基于STM32的傳感器接口模塊的設計
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2 基于STM32的傳感器接口模塊設計
2．1 電流接口模塊設計
以STM32F103系列處理器為核心，外掛ADC采樣芯片、以太網接口芯片、RS-232／485接口芯片。模擬電流信號經電流-電壓轉換電路、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。處理器經由串口以及以太網接口與上位機進行數據和控制信息交換。調試接口為20針標準JTAG接口。
電源部分設計為輸入24V直流，經線性穩壓電路和電壓反轉電路生成模擬部分需要的5V電壓和數字電路需要的3．3V電壓。電源輸入的24V電壓可以直接供給工業上常用的二線制電流輸出傳感器做激勵。
整體結構如圖4所示。本文引用地址：http://www.104case.com/article/161496.htm
下面介紹具體電路設計。電源部分為+24V-DC輸入經LM2596(IC1)開關電源芯片產生+5V-DC電壓，+5V電源直接供給模擬部分電路。IC2為LM1117—3．3線性穩壓芯片，將5V電源變換為3．3V供給數字電路。數字地與模擬地隔離，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精密負載電阻變換為電壓信號，由同向放大電路放大至AD轉換所需要的電平，增益可以由電位器來進行微調。運放采用AD8551(U$3)，其在低壓差單電源情況下表現完美，具有極低失調電壓(5 μV)、極低的溫漂(0．03μV／℃)以及軌對軌輸入輸出的特性。
+24V電壓經過78L12Z(IC4)穩壓產生12V電源供給AD586(U52)芯片產生高精度5V基準信號，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，可以對輸出的基準電壓進行精密調節。四路電流采樣信號經前級放大后直接輸入到AD芯片CH0-3通道，ADC由數字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MAX3232電平轉換芯片，將3.3V邏輯電平轉換為RS-232標準的電平信號，接入DB-9插頭。MAX3232采用3.3V供電，具有低功耗、高數據速率、增強型ESD保護等特性。 ENC28J60是SPI接口的以太網控制器，其SPI接口與MCU的SPI對應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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