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基于STM32F103RCT6_ULN2003_VS1053B音乐播放的眼部理疗仪控制器电路设计方案

来源:
2020-04-22
类别:健康医疗
eye 115
文章创建人 拍明

原标题:眼部理疗仪控制器_STM32_ULN2003_VS1053B音乐播放

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  核心处理器:STM32F103RCT6

  支持5V直流电机驱动、5V气阀驱动、震动电机驱动;

  支持USB通信接口;

  支持外挂16M Flash,用以存放音频文件;

  支持IIC通信的段码液晶屏驱动;

  支持32Ω 0.5W喇叭,音频播放;

  支持一键开关机;

【STM32F103RCT6】

  Mainstream Performance line, ARM Cortex-M3 MCU with 256 Kbytes Flash, 72 MHz CPU, motor control, USB and CAN

  The STM32F103xC, STM32F103xD and STM32F103xE performance line family incorporates the high-performance ARM® Cortex®-M3 32-bit RISC core operating at a 72 MHz frequency, high-speed embedded memories (Flash memory up to 512 Kbytes and SRAM up to 64 Kbytes), and an extensive range of enhanced I/Os and peripherals connected to two APB buses. All devices offer three 12-bit ADCs, four general-purpose 16-bit timers plus two PWM timers, as well as standard and advanced communication interfaces: up to two I2Cs, three SPIs, two I2Ss, one SDIO, five USARTs, an USB and a CAN.

  The STM32F103xC/D/E high-density performance line family operates in the –40 to +105 °C temperature range, from a 2.0 to 3.6 V power supply. A comprehensive set of power-saving mode allows the design of low-power applications.

  These features make the STM32F103xC/D/E high-density performance line microcontroller family suitable for a wide range of applications such as motor drives, application control, medical and handheld equipment, PC and gaming peripherals, GPS platforms, industrial applications, PLCs, inverters, printers, scanners, alarm systems video intercom, and HVAC.

  主要特性

  Core: ARM® 32-bit Cortex®-M3 CPU

  72 MHz maximum frequency, 1.25 DMIPS/MHz (Dhrystone 2.1) performance at 0 wait state memory access

  Single-cycle multiplication and hardware division

  Memories

  256 to 512 Kbytes of Flash memory

  up to 64 Kbytes of SRAM

  Flexible static memory controller with 4 Chip Select. Supports Compact Flash, SRAM, PSRAM, NOR and NAND memories

  LCD parallel interface, 8080/6800 modes

  Clock, reset and supply management

  2.0 to 3.6 V application supply and I/Os

  POR, PDR, and programmable voltage detector (PVD)

  4-to-16 MHz crystal oscillator

  Internal 8 MHz factory-trimmed RC

  Internal 40 kHz RC with calibration

  32 kHz oscillator for RTC with calibration

  Low power

  Sleep, Stop and Standby modes

  VBAT supply for RTC and backup registers

  3 × 12-bit, 1 μs A/D converters (up to 21 channels)

  Conversion range: 0 to 3.6 V

  Triple-sample and hold capability

  Temperature sensor

  2 × 12-bit D/A converters

  DMA: 12-channel DMA controller

  Supported peripherals: timers, ADCs, DAC, SDIO, I2Ss, SPIs, I2Cs and USARTs

  Debug mode

  Serial wire debug (SWD) & JTAG interfaces

  Cortex®-M3 Embedded Trace Macrocell™

  Up to 112 fast I/O ports

  51/80/112 I/Os, all mappable on 16 external interrupt vectors and almost all 5 V-tolerant

  Up to 11 timers

  Up to four 16-bit timers, each with up to 4 IC/OC/PWM or pulse counter and quadrature (incremental) encoder input

  2 × 16-bit motor control PWM timers with dead-time generation and emergency stop

  2 × watchdog timers (Independent and Window)

  SysTick timer: a 24-bit downcounter

  2 × 16-bit basic timers to drive the DAC

  Up to 13 communication interfaces

  Up to 2 × I2C interfaces (SMBus/PMBus)

