電子電路設(shè)計(jì)是一個(gè)比較大的話題，電子電路設(shè)計(jì)通常包含的內(nèi)容較多。對(duì)于電子電路設(shè)計(jì)，小編對(duì)其做過(guò)諸多介紹。為增加大家對(duì)電子電路設(shè)計(jì)的認(rèn)識(shí)，本文將對(duì)一些電子電路設(shè)計(jì)的實(shí)際案例予以介紹。如果你對(duì)本文內(nèi)容具有興趣，不妨繼續(xù)往下閱讀哦。

一、信號(hào)燈的線性LED驅(qū)動(dòng)器電路設(shè)計(jì)攻略

電路說(shuō)明：本應(yīng)用筆記介紹了一款線性LED 驅(qū)動(dòng)方案，用于驅(qū)動(dòng)6串LED 信號(hào)燈，每串包含4只串聯(lián)LED。每串LED 負(fù)載具有獨(dú)立的陽(yáng)極接點(diǎn)，陰極連接在一起。該電路采用汽車(chē)電池供電，　最低電壓為10V，最高電壓為28V，能夠?yàn)槊看甃ED 提供350mA 電流。由于使用共陰極架構(gòu)，檢流電阻必須放置在LED 串的陽(yáng)極端。LED 驅(qū)動(dòng)器(MAX16836)電流檢測(cè)輸入端的最大共模電壓限制在4V，因此，檢流電阻兩端的電壓必須經(jīng)過(guò)電平轉(zhuǎn)換，以地為參考，以符合驅(qū)動(dòng)器的要求。一對(duì) PNP 晶體管把LED 檢流電阻的電壓轉(zhuǎn)換成以GND 為參考的電壓，送入MAX16836電流檢測(cè)引腳。下式提供了R1、R2、R3和R4 (電路圖中U1部分)的計(jì)算。

當(dāng)LED 串的電壓處于最小值(7.6V)，而輸入電壓處于最大值(28V)時(shí)，LED 驅(qū)動(dòng)電路功耗最大，大于7W。僅通過(guò)電路板散熱很難耗散如此大的熱量，所以，在高輸入電壓情況下，必須使用低占空比(低至25%)的調(diào)光信號(hào)驅(qū)動(dòng) UNIVERSAL DIM 輸入，以降低驅(qū)動(dòng)器的功耗。

解讀NCV70522汽車(chē)自適應(yīng)前照燈系統(tǒng)電路

由于機(jī)械結(jié)構(gòu)的限制，自適應(yīng)前照燈系統(tǒng)(AFS)應(yīng)用中，步進(jìn)電機(jī)有時(shí)可能會(huì)堵轉(zhuǎn)。一旦電機(jī)堵轉(zhuǎn)，電子控制單元(ECU)將失去前照燈位置的跟蹤信息并做出不恰當(dāng)?shù)姆磻?yīng)，滋生極嚴(yán)重的安全問(wèn)題，所以AFS 應(yīng)用中堵轉(zhuǎn)檢測(cè)是必不可少的。通?？梢酝ㄟ^(guò)電機(jī)的反電動(dòng)勢(shì)(BEMF)來(lái)判斷電機(jī)堵轉(zhuǎn)與否。BEMF 因電機(jī)速度、負(fù)載及供電電壓的不同而變化。傳統(tǒng)的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片無(wú)BEMF 輸出，但包含內(nèi)置堵轉(zhuǎn)檢測(cè)算法?？蛻?hù)僅可以在寄存器里設(shè)定固定的堵轉(zhuǎn)認(rèn)定臨界值，這表示在真實(shí)道路條件下所有設(shè)定值都必須在工作之前“離線”預(yù)設(shè)，而不能適配真實(shí)工作條件。NCV70522微步步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器透過(guò)SLA 引腳提供BEMF 輸出，這表示它能實(shí)時(shí)進(jìn)行停轉(zhuǎn)檢測(cè)計(jì)算，并根據(jù)不同條件來(lái)調(diào)節(jié)檢測(cè)等級(jí)。

