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電源設(shè)計需求范文第1篇

【關(guān)鍵詞】硬件電路;原理圖設(shè)計;PCB設(shè)計;設(shè)計需求

Abstract：Hardware is an important part of the circuit system.The rationality of the hardware circuit design will influence the performance of the system.This paper elaborates the processes and methods of hardware circuit design starting from anglicizing the Design process of hardware circuit，and points out the problems and solutions in the design process.It has the practical significance for hardware circuit design.

Keywords：Hardware circuit;Schematic design;PCB design;The design requirements

前言

隨著集成電路設(shè)計與制造技術(shù)的不斷發(fā)展，電路系統(tǒng)的功能越來越強大，組成卻越來越簡單，軟件設(shè)計的重要性逐漸提高，但硬件電路設(shè)計的重要性不容忽視。軟件設(shè)計得再完美，若硬件電路設(shè)計不合理，系統(tǒng)的性能將大打折扣，嚴重時甚至不能正常工作。

硬件電路的設(shè)計一般分為設(shè)計需求分析、原理圖設(shè)計、PCB設(shè)計、工藝文件處理等幾個階段，本文主要闡述各階段的設(shè)計流程與方法。

1.設(shè)計需求分析

硬件電路的設(shè)計需求是基于項目或控制平臺的系統(tǒng)需求，設(shè)計需求的合理分析是選用電路核心元器件及其典型電路的關(guān)鍵。硬件電路的通用設(shè)計需求有應(yīng)用環(huán)境、面積/體積限制、電源、功耗等，此外功能不同電路需求也不同。以某控制平臺典型電路為例，設(shè)計前必須關(guān)注的需求如表1所示。

表1 某控制平臺典型電路的設(shè)計需求

典型電路 設(shè)計需求

主控制電路 I/O口數(shù)量、數(shù)據(jù)寬度、通訊方式、電源等

數(shù)字量輸入電路 輸入點數(shù)、額定輸入電壓、輸入電流、噪聲容限、是否隔離、隔離電壓等

數(shù)字量輸出電路 輸出點數(shù)、額定負載電壓、輸出類型、輸出節(jié)點容量等

模擬量輸入電路 輸入類型與等級、精度要求、頻率等級、輸出類型等

模擬量輸出電路 輸入位數(shù)、精度要求、輸出類型、驅(qū)動能力等

光纖輸入電路 傳輸帶寬、頻率、輸出接口類型、邏輯關(guān)系等

光纖輸出電路 輸入接口類型、頻率、傳輸帶寬、輸出接口類型、邏輯關(guān)系等

脈沖功率放大電路 邏輯關(guān)系、驅(qū)動電源、驅(qū)動能力等

通訊電路 通訊接口、通訊協(xié)議、傳輸速率、ESD能力等

2.原理圖設(shè)計

原理圖設(shè)計是硬件電路設(shè)計的核心，合適的器件選型、必要的計算分析以進行參數(shù)搭配、仿真工具的運用與驗證等是其常用工作流程，最終通過繪制原理圖將這些技術(shù)用圖形化語言表達出來。

2.1 元器件選型

元器件的選型是原理圖設(shè)計過程中的一個重要環(huán)節(jié)。元器件是否合理、優(yōu)質(zhì)選用，將直接影響整個硬件電路的性能和可靠性，也關(guān)系到產(chǎn)品后期的使用與維護。

在選用元器件時，應(yīng)根據(jù)電路功能要求確定元器件的關(guān)鍵參數(shù)，表2中給出了常用元器件選型時需要關(guān)注的參數(shù)，此外還應(yīng)考慮元器件工作的可靠性、成本、供貨周期等因素。

表2 常用元器件的關(guān)鍵參數(shù)

常用元器件 關(guān)注的參數(shù)

電阻 阻值、功率、誤差、裕量等

電容 容量、耐壓值、工作頻率、裕量等

發(fā)光二極管 正向電流、光體顏色、正向壓降等

穩(wěn)壓二極管 穩(wěn)壓值、穩(wěn)定電流、精度、功率等

AD芯片 位數(shù)、采樣速率、單/雙極性、帶寬、管腳定義、電源、串/并行、封裝、典型電路等

晶振 頻率范圍、電源電壓、工作電壓、封裝等

電源模塊 輸入/輸出類型、輸出功率、穩(wěn)壓系數(shù)等

數(shù)字IC 電源電壓、邏輯關(guān)系、噪聲容限等

傳感器 輸入/輸出類型、精度、線性度等

存儲器 電源電壓、存儲容量、最大時鐘頻率、訪問速度、擦寫次數(shù)、接口電路等

CPLD 電源電壓、邏輯單元數(shù)、管腳數(shù)、最大時鐘頻率、接口電路等

MCU或DSP I/O口數(shù)量、片內(nèi)ROM和RAM類型及大小、片上外設(shè)類型及數(shù)量、體積、功耗等

2.2 繪制原理圖

在確定好元器件型號后，就可使用EDA工具軟件繪制電路原理圖。在繪制過程中應(yīng)該注意以下問題：

（1）對于初次使用的元器件，一定要查看元器件手冊，弄清楚其關(guān)鍵參數(shù)、封裝、推薦電路等。

（2）盡量使用或借鑒成熟電路，對于不成熟電路要多測試。

（3）按照信號流向繪制原理圖。對于復(fù)雜電路，可根據(jù)功能模塊分多張sheet繪制，并給出必要的文字說明。

（4）網(wǎng)絡(luò)名稱的命名盡量遵循信號的含義，以增加原理圖的可讀性。

（5）綜合考慮PCB性能和加工的效率選擇電路加工流程。因為少一個工藝流程，可以有效縮短硬件電路的加工時間。加工工藝的優(yōu)選順序為：元器件面單面貼裝元器件面貼、插混裝雙面貼裝元器件面貼插混裝、焊接面貼裝。

