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    礦用金屬探測儀系統主控芯片的選擇與電路設計
    - 2022-03-15-

      一、主控芯片選擇:

      主控芯片在礦用金屬探測儀系統中起到關鍵的作用,它起到連接其他功能模塊的作用。因此,選擇內部具有運算器、控制器、存儲器、輸入輸出設備的單片機作為本文的主控芯片。隨著電子技術的發展以及應用的越來越廣泛,各種單片機的出現,目前32.位的單片機憑借其較高的性價比以及性能優點在工業控制中的應用尤為廣泛。本文設計的信號處理板的主控芯片需要接收信號探測板中的信號以及需要對接收到的信號進行信號探測算法處理,并將處理后的數據上傳到云服務器中的數據庫中。

      為了保持整個金屬探測儀系統的穩定性以及牢靠性,主控芯片選擇的為意法半導體公司的STM32FI03C8T6單片機。該單片機采用的是ARM公司的Cortex-M3內核的32位的處理芯片。該芯片的主要特性為∶采用48引腳的封裝,工作的溫度在-40℃~85℃,供電的電壓范圍為2.0~3.6V,擁有64KB,在串口方面有3個USART的串行通信接口,36個I/O接口,2個12位ADC采樣接口。

      二、主控電路設計:

      單片機作為礦用金屬探測儀信號處理板的關鍵控制器。單片機的外圍電路包括電源電路、時鐘電路、復位電路、SWD下載調試電路、BOOT啟動選擇電路。

     ?。?)電源電路;根據數據手冊顯示,供電的電壓范圍為2.0~3.6V,本文所提供的輸入電壓為3.3V。通過電源芯片AMS1117輸入電壓轉化為3.3V,該電源芯片較多可以提供1A的電流,足以能夠讓單片機使用。

     ?。?)時鐘電路∶在STM32單片機的系統總共有HSE高速外部時鐘、HSI高速內部時鐘、LSI低速內部時鐘、PLL鎖相環倍頻輸出、LSE低速外部時鐘五個時鐘源。

     ?。?)復位電路∶上電復位、看門狗復位、人工按鍵復位。STM32單片機復位信號為低電平,復位信號低電平所持續的時間需在20us以上。本文采用的是上電復位∶采用10K電陽和0.1uF電容完成復位。

      當礦用金屬探測儀系統上電時,電容的兩端電路緩慢上升,單片機的復位腳為低電平,在電容兩端一直為低電平時,此時單片機處于復位。當單片機進入初始化的狀態后,電容的兩端電壓將會不斷升高,單片機復位端口的電壓達到單片機正常供電電壓值即3.3V時,電容充電過程停止,復位結束。

     ?。?)SWD下載調試電路∶程序下載調試的方法包括SWD和JTAG兩種模式。SWD方式單片機僅需引出時鐘線SWCLK和數據線SWDIO即可完成所有功能,不但節省了I/O口,對電路板的空間要求更少,也減少了JATG所需要的牛角座,減少成本。本系統將采用SWD模式來下載和調試。

     ?。?)BOOT啟動選擇電路。通過BOOTO和BOOT1決定啟動模式。礦用金屬探測儀系統采用模式一啟動,這是正常模式。將BOOTO引腳接低電平(或接地);單片機就會從FLASH來啟動單片機,啟動地址為0X00000000。

    礦用金屬探測儀系統主控芯片的選擇與電路設計

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