施输出工作。具体新的设计电路方案如图3所示。通过大量的试验证明阻抗R和R'的阻值不衰退，这说明对MAX1968芯片电路的完善是有效的。

2.3.2MAX1968新设计方案电路试验验证

根据完善电路特性搭建了对电路性能验证比较的试验平台，试验的基本思路是让两种电路（完善前和完善后）在带同样负载的情况下，分别对完善电路和未完善电路进行上下电连续冲击，上、下电频率同为13Hz，如图4所示。在两组电路的验证中，完善之前的设计电路在经过约32min之后电源输出电流突然增大，经测试发现MAX1968芯片已经失效。完善之后的设计电路在经过28天之后，测试MAX1968芯片的电性能依旧正常。由此可见对MAX1968设计电路的完善是有效的。

2.3.3航天高稳激光源温控电路设计工程验证

航天高稳激光源温控电路，在某项航天测试（包括振动、冲击、热循环和热真空等试验）中各项指标都正常，最终顺利完成了航天相关试验。

3结束语

第8篇：简单电路设计方案范文

关键词：刷卡系统； CAN总线； 非接触式智能卡; 用户信息管理

中图分类号：TN919-34 文献标识码：A 文章编号：1004-373X(2011)24-0077-03

Design of CAN Bus Based Punch Card System Used in College Canteens

WANG Yu-lin, YUAN Feng-wei, JIANG Yan, XIE Jing

(School of Mechanical Engineering, University of South China, Hengyang 421001, China)

Abstract： The traditional payments in college canteens has some defects, such as inefficiency, inconvenience, high administrative cost and easy damage of cards. To overcome these drawbacks, a design scheme of college canteen punch card system based on CAN bus technology is proposed through the research on combining CAN bus technology with non-contact smart card technology. The hardware-software design of the card issuing node and card punching node of lower computers was completed. The development of the upper computer management software was fulfilled. The safety, reliable and convenient card issuing and punching as well as user′s information management were realized.

Keywords： card system; CAN bus; non-contact smart card; user′s information management

收稿日期：2011-07-17

基金项目：国家自然科学基金资助项目（51006050）

0 引 言

在如今的高校食堂，由于学生数量庞大，流动性频繁，传统的纸质餐票、现金或基于接触式IC卡技术的消费支付方式存在服务效率不高、便捷性差、管理成本高、卡片易损坏等诸多弊端。高校食堂消费作为学校后勤服务的重要组成部分，如果仍沿用以前传统的消费方式，将动用大量的人力物力，而且管理上会出现很多繁琐的事务，这样不利于高校更好地为广大师生服务以及学校的管理。为了解决这一问题，如今，越来越多的高校采用智能卡技术和网络技术相结合来构建学校的食堂刷卡系统。

非接触式智能卡技术和CAN总线技术都是当今世界科技迅猛发展的产物。智能卡技术广泛的应用于各行业，特别是公共交通、无线通信、身份识别、金融交易和安全防卫等行业；而CAN总线在可靠性、实时性和灵活性方面都有突出的优点。如果将非接触式IC卡技术和CAN总线技术2种热点技术结合起来，开发一套基于CAN总线的高校食堂刷卡系统，对优化广大师生的生活，提高高校食堂管理水平和服务质量，将具有很好的促进作用。

1 系统总体设计

1.1 系统设计原则

根据设计的背景以及系统的设计任务和要求，该系统在研究和设计过程中要遵循4个方面的原则：安全性、可靠性、易用性、易维护性。

1.2 系统主要技术方案选择

本系统设计需要首先确定的主要技术方案有：通信总线的选择、卡片的选择、卡读写操作技术方案的选择。通过充分的比较论证，本系统采用CAN总线来构建系统网络，选用Philips公司设计的Mifare1 S50非接触式IC卡作为高校食堂刷卡系统的信息载体，为了提高系统的可靠性、稳定性和兼容性，本系统采用购买北京易火眼公司的YHY502ATG射频卡读写模块来对射频卡进行读写操作。

1.3 系统设计主要器件选择

根据市场情况、开发工具和设计的实际需要，本系统的发卡节点和刷卡节点均选用单片机AT89S52作为主控芯片。考虑到SJA1000支持CAN2.0A/B协议，而PCA82C250可以支持110个CAN节点，并且在国内市场上Philips的产品型号比较多，购买方便，所以选用Philips公司的SJA1000作为CAN控制器以及PCA82C250作为CAN总线收发器。