（6）原理圖繪制完成后要編譯。這樣可以檢查出很多問題，如缺少網(wǎng)絡(luò)標號、信號源屬性錯誤等。

（7）在原理圖編譯通過后，需要生成網(wǎng)絡(luò)表。這是原理圖到PCB的一個必要環(huán)節(jié)，如果原理圖存在錯誤，網(wǎng)絡(luò)表是無法成功導(dǎo)入PCB中的。

3.PCB設(shè)計

PCB設(shè)計是以電路原理圖為依據(jù)實現(xiàn)硬件電路的功能，此外還應(yīng)滿足可生產(chǎn)性、可測試性、安規(guī)、EMC、EMI等技術(shù)規(guī)范要求，以構(gòu)建產(chǎn)品的工藝、技術(shù)、質(zhì)量和成本優(yōu)勢。

3.1 制作物理邊框

封閉的物理邊框是PCB設(shè)計的基本平臺，對后續(xù)的自動布局和布線起著約束作用。繪制物理邊框時一定要精確，以免出現(xiàn)安裝問題。使用圓弧邊框可以減少應(yīng)力導(dǎo)致PCB板斷裂的現(xiàn)象，也能避免尖腳劃傷人員。

3.2 引入元器件和網(wǎng)絡(luò)

引入元器件和網(wǎng)絡(luò)是將原理圖中的元器件和網(wǎng)絡(luò)等信息引入到物理邊框內(nèi)，為布局和布線做準備。在更新PCB之前，應(yīng)確認原理圖中與PCB關(guān)聯(lián)的所有元器件的封裝庫均可用。

3.3 元器件布局

元器件的布局與布線對產(chǎn)品的壽命、穩(wěn)定性、電磁兼容等都有很大的影響。布局常用的規(guī)則有：

（1）元器件的放置順序。先放置與電路結(jié)構(gòu)有關(guān)的需固定位置的元器件，如電源插座、指示燈、開關(guān)、連接件等，最好將其位置鎖定，以免被誤移動;再放置電路中的特殊元器件，如發(fā)熱元件、大體積元件、IC等;最后放置小元件。

（2）元器件的安放位置。首先應(yīng)考慮特殊元器件的安放位置，例如發(fā)熱元件要盡量靠邊放置以便散熱，且不宜集中放置，并遠離電解電容;去耦電容要盡量靠近IC的電源管腳，并力求與電源和地之間形成的回路最短。其次應(yīng)考慮信號的隔離問題，例如高電壓、大電流的強信號與低電壓、小電流的弱信號應(yīng)完全分開;模擬信號與數(shù)字信號分開;高頻信號與低頻信號分開等。非特殊元器件的布局應(yīng)使總的連線盡可能短，關(guān)鍵信號線最短。結(jié)構(gòu)相同的電路可采用對稱式設(shè)計以提高設(shè)計效率、減小出錯率，并節(jié)省調(diào)試時電路的辨識時間。布局應(yīng)留有足夠的工藝邊，以免干涉PCB板的正常傳送。

（3）元器件的放置方向。在設(shè)計許可的條件下，同類元器件應(yīng)按相同方向排列，相同封裝的元器件等距離放置，以便元件貼裝、焊接、測試和返修。

3.4 電路板布線

合理的布線可以有效減少外部環(huán)境對信號的干擾以及各種內(nèi)部信號之間的相互干擾，提高設(shè)備運行的可靠性，同時也便于查找故障原因和維護工作，提高產(chǎn)品的可用性。布線常用的規(guī)則有：

（1）布線的位置。布線應(yīng)盡量走在焊接面;模擬部分和數(shù)字部分的地和電源應(yīng)分開布線;大電流、高電壓信號與小信號之間應(yīng)注意隔離;盡量少用過孔、跳線;布線也應(yīng)留有足夠的工藝邊。

（2）布線的寬度與長度。除地線外，在同一塊PCB板上導(dǎo)線的寬度應(yīng)盡可能均勻一致，避免突然變粗或變細。電源線和地線的寬度要求可以根據(jù)1mm的線寬最大對應(yīng)1A 的電流來計算，電源和地構(gòu)成的環(huán)路應(yīng)盡量小;由于：

b：線寬，d：厚度，l：長度，因此在可能的條件下電路的連線應(yīng)盡量短，這樣有利于降低線路阻抗，也可減弱由于連線引起的各種干擾效應(yīng)。

（3）布線的角度。布線時應(yīng)避免銳角、直角，宜采用135°或圓角布線。

3.5 工藝文件處理

布線完成后，需要對個別元器件、布線和文字的位置和大小等進行調(diào)整完善，以便進行生產(chǎn)、調(diào)試和維修。然后進行覆銅，推薦采用接地覆銅方式。其次核對網(wǎng)絡(luò)是否與原理圖一致，最后還可使用軟件仿真功能對電路進行調(diào)試。

