针表技术说明书.docxVIP

技术说明书编制日期：2018-5-10审批日期：文件编号：当前版本：V1.0受控状态：受控修订记录（修订记录是在第一个版本，如果修改了则做相应说明，V1.0 表示第一版，未经修改，如修改，则把0改为对应的修改次数；如修改幅度大，版本变动，则将版本1变为对应的版本数）版本/状态作者参与者修订日期修订描述（表头）V1.02018-5-11初版目录1引言01.1编写目的01.2背景01.3参考文件02技术实现与实现原理02.1平台02.2功能描述02.3设计方案13电气设计13.1电源模块13.2CAN节点设计23.3单片机最小系统43.4驱动板设计53.5PCB设计74软件设计94.1初始化配置94.2电机驱动函数94.3逻辑与数据处理9引言编写目的帮助后续开发人员快速了解本设计。背景发射车实景训练系统仪表方案不明确,根据已知资料。参考文件STM32F103数据手册零死角玩转STM32各器件数据手册技术实现与实现原理平台DXP绘图软件及KEIL5软件编程功能描述本设计为仿真仪表，应与原车件相类似机械要求：两个指针的指示范围为270°，表盘半径34cm，仪表外径90cm，电路板尺寸应尽量小。软件要求：仪表通过CAN通讯接收信息，CAN线如图2.2所示。上位机发送数据的最小间隔为17ms，只要变化即会发数据。电气要求：仪表供电为12V。设计方案（1）电机选择：经调研，双轴的仪表电机种类有限，选用了VID28系列双轴步进电机，如下所示，具体参数参照该电机文档。（2）电路板方案图2.3 仪表结构因PCB板一面安装表盘，另一面安装电机，剩余空间不足，故采用了双层PCB电路的设计。上板为驱动板，包括步进电机、驱动芯片、LED；下板为系统板，包括电源、通信等。电气设计电源模块设计目标：将外部12V直流电源转换为工作电压5V和3.3V。设计方案：使用开关电源芯片LM2596S-5V将12V电源转换为5V，再使用ASM1117-3.3得到3.3V。使用开关类芯片的原因是防止压降造成的芯片过热。设计的电源电路如下：图3.1 电源电路D1：防反接设计。C11：为了防止在输入端出现大的瞬态电压，在输入端和地之间要加一个低等效电阻的铝或钽电容作为旁路电容，这个电容要靠近 IC。另外，输入电容电流的均方根值至少要为直流负载电流的一半。要确保所选的电容的这个参数不能低于直流负载电流的一半。对铝电解电容，其耐压值要为最大输入电压的 1.5 倍。必须注意的是，如果使用了钽电容，则它的耐压要为输入电压的 2 倍，推荐使用生产厂家测试过浪涌电流的电容。使用瓷片电容为输入旁路电容时要特别小心，因为这可能会在输入脚处引起非常严重的噪声。D2：A. 吸纳二极管的最大承受电流能力至少要为最大负载电流的 1.3 倍，如果设计的电源要承受连续的短路输出，则吸纳二极管的最大承受电流能力要等于 LM2596 的极限输出电流。对吸纳二极管来说，最坏的情况是过载或输出短路。B. 吸纳二极管的反向耐压至少要为最大输入电压的 1.25 倍。C. 吸纳二极管必须是快恢复的且必须靠近 LM2596，此二极管的管脚要短，连接的铜线也要短。由于所需的二极管开关速度快、正向压降低，所以，肖特基二极管是首选，同时，它的性能和效率都很好，特别是在低输出电压情况下更是如此。使用超快恢复或高效整流二极管效果也很好。超快恢复二极管的典型恢复时间为 50ns 或更快，象 IN5400 系列的整流二极管速度很慢，通常不用。L1：最好使用磁屏蔽结构的电感器。33UH这个值是根据数据手册选出来的。C12：电解电容的耐压至少应是输出电压的 1.5 倍，钽电容的耐压要为输出电压的 2 倍，为了得到纹波更低的输出电压，需要更高耐压值的电容器。CAN节点设计STM32F103系列单片机片上集成了CAN控制器，只需外部添加CAN收发器，就可以组成一个完整的CAN节点。CAN收发器的选型上需要注意工作电压和工作类型，出于简化供电电路的目的，工作电压与主控芯片一致为DC3.3V，所以CAN收发器选型为CTM1051A。图3.2 CAN通信模块R7：终端匹配电阻，当跳线导通时起作用。C10：退藕电容。XS1：CAN接口，注意各引脚信号的顺序。单片机最小系统单片机主要完成以下工作：（1）接收上位机机发送的CAN数据。（2）对接收的数据进行计算转换。（3）控制步进电机运动。电路图：图3.3 单片机电路主控芯片采用STM32F103C8T6，ARM Cortex-M3内核，512kB Flash，64KB RAM，LQFP 48脚封装，价格约为8元左右。USART：串行总线下载口。下载时需要把BOOT0接高电平，BOOT1接低电平，下载完成后BOOT0接低电平。TX为PA9，RX为PA10。JTAG：JTAG下载口。下载时需要把BOOT0接