原理图0﹒4设计报告.docVIP

第一页 电源模块： 所设计的模块是用5V供电的，由于后级电路需要用到6V电压驱动三通阀工作，所以需要将5V的输入电压先进行一个升压转换，用LM2731进行升压转换，将电压抬高到9V，输出电流为900mA，能提供较大的输出电流供后级电路工作。 用AMS1117-ADJ进行稳压到6V。选用AMS1117-ADJ是因为三通阀的驱动电流较大，而AMS1117-ADJ能输出1A的电流足以驱动三通阀的正常工作。 后级电路又分别用MIC5205-5V，MIC5205-3.3V，MIC5205-2.5V进行稳压给各个模块供电，由于5V是给传感器供电，3.3V是给单片机供电，2.5V是给ADS1246供电，这几块芯片的功耗较小，而MIC5205能提供150mA的输出电流，输出精度为1%，足以为各个模块提供稳定电压。让各个模块正常稳定工作。 第二页 采集运放滤波模块： 所用到的传感器为2个NPC1210，上半部分的传感器测量的是呼吸气道的流量，下半部分的传感器测量的是呼吸气道的压力。测量流量信号的放大电路的输出接入ADS1246芯片，因为测量流量信号的变化更小，需要用到更到精度的24位AD转换，才能较为精确的计算出结果，而测量呼吸气道压力的电路输出直接接入STM32F103RC6芯片，使用内置12位AD进行转换。 传感器是用1.5mA恒流源供电，一开始的设计思路是采用三极管设计的恒流源电路，如下图：，后进行仿真，该电路存在一些问题，由于NPC1210内部电阻一般为4000Ω，超过了三极管设计的恒流源电路的最大负载，仿真结果是三极管设计的恒流源电路产生1.5mA的恒流源最大的负载约为2000Ω。所以进行对电路的改进为上图所示。 放大电路所选取的是仪表放大电路，+OUT和-OUT的对地共模信号较大，而满量程差模信号仅为75mV，而仪表放大电路值对差模信号进行放大，而抑制共模信号，所以符合我们的要求，所以采取使用仪表放大电路为设计的放大电路。 还分别设计了2个电压跟随电路给上图的2个放大电路，主要是为了给软件算法和调零校准提供方便。 第三页 MCU模块： 晶振采用8M的晶振，单片机有6个引脚需要接入3.3V电压，所以在设计的时候，对3.3V的工作电压并联接入6个0.1uF电容，进行滤波。 JTAG采用20PIN插槽封装。 复位电路采用按键复位电路，单片机的NRST是低电平有效，当按下按键，NRST接通地，使单片机进行复位，当不按下按键，由于NRST接通3.3V高电平，不进行复位。 上图的右上角部分为ADS1246的电路连接图。由于对这块芯片使用较少，较为陌生，所以在连接性还需进一步检查。20、21、22、23引脚为SPI1接口，33、34、35、35为SPI2接口。 第四页 开关电路： 上图设计的是两个简易的三极管开关电路，二极管为保护电路，R47电阻为限流作用，当PWM口输出一高电平，三极管开关闭合，三通阀不工作。当PWM口输出一低电平，三极管开关断开，三通阀工作。 串口部分画的是4PIN的插槽，为了减少在设计板子上的占用面积，使用4PIN接口连接串口板接通上位机。