NCV70522是一款微步步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，用于雙極型步進(jìn)電機(jī)。這芯片通過(guò)I/O 引腳及SPI 接口連接至外部微控制器。NCV70522輸出電流有多種選擇。它根據(jù)“NXT”輸入引腳上的脈沖信號(hào)以及方向寄存器[DIRCTRL]或“DIR”輸入引腳的狀態(tài)來(lái)轉(zhuǎn)動(dòng)下一個(gè)微步。這器件提供從滿(mǎn)步到32微步的細(xì)分、由SPI 寄存器SM[2:0]來(lái)選擇的7種步進(jìn)模式。NCV70522包含SLA 的輸出，可以用于堵轉(zhuǎn)檢測(cè)算法及根據(jù)電機(jī)的BEMF 來(lái)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)矩和速度計(jì)算。典型應(yīng)用電路圖如圖所示。

當(dāng)系統(tǒng)上電時(shí)候，微控制器就會(huì)初始化，NCV70522復(fù)位。這些動(dòng)作完成時(shí)，線圈電流及步進(jìn)模式將被設(shè)定。然后電機(jī)驅(qū)動(dòng)器將啟用。NXT 脈沖將被發(fā)送實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)。電機(jī)轉(zhuǎn)速等于NXT 脈沖頻率乘以步進(jìn)細(xì)分模式的值。

二、解讀兩種機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)方案

機(jī)器人行走電路由驅(qū)動(dòng)電路和直流電機(jī)的正反轉(zhuǎn)電路兩個(gè)單元構(gòu)成。電路通過(guò)運(yùn)用555構(gòu)成的多諧振蕩電路，同步計(jì)數(shù)器74LS196，七段譯碼器 74LS248，雙JK觸發(fā)器等基本單元電路，通過(guò)上述基本電路的級(jí)聯(lián)組合，構(gòu)成機(jī)器人行走電路。電路有效地實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的行走與后退，通過(guò)調(diào)節(jié)阻值的大小而控制行走的時(shí)間，時(shí)間在數(shù)碼顯示管顯示。利用三極管的導(dǎo)通和截止控制機(jī)器人的行走方向，從而滿(mǎn)足設(shè)計(jì)電路的要求。

電路原理系統(tǒng)框圖

方案一 電路圖

555構(gòu)成多諧振蕩電路產(chǎn)生方波信號(hào)，74LS196構(gòu)成十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，74LS248控制七段共陰極數(shù)碼管顯示電路顯示，計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)滿(mǎn)產(chǎn)生觸發(fā)信號(hào)觸發(fā)雙JK觸發(fā)器，雙JK觸發(fā)器在觸發(fā)信號(hào)的作用下輸出發(fā)生高低電平跳變，觸發(fā)器發(fā)生信號(hào)驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)兩端壓差發(fā)生正負(fù)跳變，直流電機(jī)正反轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的前進(jìn)和后退。電路中各個(gè)開(kāi)關(guān)控制電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)及轉(zhuǎn)動(dòng)方向和時(shí)間。

方案二 電路圖

74LS123構(gòu)成的定時(shí)器產(chǎn)生矩形波信號(hào)，用74HC161和與非門(mén)74HC03構(gòu)成加十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，74LS248控制七段共陰極數(shù)碼管顯示電路顯示，計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)滿(mǎn)產(chǎn)生觸發(fā)信號(hào)觸發(fā)雙JK觸發(fā)器，雙JK觸發(fā)器在觸發(fā)信號(hào)的作用下輸出發(fā)生高低電平跳變，通過(guò)直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路改變電機(jī)兩端電壓方向，進(jìn)而改變電機(jī)轉(zhuǎn)向。電路中開(kāi)關(guān)也可是電機(jī)制動(dòng)，正反轉(zhuǎn)。