4.結(jié)論

總之，硬件電路設(shè)計過程中的每一個細節(jié)都可能成為導(dǎo)致設(shè)計成功與失敗的關(guān)鍵。作為電路設(shè)計的硬件工程師，必須努力積累經(jīng)驗，不斷創(chuàng)新，才能設(shè)計出具有推動性的產(chǎn)品。

參考文獻

[1]朱銘鋯.DSP系統(tǒng)硬件設(shè)計（二）――DSP系統(tǒng)硬件原理圖、PCB設(shè)計和系統(tǒng)調(diào)試技巧[J].今日電子，2003（09）.

電源設(shè)計需求范文第2篇

【關(guān)鍵詞】高層建筑；供配電系統(tǒng)；電氣設(shè)計

高層建筑是我國建筑行業(yè)中的典型，也是城市建筑的發(fā)展趨勢，為了提升高層建筑的質(zhì)量水平，需要嚴格控制供配電系統(tǒng)的電氣設(shè)計，規(guī)避供配電系統(tǒng)電氣設(shè)計中潛在的安全風(fēng)險，保護供配電系統(tǒng)的電氣運行。高層建筑非常關(guān)注供配電系統(tǒng)的電氣設(shè)計，積極做好供配電系統(tǒng)的電氣設(shè)計工作，致力于完善高層建筑供配電系統(tǒng)的基礎(chǔ)。

一、高層建筑供配電系統(tǒng)電氣設(shè)計的要求

供配電系統(tǒng)電氣設(shè)計是高層建筑的核心，與高層建筑用電存在直接的關(guān)系。高層建筑與普通建筑不同，其在供配電系統(tǒng)運行中的壓力非常大，而且高層建筑的功能多、負載大，再加上現(xiàn)代高層建筑的多元化發(fā)展，促使供配電系統(tǒng)電氣設(shè)計面臨著嚴峻的挑戰(zhàn)，在高層建筑供配電系統(tǒng)電氣設(shè)計中提出幾點要求，用于規(guī)范電氣設(shè)計。

1、質(zhì)量要求

高層建筑供配電系統(tǒng)電氣設(shè)計的質(zhì)量要求，主要是管控各項設(shè)備的應(yīng)用，尤其是供配電系統(tǒng)的線路，避免線路過長而出現(xiàn)線損，不利于供配電系統(tǒng)的節(jié)能降耗。高層建筑供配電系統(tǒng)電氣設(shè)計在質(zhì)量要求的干預(yù)下，應(yīng)該全面監(jiān)督設(shè)備、裝置及材料的應(yīng)用，審核物資的規(guī)格性能，防止出現(xiàn)質(zhì)量問題。

2、安全可靠性要求

安全可靠性是電氣設(shè)計的根本要求，高層建筑供配電系統(tǒng)的運行壓力大，電力負荷同樣較大，增加了供配電系統(tǒng)的危險性，促使高層電氣供配電系統(tǒng)中潛在很大的安全隱患[1]。高層建筑內(nèi)人員活動量大，必須在供配電電氣設(shè)計遵守安全可靠性的規(guī)定，才能提升供配電系統(tǒng)電氣設(shè)計的安全水平，排除不良的因素影響。

3、易操作要求

高層建筑供配電系統(tǒng)電氣設(shè)計越復(fù)雜，越不能保障安全、穩(wěn)定。根據(jù)供配電系統(tǒng)電氣設(shè)計的方式，簡化設(shè)計操作，為后期供配電系統(tǒng)提供簡易的操作方式。如果供配電系統(tǒng)操作難度大，高層建筑出現(xiàn)電力事故時，就會影響到供配電系統(tǒng)的操作效率，進而影響到了故障維護的時間，引起較大的安全損失。

二、高層建筑供配電系統(tǒng)的電氣設(shè)計分析

高層建筑供配電系統(tǒng)的電氣設(shè)計，最主要的目的是實現(xiàn)科學(xué)的設(shè)計，滿足高層建筑供配電系統(tǒng)的要求。高層建筑施工中，應(yīng)該深入分析供配電系統(tǒng)的運行狀態(tài)，采取合理的電氣設(shè)計方式，提高供配電系統(tǒng)電氣運行的安全水平。

