Описание и состав функциональной схемы

       На начальном этапе проектирования необходимо разработать       функциональную схему микроконтроллера со всеми внешними устройствами.

       На рисунке 5.1.1 изображена функциональная схема микропроцессорной системы управления.

Рисунок 5.1.1 – Функциональная схема микропроцессорной системы управления электроприводом механизма передвижения тележки крана.

        

Система управления включает в себя следующие компоненты:

1. Микроконтроллер 32х – разрядный со 128 Кбайт Flash-памятью программ.

2. 5-канальный 10-разрядный АЦП с интерфейсом SPI

3. 3 семисегментных индикатора подключённых через драйвер индикации с интерфейсом SPI.

4. Клавиатура на 8 клавиш.

5. Интерфейс для связи с дополнительными внешними устройствами USB.

6. Внешнюю SD-память подключаемую через интерфейс SDIO.

7. Схемы управления ключами силового преобразователя.

8. Внешние прерывания (2) линии, подключаемые к прерыванию микроконтроллера и 2 свободным линиям.

9. Таким образом, необходим МК, имеющий в своём составе SPI,USB и SDIO интерфейсы, 5 входов внешних прерываний.

 

Описание и состав принципиальной схемы

Описание основных блоков устройства и обоснование выбора элементной базы, а также общее описание функционирования.

Предъявляемым требованиям удовлетворяет микроконтроллер STM32F103ZF.

 

Микроконтроллер STM32F103ZF

Для выполнения задания был выбран микроконтроллер STM32F103ZF, так как он имеет требуемое количество портов ввода-вывода и необходимые периферийные модули, среди которых: модуль последовательного периферийного интерфейса SPI для получения данных от АЦП, модуль внешних прерываний, модуль интерфейса для работы с SD-картой памяти, модуль интерфейса USB, модули таймеров для опроса клавиатуры и управления схемой силового преобразователя.

Особенности микроконтроллера STM32F103ZF:

- 32-разрядный процессор ARM Cortex-M3 с максимальной частотой 120МГц;

- 768 кбайт флеш-памяти, 96 Кбайт SRAM;

- Доступны интерфейсы, SPI (3шт.), SDIO и др.

-10-разрядный АЦП на 5 каналов;

- 16 каналов DMA;

- 14 16-разрядных таймеров;

Расположение выводов МК в корпусе LQFP144 представлено на рисунке 5.2.1.1

Рисунок 5.2.1.1 – Расположение выводов микроконтроллера

Для тактирования микроконтроллера используется кварцевый резонатор НС-49SM

16 МГц, подключаемый к выводам OSC_IN и OSC_OUT, и конденсаторы емкостью 15 пФ, согласно рекомендации производителя. Конденсаторы, подключенные к выводам кварцевого резонатора, определяют скорость выхода на рабочий режим, устойчивость генератора к помехам и ток потребления. Согласно рекомендации производителя выбраны конденсаторы ёмкостью 15пФ.

На рисунке 5.2.1.2 показан стандартный способ подключения кварцевого резонатора к микроконтроллеру, описанный в datasheet к контроллеру.

Рисунок 5.2.1.2 – Стандартная схема подключения кварцевого резонатора