機(jī)器人行走電路工作原理

555構(gòu)成的多諧振蕩電路產(chǎn)生方波信號(hào)接到74LS196時(shí)鐘端觸發(fā)74LS196加計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)，并通過(guò)74LS248驅(qū)動(dòng)七段共陰極數(shù)碼管顯示計(jì)數(shù)。加計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)滿(mǎn)十，通過(guò)74HC20與非門(mén)產(chǎn)生下降沿信號(hào)驅(qū)動(dòng)雙JK觸發(fā)器使JK觸發(fā)器構(gòu)成的T‘觸發(fā)器輸出取非，從而驅(qū)動(dòng)三極管構(gòu)成的開(kāi)關(guān)電路，通過(guò)各個(gè)三極管的導(dǎo)通與截止來(lái)實(shí)現(xiàn)直流電機(jī)兩端的壓差的正負(fù)跳變，驅(qū)動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)小車(chē)的前進(jìn)與后退。其中，通過(guò)調(diào)節(jié)四個(gè)單刀五擲開(kāi)關(guān)可以改變多諧電路輸出方波周期，來(lái)調(diào)節(jié)小車(chē)的前進(jìn)與后退的時(shí)間。多諧振蕩電路產(chǎn)生方波信號(hào)接入到74196時(shí)鐘端，驅(qū)動(dòng)74196進(jìn)行加計(jì)數(shù)。圖中 74196接成了10進(jìn)制加計(jì)數(shù)器，計(jì)數(shù)滿(mǎn)十時(shí)通過(guò)74HC20與非門(mén)接入到清零端進(jìn)行清零。由于計(jì)數(shù)到10時(shí)，便會(huì)立刻清零，不會(huì)在數(shù)碼管上顯示，所以此時(shí)信號(hào)很弱，不可以作為觸發(fā)信號(hào)驅(qū)動(dòng)JK觸發(fā)器，JK觸發(fā)器觸發(fā)信號(hào)是計(jì)數(shù)到9時(shí)，通過(guò)74HC20輸出下降沿信號(hào)觸發(fā)。數(shù)碼顯示電路通過(guò)，74LS248驅(qū)動(dòng)的七段共陰極數(shù)碼管進(jìn)行顯示。

MSP430F2274單片機(jī)設(shè)計(jì)的倒車(chē)?yán)走_(dá)系統(tǒng)電路

隨著人們對(duì)汽車(chē)輔助駕駛系統(tǒng)智能化要求的提高和汽車(chē)電子系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展，新型的倒車(chē)?yán)走_(dá)應(yīng)能夠連續(xù)測(cè)距并顯示障礙物距離，并具有通信功能，能夠把數(shù)據(jù)發(fā)送到汽車(chē)總線上去。以往的倒車(chē)?yán)走_(dá)設(shè)計(jì)使用的元器件較多，功能也較簡(jiǎn)單。本文介紹的基于新型高性能超低功耗單片機(jī)MSP430F2274的倒車(chē)?yán)走_(dá)可以彌補(bǔ)以往產(chǎn)品的不足。

系統(tǒng)采用超聲波測(cè)距原理。超聲波測(cè)距儀器一般由發(fā)射器、接收器和信號(hào)處理器三部分組成。工作時(shí)，超聲波發(fā)射器發(fā)出超聲波脈沖，超聲波接收器接收遇到障礙物反射回來(lái)的反射波，準(zhǔn)確測(cè)量超聲波從發(fā)射到遇到障礙物反射返回的時(shí)間，根據(jù)超聲波的傳播速度，可以計(jì)算出障礙物距離。作為一種非接觸式的檢測(cè)方式，超聲波具有空氣傳播衰減小、反射能力和穿透性強(qiáng)的特點(diǎn)。超聲波測(cè)距具有在近距離范圍內(nèi)有不受光線和雨雪霧的影響、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制作方便和成本低等優(yōu)點(diǎn)。高性能的單片機(jī)結(jié)合超聲波測(cè)距，可以實(shí)現(xiàn)功能強(qiáng)大、使用方便的倒車(chē)?yán)走_(dá)。TI 公司的16位單片機(jī)MSP430F2274功耗極低，片上資源豐富，同時(shí)利用JTAG 接口技術(shù)，可以對(duì)片上閃存方便的編程，便于軟件的升級(jí)，非常適合作為倒車(chē)?yán)走_(dá)系統(tǒng)的微控制器。