1、電力負荷設(shè)計

電力負荷是高層建筑供配電系統(tǒng)電氣設(shè)計中的主要因素，高層建筑的樓層數(shù)越多，電力負荷的設(shè)計壓力越大，促使供配電系統(tǒng)面臨著嚴重的負荷損失，影響了供配電系統(tǒng)的安全性能[2]。電力負荷設(shè)計需要以高層建筑的實際情況為主，遵循設(shè)計規(guī)范中的要求，高層建筑供配電系統(tǒng)電氣設(shè)計中的電力負荷，可以分為三個等級，按照等級劃分電力負荷，再根據(jù)負荷等級安排電氣回路設(shè)計，在此基礎(chǔ)上完成設(shè)備的選擇，最主要的是控制電源及回路，促使其滿足電力負荷的設(shè)計需求，負荷高層建筑供配電系統(tǒng)的要求。例如：某高層建筑供配電系統(tǒng)電氣設(shè)計中，為了強調(diào)電氣設(shè)計的安全性，針對一級負荷采取獨立設(shè)計的方式，提供單獨的運行電源，緩解高層建筑在電力負荷中的壓力，實現(xiàn)持續(xù)性的供電，而且該建筑設(shè)計的是兩項獨立電源，用于預(yù)防供配電系統(tǒng)故障，提供應(yīng)急供電的條件，針對二級負荷選用負荷分組的設(shè)計方式，提升供配電中斷再恢復(fù)的能力。

2、供電電壓設(shè)計

供電電壓設(shè)計的根本是電力負荷的運行方式，由于供電電壓決定了供配電系統(tǒng)電氣設(shè)計在高層建筑中的效益，所以必須嚴格按照電力負荷等因素的情況，設(shè)計供電電壓。首先在負荷容量較小的位置，利用雙路電源進行供電，達到高層建筑供電電壓的設(shè)計標準，即使在緊急情況下，電源也能提供標準的供電電壓；然后設(shè)計高壓電源，需使用獨立電源，可以選用10kv電源，直接接入控制開關(guān)；最后是低壓電源設(shè)計，應(yīng)該設(shè)計發(fā)電機，供應(yīng)高層建筑中的消防用電，保障低壓電壓供應(yīng)的穩(wěn)定性與可靠性。

3、高壓供配電系統(tǒng)設(shè)計

高層建筑供配電系統(tǒng)中的高壓設(shè)計，對技術(shù)、規(guī)范的要求比較高，綜合考慮高層建筑中高壓供配電的運行方式，設(shè)計安全的高壓供配電系統(tǒng)。例如：某民用高層建筑工程單位，提前分析高層建筑的性質(zhì)，主要在面積、負荷等問題上進行研究，明確高層建筑高壓供配電系統(tǒng)的設(shè)計需求，以此為基礎(chǔ)規(guī)劃變壓器的數(shù)量及配置，在用電負荷相對比較集中的建筑區(qū)域，將變壓器設(shè)計到頂層為主，以免變壓器不能提供額定的高壓電荷[3]。一般情況下，高層建筑供配電系統(tǒng)電氣運行相對比較穩(wěn)定，其在高壓供配電系統(tǒng)設(shè)計中引用雙電源，輔助高壓運行，降低高壓供配電系統(tǒng)的設(shè)計難度，體現(xiàn)高壓設(shè)計的規(guī)范性。

4、低壓供配電系統(tǒng)設(shè)計

低壓供配電系統(tǒng)關(guān)系到高層建筑的日常用電，合理分配供配電系統(tǒng)中的運行電源，以此來提升變壓器的運行，還能保障應(yīng)急用電處理的可靠性。低壓供配電系統(tǒng)設(shè)計較為復(fù)雜，其在設(shè)計過程中既要考慮高層建筑電力負荷的影響，又要分析供配電故障與低壓設(shè)計的關(guān)系，確保低壓供配電系統(tǒng)在不同故障下均能維護供配電系統(tǒng)的安全性，在供配電系統(tǒng)電氣運行中實現(xiàn)高水平的監(jiān)督管理[4]。因為高層建筑供配電系統(tǒng)電氣設(shè)計的綜合性強，其在運行中很容易受到外界因素的干擾而發(fā)生故障，所以在低壓供配電系統(tǒng)設(shè)計時，還要規(guī)劃應(yīng)急電源，如：柴油發(fā)電機，最大范圍的保護高層建筑供配電系統(tǒng)的安全，即使高層建筑供配電系統(tǒng)出現(xiàn)故障，也能快速啟動應(yīng)急電源，持續(xù)供應(yīng)電能，某高層建筑低壓應(yīng)急電源應(yīng)用的案例中表明，應(yīng)急電源可以在15s內(nèi)恢復(fù)供配電，基本不會造成任何影響。

三、高層建筑供配電系統(tǒng)電氣設(shè)計的控制

高層建筑供配電系統(tǒng)電氣設(shè)計中的控制方法，促使供配電系統(tǒng)滿足高層建筑的需求。分析電氣設(shè)計的控制，如：（1）供配電需求控制，高層建筑對電力負荷的需求量大，如：照明需求、空調(diào)需求等，必須合理控制供配電的消耗，才能預(yù)防電力負荷中的損失，維護供配電系統(tǒng)的電氣性能，以免出現(xiàn)高效率的用電環(huán)節(jié)；（2）電氣消防控制，消防是供配電系統(tǒng)的重要部分，考慮工程高度、體量等因素，科學(xué)規(guī)劃消防用電，保護消防用電的安全；（3）電氣設(shè)計中的節(jié)能降耗控制，其為高層建筑供配電系統(tǒng)電氣設(shè)計中的首要原則，積極采取節(jié)能降耗控制，降低供配電系統(tǒng)的線路和負荷損失；（4）防震控制，此項控制可以排除地震對供配電系統(tǒng)的影響，加強供配電系統(tǒng)在高層建筑中的運行力度，達到安全抗震的防護要求，提高供配電系統(tǒng)電氣設(shè)計在高層建筑中的經(jīng)濟效益，維護高層建筑供配電的安全性。