1.4 系统整体结构

根据系统设计所确定的技术方案，系统整体结构如图1所示。

1.5 系统功能模块划分

根据系统设计的功能任务和要求，可把本系统划分为3大功能模块：发卡模块、刷卡模块和系统上位机模块，如图2所示。

2 系统硬件电路设计

2.1 硬件总体设计方案

高校食堂刷卡系统硬件部分分为发卡机和刷卡机，根据系统功能模块划分，系统硬件电路具体由7部分构成：AT89S52最小系统电路、射频卡读写模块YHY502ATG电路、串口通信电路、CAN总线通信电路、LCD12864显示电路、键盘输入电路和报警提示电路。系统硬件电路组成如图3所示。

2.2 射频卡读/写模块电路设计

YHY502ATG射频卡读/写模块与微控制器之间的通信通过I2C总线实现，可参考YHY502ATG的技术应用手册来设计应用电路。YHY502ATG读写模块提供一组对卡操作的通信协议，不必考虑底层通信数据的处理，不过必须遵守这些通信协议，并根据设计需要在控制端修改相应程序即可。

2.3 串口通信接口电路设计

设计采用9芯的RS 232C接口实现下位机与上位机之间的通信，AT89S52本身带有一个全双工UART串行通道，在硬件电路设计中，为了使AT89S52单片机的输入输出TTL电平与PC机配置的RS 232C标准串行接口二者的电气规范一致，本系统采用MAX232芯片实现AT89S52与PC机的RS 232C标准接口电平之间的转换。

2.4 CAN总线接口电路设计

系统采用CAN通信控制器SJA1000和CAN收发器PCA82C250设计CAN总线节点接口电路。在硬件电路设计时，总线末端的2个120 Ω电阻，对于匹配总线阻抗起着非常重要的作用。如果忽略掉它们，会使数据通信的抗干扰能力及可靠性大大降低，甚至无法通信。

2.5 键盘输入电路设计

键盘电路用来接收用户刷卡消费输入的金额，所以一个稳定、占用系统资源少的人机对话通道非常重要。传统的键盘电路设计，不管是独立式键盘还是矩阵式键盘，都非常浪费微控制器的端口资源，而且还需要人为进行去抖动处理，且抗干扰能力差。为了克服上述弊端，本系统采用广州周立功单片机发展有限公司自行设计的一款数码管显示驱动及键盘扫描管理芯片ZLG7290来设计键盘电路。

2.6 液晶显示模块电路设计

液晶显示模块电路用来提示用户刷卡消费的信息，为了使系统人机交互界面友好，液晶显示模块电路采用长沙太阳人公司生产的SMG12864G3-ZK型液晶来设计。为了节约单片机的I/O资源，液晶模块采用串行接口方式。

2.7 系统复位电路设计

为了使单片机AT89S52和CAN控制器SJA1000同时复位，本系统采用IMP708复位芯片设计复位电路。IMP708为微处理监控芯片，具有系统复位、掉电复位、手动复位、“看门狗”、定时输出、电源电压监测、具有不同复位电压等特点。该芯片功耗低、使用简单、价格低廉、可靠性高，应用十分广泛。

3 系统软件设计

本系统的软件设计分为上位机和下位机2部分。下位机软件设计需要完成系统发卡节点和刷卡节点软件的开发，针对各节点要完成的功能及要求，展开具体的分析、绘制程序流程图、设计各功能模块软件程序。上位机监控程序的开发是本系统的一个难点和重点，主要实现上位机和下位机之间的通信、对发卡节点的命令操作、注册用户、消费信息实时管理、用户数据管理等功能。

3.1 发卡节点程序设计

发卡节点主要完成用户的充值、串口通信等操作，结合硬件电路设计，为了实现各模块的功能，发卡节点的软件总体设计流程如图4所示。

3.2 刷卡节点程序设计

刷卡节点主要完成的功能有读卡序列号、读钱包、扣款、过程液晶显示、CAN总线发送消费结算信息给上位机。根据节点的硬件电路和设计的功能要求，刷卡节点程序总体设计的流程如图5所示。