三、MSP430F2274單片機(jī)設(shè)計(jì)的倒車(chē)?yán)走_(dá)系統(tǒng)電路

系統(tǒng)的主控電路圖如上圖所示。本系統(tǒng)中選用的MSP430F2274片內(nèi)有32Kb 閃存和1Kb RAM，因此無(wú)須外擴(kuò)存儲(chǔ)器。外接的32.768kHz 晶振作為CPU 關(guān)閉狀態(tài)Basic-TImer 的時(shí)鐘源，同時(shí)也作為系統(tǒng)的車(chē)載時(shí)鐘使用。超聲波發(fā)送模塊電路如圖3所示，由超聲波產(chǎn)生和發(fā)射兩部分組成。超聲波的產(chǎn)生方法有兩種：硬件發(fā)生法和軟件發(fā)生法。常用的硬件發(fā)生法常采用如下方案：超聲波由CD4011構(gòu)成的振蕩器振蕩產(chǎn)生，經(jīng)升壓變換推動(dòng)超聲波換能器而發(fā)射出去，振蕩器的起振和停振由單片機(jī)來(lái)控制。本設(shè)計(jì)采用軟件發(fā)生法，因?yàn)橥ㄟ^(guò)軟件發(fā)生法既可以減少硬件的復(fù)雜程度，降低系統(tǒng)的成本，又具有靈活性強(qiáng)、容易實(shí)現(xiàn)、穩(wěn)定性好的優(yōu)點(diǎn)。本系統(tǒng)利用 MSP430F2274單片機(jī)的定時(shí)器功能來(lái)產(chǎn)生穩(wěn)定的PWM(40Hz)脈沖波，并通過(guò)I/O 端口P2.3輸出到超聲波發(fā)射部分。在超聲波發(fā)射電路中CD4049一共包括了6個(gè)非門(mén)，下圖中線路僅使用了3個(gè)，為了防止干擾或被靜電擊穿導(dǎo)致整個(gè) CD4049損壞，把沒(méi)有使用的那一側(cè)的3個(gè)非門(mén)串起來(lái)做接地處理。當(dāng)控制端輸出一系列固定頻率脈沖時(shí)，在壓電陶瓷型超聲波發(fā)射換能器UCM-40-T 上就固定頻率的加正電壓和反電壓，發(fā)出大功率的超聲波，所得到的波形比其他方式效果更理想。

超聲波接收電路如下圖所示。這是本系統(tǒng)設(shè)計(jì)和調(diào)試的一個(gè)難點(diǎn)。壓電陶瓷型超聲波接收器UCM-40-R 接收反射的超聲波轉(zhuǎn)換為40kHz 毫伏級(jí)的電壓信號(hào)，需要經(jīng)過(guò)放大、處理、才能用于觸發(fā)單片機(jī)中斷。一方面?zhèn)鞲衅鬏敵鲂盘?hào)微弱，由于反射條件不同，需要放大倍數(shù)的范圍大約是 100～5000，另一方面?zhèn)鞲衅鬏敵鲎杩馆^大，需要高輸入阻抗的多級(jí)放大電路，而高輸入阻抗容易接收干擾信號(hào)。通常采用兩種方案：一是采用運(yùn)算放大器組成多級(jí)選頻放大電路;二是采用專(zhuān)用的集成前置放大器。第一種方案容易產(chǎn)生自激振蕩，要使接收電路達(dá)到很好靈敏度和抗干擾效果，電路的調(diào)試是較困難的。本系統(tǒng)采用專(zhuān)用的集成電路前置放大器CX20106，它由前置放大器、限幅放大器、帶通濾波器、檢波器、積分器、整型電路組成。其中前置放大器具有自動(dòng)增益控制功能，可以保證在超聲波傳感器接收較遠(yuǎn)反射信號(hào)輸出微弱電壓時(shí)放大器有較高的增益，在近距離輸入信號(hào)強(qiáng)時(shí)放大器不會(huì)過(guò)載。調(diào)節(jié)芯片引腳5的外接電阻 R3，將它的濾波器的中心頻率設(shè)置在40kHz，達(dá)到了很好的效果。當(dāng)接收到與濾波器中心頻率相符的信號(hào)時(shí)，其輸出引腳7輸出一個(gè)低電平，而輸出引腳7直接接到MSP430F2274的P2.2上，以觸發(fā)中斷。

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