結(jié)束語：

高層建筑電氣設(shè)計關(guān)系到供配電系統(tǒng)的穩(wěn)定性，有利于提升高層建筑的供配電水平，而且在電氣設(shè)計的干預(yù)下，高層建筑的供配電運行達到節(jié)能降耗的標準，符合現(xiàn)代建筑行業(yè)的根本要求，體現(xiàn)供配電系統(tǒng)電氣設(shè)計的優(yōu)勢。高層建筑施工企業(yè)按照供配電系統(tǒng)電氣設(shè)計的要求，落實相關(guān)的電氣設(shè)計方法，同時利用設(shè)計控制的方法，優(yōu)化供配電系統(tǒng)的電氣運行。

參考文獻：

[1] 饒基賢.高層建筑供配電系統(tǒng)的設(shè)計[J].科技資訊，2008，28：240.

[2] 張東方.高層建筑供配電系統(tǒng)的設(shè)計[J].科技致富向?qū)В?012，15：248.

電源設(shè)計需求范文第3篇

電動汽車在低速行駛時，由于接近靜音，使一些聽力受損者、視力障礙者及老年人、兒童等特殊人群來說，難以意識到汽車的接近，可能導(dǎo)致交通事故的發(fā)生。美國、日本、歐洲和中國等國家都制定了相關(guān)標準和正在建立相應(yīng)法律法規(guī)來保障行人安全，臨近車輛行人警示聲音系統(tǒng)（Approaching Vehicle Sound forPedestrians，簡稱VSP）在這種情況下應(yīng)運而生，該系統(tǒng)在實際應(yīng)用中對行人發(fā)出警示聲音信號，有效地保障了盲人、老人、兒童或相關(guān)人群的安全。本文介紹了一種基于STM8的臨近車輛行人警示聲音系統(tǒng)的設(shè)計實現(xiàn)方案。

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成及工作原理

臨近車輛行人警示聲音系統(tǒng)主要由控制器和喇叭組件兩部分構(gòu)成，如圖l所示。

臨近車輛行人警示聲音系統(tǒng)讀取VCU發(fā)出的脈沖信號，通過計算占空比，判斷出車輛的前行、倒車和充電狀態(tài)，依據(jù)狀態(tài)，通過喇叭組件，發(fā)出相應(yīng)的特定頻率的聲音。其中，前行狀態(tài)下，在低速0-30km/H范圍內(nèi)，按5km一個區(qū)間進行細分，發(fā)出相應(yīng)的頻率逐漸升高或降低的聲音。

臨近車輛行人警示聲音系統(tǒng)硬件設(shè)計

臨近車輛行人警示聲音系統(tǒng)硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示。

1 電源模塊

VSP系統(tǒng)供電為12V汽車電源，而汽車電磁環(huán)境比較惡劣，要保證系統(tǒng)的穩(wěn)定工作，必須對進入系統(tǒng)的電源加以嚴格處理。在電源模塊中，以二極管實現(xiàn)防反接保護，通過浪涌保護、濾波處理，抑制脈沖干擾、濾除噪聲，最終由DC-DC處理完成實際所需類型的電源轉(zhuǎn)換。電源模塊設(shè)計如圖3所示。

2 控制器模塊

采用ST的單片機STM8S105C6T6，該單片機具有強大的控制功能：16MHz高級STM8內(nèi)核，具有3級流水線的哈佛結(jié)構(gòu)；多達2k字節(jié)的RAM；多達32k字節(jié)的Flash，lOk次擦寫后在55℃環(huán)境下數(shù)據(jù)可保存20年；多達IKB真正的數(shù)據(jù)EEPROM，可達30萬次擦寫；靈活的時鐘控制，有4個主時鐘源；電源管理支持低功耗模式（等待、活躍停機、停機），且外設(shè)的時鐘可單獨關(guān)閉；永遠打開的低功耗上電和掉電復(fù)位；32個中斷的嵌套中斷控制器，6個外部中斷向量，最多37個外部中斷；16位的通用定時器及高級控制定時器；UART、SPI、I2C等通信接口。如此強大的功能特點，使硬件電路開銷得以減少，產(chǎn)品開發(fā)周期得以縮短，從而降低系統(tǒng)開發(fā)成本，產(chǎn)品性能也更能滿足汽車電子產(chǎn)品的行業(yè)要求。