3.3 上位机程序设计

上位机程序的设计采用Visual C++ 6.0 MFC编程技术来实现，需要实现用户信息的注册或注销、卡充值、卡扣款、用户信息查询和修改等功能，同时建立与数据库的连接能将用户消费结算信息实时更新并储存到数据库中。系统上位机串口通信程序采用的是ActiveX控件MSComm进行编程，数据库编程采用ADO技术，使用数据库管理软件SQL Server 2000。根据系统的设计任务和要求，上位机软件功能框图如图6所示。

4 结 语

系统成功的实现了上位机与下位机之间的软硬件调试，运行稳定，效果良好。系统操作能对用户进行注册或注销、用户信息查询以及卡充值、卡扣款，并能将用户的消费结算信息实时更新至数据库中。本设计实现了安全、可靠、便捷的发卡和刷卡，达到了预期效果。

参 考 文 献

［1］ LU Yuan-ying，LI Yong-hong，HOU Jin-bing．Summary of I2C bus and related routines [J ]．SCI/Tech Information Development & Economy, 2008, 15 (15): 1-20.

［2］ AIMAN Perter. Mifare standard IC card design datasheet [R ]. Holland: Philips Semiconductor, 2009.

［3］ FINKENZELLER K．Radio frequency identification techno-logy, radio-induced transponder and non-contact IC card principles and applications [M ]．Beijing: Electronic Industry Press, 2008.

［4］ 陆永宁.非接触IC卡原理与应用［M］.北京：电子工业出版社，2006.

［5］ 李正军.现场总线及其应用技术［M］.北京：机械工业出版社，2009.

第9篇：简单电路设计方案范文

关键词：温湿度；STM32；USB；传感器；Si7005；CP2102

引言

随着物联网的发展，传感器技术应用领域越来越广泛。传感器技术已成为衡量一个国家科学技术发展水平的重要标志之一。为了提高对温湿度传感器的深入研究，基于物联网技术设计了本装置。

1 系统原理及组成框图

本装置主要由USB接口转换器、STM32F103单片机、Si7005温湿度传感器几部分组成。它的USB接口可以方便地和上位机或其他物联网系统相连接组成物联网的组件。如图1所示。

2 单片机的选型和电路设计

单片机是本装置的核心部件，一方面它要和温湿度传感器进行通信，获取实时的温湿度数据，另一方面它还要通过串口和CP2102进行通信，将数据传输到上位机或物联网系统。我们选用的STM32F103单片机是一款专为要求高性能、低成本、低功耗的嵌入式应用设计的ARM Cortex-M3内核单片机，具有性能高、外设丰富、超强抗干扰等优点，是目前同类技术中性价比较高的产品。其电路设计如图2。

3 USB接口电路设计

USB接口芯片我们选用CP2102，其集成度高，内置USB2.0全速功能控制器、USB收发器、晶体振荡器、EEPROM及异步串行数据总线（UART），支持调制解调器全功能信号，无需任何外部的USB器件。内含时钟电路，无需外接电路器，内含上电复位电路，片内电压调节可输出3.3V电压。其电路设计如图3。

4 温湿度传感器及其电路设计

温湿度传感器我们采用美国SILABS的Si7005，它是一个将湿度和温度传感器元件、一个模拟-数字转换器和信号处理功能集成到单片集成的CMOS传感器IC。温度传感器和湿度传感器都经过工厂校准并且校准数据存储在片上非易失性存储器中。精度高、性能稳定、采用I2C通信接口，宽工作电压范围（2.1-3.6V）。其电路设计如图4。

5 软件设计

本装置只要接入USB端口，安装好驱动，就可以通过USB接口将测量的数据进行上传。程序的整体流程图如图5所示。

6 结束语

文章在对温湿度技术进行深入研究的基础上，全面比较国内外同类产品的技术特点，合理地确定系统的设计方案。它可以方便的接入到物联网中，具有广阔的市场空间与发展前景。在文章研制的温湿度测量装置的基础上，可以再做适当的功能扩展，使其功能更加完善，如历史温湿度记录，温湿度报警等。

参考文献

[1]周航慈，吴文广.基于嵌入式实时操作系统的程序[M].航空航天大学出版社.

[2]彭军.传感器与检测技术[M].西安电子科技大学出版社，2003： 263-315.