3 語音芯片

本設(shè)計中選用廣州九芯的NV080C語音芯片，其功能特點為：靈活的多種按鍵操作模式以及電平輸出方式供選擇（邊沿按鍵觸發(fā)、電平觸發(fā)、隨機按鍵播放、順序按鍵播放）；簡單方便的一線MCU串口控制方式，用戶主控MCU可控制任意段語音的觸發(fā)播放及停止；語音時長為20秒、40秒、80秒、180秒；內(nèi)置一組PWM輸出器可直推0.5W喇叭，支持13b的DAC輸出，可外接模擬功放；靈活的放音操作，通過組合可節(jié)省語音空間，最多可播放220個語音組合；內(nèi)置LVR自復(fù)位電路，保證芯片正常工作；DIP8，SOP8，以及COB三種封裝可供選擇，使用方便，應(yīng)用靈活；支持和弦MIDI播放，音質(zhì)優(yōu)美；電路簡單，僅需一耦合電容；工作電壓范圍：2-5.5V；靜態(tài)電流小于2μA?？傮w而言，該款語音芯片具有成本低，性能穩(wěn)定，音質(zhì)高，控制方便，電路簡單等諸多顯著優(yōu)點，滿足產(chǎn)品設(shè)計需求。

4 喇叭組件

喇叭按結(jié)構(gòu)可分為內(nèi)磁式喇叭和外磁式喇叭。內(nèi)磁式，多采用雙磁體全對稱屏蔽磁路系統(tǒng)，即在揚聲器原來的磁鋼之上再加裝一塊磁體，其極性與主磁全的極性相反，但直徑和厚度往往比主磁體小，同時在揚聲器磁體周圍加一層防磁屏蔽鐵罩；外磁式，采用單塊磁體，沒有防磁屏蔽鐵罩，背后可以看到一圈黑色的磁鐵。內(nèi)磁式，受外磁場干擾較小，磁路短，鐵磁材料少，重量輕，但難以形成很強的磁場，在可動線圈和游絲相同時，靈敏度較低；外磁式，鐵磁材料用的較多，較重，易受外磁場干擾（但可加屏蔽以消除干擾），靈敏度較高。根據(jù)系統(tǒng)實際的功能需求，選用慈溪鴻昌的S24-I型外磁喇叭組件，其具備以下性能指標：額定功率：≤8W；工作溫度范圍：-40℃～85℃；存儲溫度范圍：-40℃～95℃；相對濕度：30%-95%RH；聲強級：20dB- 80dB；防護等級：IP56。相對于外磁式，該款內(nèi)磁式喇叭組件成本低，且在性能上很好的滿足了汽車級電子產(chǎn)品的裝車要求。

臨近車輛行人警示聲音系統(tǒng)軟件設(shè)計

本系統(tǒng)的軟件開發(fā)環(huán)境為FreescalcCodeWarrior Development Studiofor S12（X） V5.0，其版本控制工具為SVN，采用的軟件架構(gòu)如圖4所示。

軟件架構(gòu)為典型的前后臺式，采用模塊化設(shè)計，將系統(tǒng)功能劃分成多個子模塊并設(shè)置對應(yīng)的狀態(tài)機。系統(tǒng)初始化完成后進入主循環(huán)，各狀態(tài)機依據(jù)自身位置次序獲得CPU時間循環(huán)運行。

軟件組成分Bootloader和主程序兩部分。其中Bootloader功能為：上電啟動，負責(zé)用戶配置交互、引導(dǎo)主程序；主程序功能為：由Bootloadei引導(dǎo)成功后啟動，實現(xiàn)系統(tǒng)功能。系統(tǒng)軟件流程如圖5所示。

電源設(shè)計需求范文第4篇

這些端口的輸出可以用作LED驅(qū)動器，并可提供閃爍和PWM亮度控制功能。該系列產(chǎn)品將18個擴展端口集成在4mm2的薄型QFN封裝內(nèi)，而10端口擴展器則采用尺寸更小的3mm2薄型QFN封裝。由于蜂窩電話、PDA、膝上型電腦需要將監(jiān)視和控制功能集中在一個很小的區(qū)域內(nèi)，設(shè)計人員沒有足夠的空間從主ASIC引出一簇I／O口線，因而只有引出兩條線作為I2C總線，這就需要小尺寸、功耗極低的端口擴展芯片，而且要求這種芯片非常便宜，并具有極高的可靠性，同時還要易于使用。此外，還要占用極少的處理器資源。

1設(shè)計需求

Maxim的設(shè)計工程師經(jīng)過潛心研究，開發(fā)出了一系列的模塊。由于每種器件都已針對具體的應(yīng)用環(huán)境進行了優(yōu)化，因此，這些器件在－40～＋125℃的汽車級溫度范圍內(nèi)可保持在1．2μA（典型值）和3．6μA（最大值）以內(nèi)的靜態(tài)電流。這些產(chǎn)品可工作在2V～＋3．6V電源電壓下，同時支持熱插拔。所有器件引腳（電源引腳除外）在關(guān)斷模式下保持高阻狀態(tài)，能夠承受至少6V的電壓，無論芯片是否加電，I／O端口和串口都可以處在帶電模式，因而非常適合熱插拔應(yīng)用。

圖1

2PWM亮度控制

MAX6964－5、MAX7313－6系列產(chǎn)品包括LED亮度控制和閃爍控制，可驅(qū)動8至18個LED，芯片集成了240級脈寬調(diào)制（PWM）亮度控制電路，適用于RGBLED的驅(qū)動或白色LED的調(diào)光。每個端口都具有I／O能力，并具有可選的中斷輸出（INT），當(dāng)檢測到有跳變發(fā)生時，器件會發(fā)出中斷信號。所有端口輸出都可以吸收50mA電流，足以驅(qū)動絕大多數(shù)LED。對于更大電流的LED（如用于相機閃光燈的白色LED），可以通過并聯(lián)端口驅(qū)動。任何端口均可設(shè)置為靜態(tài)邏輯電平（如邏輯輸出）或脈沖寬度調(diào)制（PWM）輸出，從而方便地調(diào)節(jié)LED負載的平均電流（亮度）。

內(nèi)部32kHz振蕩器產(chǎn)生PWM時序，這樣，PWM亮度控制可以按照各輸出端口逐個使能，以提供任意組合的PWMLED驅(qū)動，而無故障邏輯輸出。當(dāng)沒有I／O端口為LED提供PWM信號時，內(nèi)部振蕩器將自動關(guān)閉，這樣可使工作電流降至最小。

PWM時序圖如圖1所示。PWM亮度控制采用4比特主控制位和4比特端口獨立控制位，主控制位可提供16級全局亮度控制，并可作用在所有PWM使能的輸出端口。主控制位通常將最大脈沖寬度設(shè)置為PWM周期的1／15至15／15，以限制所有PWM輸出對應(yīng)的最大亮度。獨立設(shè)置位由每路輸出的另外4比特碼組成，調(diào)節(jié)范圍為主控窗口的1／16～15／16。如果應(yīng)用時，各輸出端口需要相同的PWM設(shè)置，那么，可利用一個全局PWM來控制，這樣，只需對一個寄存器進行寫操作即可調(diào)節(jié)LED的亮度，調(diào)節(jié)級數(shù)為240，這樣，可簡化控制軟件的設(shè)計。

電源設(shè)計需求范文第5篇

關(guān)鍵詞:射頻技術(shù) 芯片功能 系統(tǒng)構(gòu)成 功能實現(xiàn)

中圖分類號:TN91 文獻標識碼:A 文章編號:1672-3791(2011)09(a)-0013-01

1 射頻技術(shù)與應(yīng)用芯片概述

通信技術(shù)的快速發(fā)展和普及,使數(shù)據(jù)傳輸問題成為了一個重要的基礎(chǔ)性課題。當(dāng)今年有線傳輸為基礎(chǔ)的通信技術(shù)仍然是市場的主流,其在空間區(qū)域上布線的局限性成成為了限制其進一步拓展的客觀困難,而采用無線技術(shù)就可以在某種條件下克服此種局限。在實現(xiàn)無線通信的時候,成品的芯片作為通信核心,可以大幅度降低后期維護的難度。因此在無線通信的領(lǐng)域,采用成本射頻芯片作為通信系統(tǒng)的核心,就是為了解決此類問題。在同類型產(chǎn)品中,NRF24L01芯片的性價比較高,以其為核心配合簡單的電路就可以有效的提高無線通信的質(zhì)量和效果。再加上單機片的配合,就可以完成特定范圍內(nèi)的無線通信需求。

NRF24L01芯片是具有2.4GHz的內(nèi)嵌有通信協(xié)議引擎功能的射頻收發(fā)芯片。通過SPI結(jié)對對內(nèi)部的儲存器進程操作,可以在無線狀態(tài)下實現(xiàn)最大2Mb/s的數(shù)據(jù)傳輸。此芯片的主要特征是具有GFSK調(diào)制技術(shù);126RF頻道可以滿足多點通信設(shè)計需求;大速率的無線數(shù)據(jù)傳輸可達1～2Mb/s;硬件可以完成CRC檢錯和對點通信地址的全面控制;工作中可以利用編程發(fā)送0dBm、-6dBm、-12dBm;利用軟件控制芯片的地址,確保通信的地址是雙方認可,保證安全;接收方采用通道過濾器實現(xiàn)增益功能;主機接口設(shè)計為4根SPI接口線路,極限傳輸速率為8Mb/s,具有32字節(jié)的TX和RX的FIFO寄存器3個,容抗輸入為5V。在此芯片條件下,硬件設(shè)計的時候應(yīng)注意在SPI接口與單機片的P0引腳相連接需要10kΩ的電阻,其余接口則不用此設(shè)置。VCC引腳的電壓在1.9V～3.6V之間,超出這個范圍就會燒毀模塊,常用的電壓為3.3V。

2 射頻支持下無線通信系統(tǒng)設(shè)計

設(shè)計通信系統(tǒng)時,所以需要的目標就是在一個特定范圍內(nèi)構(gòu)建一個小型的無線網(wǎng)絡(luò),并針對制定范圍,如:10m內(nèi),完成指定的數(shù)據(jù)傳輸功能。此時需要的硬件就設(shè)計到了射頻芯片NRF24L01和與之相配合的硬件。系統(tǒng)從硬件的角度看,包括了射頻裝置、單機片控制裝置、電源裝置等。

系統(tǒng)的射頻電路是有射頻芯片和輔助元件構(gòu)成。其中NRF24l01芯片采用的電源采用的是標準的電路設(shè)計,C6、C7為耦合電容。天線部分改變了原有的參考設(shè)計,變鞭型為倒F型,這是因為鞭型天線占有的空間大,而目前無線通訊經(jīng)常采用的是倒F型,節(jié)約了空間。同時此種天線的結(jié)構(gòu)緊密、帶寬合理、壽命長,功率吸收更小。在匹配網(wǎng)絡(luò)中由L1,L2,L3L4,C8,C9,C18,C19,C21和C22構(gòu)成。為了降低成本設(shè)計采用了Cc＝12pF,ESR

在處理芯片方面采用了射頻芯片相配合的51單機片。此種芯片的功耗較低,性能高,為8位CMOS單片機。內(nèi)部包括了16KB Flash ROM,RAM字節(jié)1280,8位數(shù)據(jù)總線,I/O端串行端口為4個,I/O線32條,定時/計數(shù)器3個均為16位,中斷源9個。另外戲弄振蕩器和時鐘電路的工作頻率為40MHz,工作電壓在2.7V～5.5V之間,常用的供電電壓為5V。在設(shè)計中單機片的電源由特定的電源提供,如:MAX708,電源的作用是為單機片提供復(fù)位信號,減少微處理器系統(tǒng)中實現(xiàn)控制電壓和電池功能的元件數(shù)量。電源和獨立的ICs或者離散元件相比可以有效提供系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。如MAX708使用一個有效的電平來代替定時器。當(dāng)供電電源低于設(shè)定標準時,就會產(chǎn)生一個脈沖信號,復(fù)位脈寬為200ms。此時發(fā)光二極管就進入工作狀態(tài)。利用二極管的數(shù)量和設(shè)置可以顯示不同的系統(tǒng)狀況方便調(diào)解。

整個系統(tǒng)的外部電源是由電源、穩(wěn)壓器和控制元件組成。這個部分的設(shè)計主要是根據(jù)前面采用的芯片的型號來進行組合和設(shè)計。如采用LM1117為設(shè)計核心,就需要按照其要求對電源設(shè)計和配置。在設(shè)計輸出電壓為3.3V時,通常不需要對其進行外接電容設(shè)計,如果在設(shè)計中需要一定長度的連線則需要對設(shè)計進行修正,可以采用增加電容的方式來改變瞬間響應(yīng)的效果,主要功能是儲存能量和濾波。

另外,在系統(tǒng)需要與計算機進行連接的時候,應(yīng)當(dāng)注意以下設(shè)計細節(jié)。在單片機通信電路與單片機通信電路完成通信的時候,則可以按照單純的硬件電路連接,不同的是在軟件設(shè)計的時候應(yīng)當(dāng)在不同的通信端口設(shè)計不同的通信地址,以此來識別每個不同的通信端口。如果單片機要與計算機向連接,或者與有COM端口的設(shè)備相連接則需要一個轉(zhuǎn)接的電路來完成。在設(shè)計的時候,主要是應(yīng)當(dāng)保證電平的匹配和編程的邏輯順序,這樣才能不會出現(xiàn)傳輸通信地址的錯誤,保證傳輸?shù)臏蚀_完成。

3 基于射頻的無線通信系統(tǒng)功能實現(xiàn)

在實際工作中,利用NRF24l01完成收發(fā)信息的模式有兩種,一種為ShockBurst收發(fā)模式,一種為直接收發(fā)模式。在Shock Burst模式下,利用芯片內(nèi)的先入先出的堆棧功能,數(shù)據(jù)低速通過為控制器,完成輸入,但是在發(fā)送端則完成的是高速發(fā)射,這樣就實現(xiàn)了節(jié)能。所以此種發(fā)射模式可以利用低速微控制器來獲得高速發(fā)射數(shù)據(jù)的頻率。與射頻協(xié)議相關(guān)聯(lián)的高速信號在處理芯片內(nèi)進行處理。此種傳輸模式的有這樣幾個好處,節(jié)能效果較好;系統(tǒng)運行費用較低,采用低速處理器也可實現(xiàn)發(fā)射要求;數(shù)據(jù)在空間滯留的時間短,提高了抗干擾的能力。因此在實際的應(yīng)用中可以采用ShockBurst技術(shù),同時也可以減小整個系統(tǒng)在工作時的平均電流。在此種模式下,芯片自動處理字頭和CRC校驗碼。在接收數(shù)據(jù)的時候就將字頭和校驗碼移去。在發(fā)送數(shù)據(jù)的時候就自動添加,當(dāng)發(fā)送完畢后,數(shù)據(jù)準備還引腳同時微處理器,發(fā)送的過程就此結(jié)束。

4 結(jié)語

利用射頻芯片的優(yōu)勢可以完成在一定范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)采集和通信,尤其是在NRF24l01芯片度的支持下,組成的無線通信系統(tǒng)可以在ShockBurst模式的支持下,完成數(shù)據(jù)的傳輸,并通過系統(tǒng)的擴展實現(xiàn)更加復(fù)雜的功能。

參考文獻

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[2] 黃麗婷,施國坤.基于射頻芯片與單片機的無線通信系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[J].微處理機,2010(3).