  Up to 5 USARTs (ISO 7816 interface, LIN, IrDA capability, modem control)

  Up to 3 SPIs (18 Mbit/s), 2 with I2S interface multiplexed

  CAN interface (2.0B Active)

  USB 2.0 full speed interface

  SDIO interface

  CRC calculation unit, 96-bit unique ID

  ECOPACK® packages

  STM32F103RCT6电路原理图

STM32F103RCT6电路原理图.png

  STM32F103RCT6是一种嵌入式-微控制器的集成电路(IC),芯体尺寸是32位,速度是72MHz,程序存储器容量是256KB,程序存储器类型是FLASH,RAM容量是48K。

  基本参数:

  系列:STM32

  芯体尺寸:32-位

  速度:72MHz

  连通性:CAN,I2C,IrDA,LIN,SPI,UART/USART,USB

  外围设备:DMA,电机控制PWM,PDR,POR,PVD,PWM,温度传感器,WDT,晶振

  输入/输出数:51

  程序存储器容量:256KB

  程序存储器类型:FLASH

  RAM容量:48K

  电压-电源(Vcc/Vdd):2 V ~ 3.6 V

  振荡器型:内部

  工作温度:-40°C ~ 85°C

  封装/外壳:64-LQFP

  包装:托盘

  ULN2003

  ULN2003是高耐压、大电流复合晶体管阵列,由七个硅NPN 复合晶体管组成,每一对达林顿都串联一个2.7K 的基极电阻,在5V 的工作电压下它能与TTL 和CMOS 电路直接相连,可以直接处理原先需要标准逻辑缓冲器来处理的数据。

  特点

  该电路的特点如下:

  ULN2003 的每一对达林顿都串联一个2.7K 的基极电阻,在5V 的工作电压下它能与TTL 和CMOS 电路

  直接相连,可以直接处理原先需要标准逻辑缓冲器来处理的数据。

  ULN2003 工作电压高,工作电流大,灌电流可达500mA,并且能够在关态时承受50V 的电压,输出还

  可以在高负载电流并行运行。

  ULN2003 采用DIP—16 或SOP—16 塑料封装。

  方框图

  

封装外形图

  封装外形图

  ULN2003内部还集成了一个消线圈反电动势的二极管,可用来驱动继电器。它是双列16脚封装,NPN晶体管矩阵,最大驱动电压=50V,电流=500mA,输入电压=5V,适用于TTL COMS,由达林顿管组成驱动电路。 ULN是集成达林顿管IC,内部还集成了一个消线圈反电动势的二极管,它的输出端允许通过电流为200mA,饱和压降VCE 约1V左右,耐压BVCEO 约为36V。用户输出口的外接负载可根据以上参数估算。采用集电极开路输出,输出电流大,故可直接驱动继电器或固体继电器,也可直接驱动低压灯泡。通常单片机驱动ULN2003时,上拉2K的电阻较为合适,同时,COM引脚应该悬空或接电源。

  ULN2003是一个非门电路,包含7个单元,单独每个单元驱动电流最大可达500mA,9脚可以悬空。

  比如1脚输入,16脚输出,你的非感性负载(灯泡、电阻、电容等)接在VCC与16脚之间,不用9脚。

  若接感性负载(电机、电感等),在原来的电路基础上把第9脚接到负载的电源正极即可。(不接电路也能工作,不过会有一定几率损坏芯片)

  作用

  ULN2003是大电流驱动阵列,多用于单片机、智能仪表、PLC

  

ULN2003芯片引脚图

  ULN2003芯片引脚图

  、数字量输出卡等控制电路中。可直接驱动继电器等负载。

  输入5VTTL电平,输出可达500mA/50V。

  ULN2003是高耐压、大电流达林顿系列,由七个硅NPN达林顿管组成。 该电路的特点如下: ULN2003的每一对达林顿都串联一个2.7K的基极电阻,在5V的工作电压下它能与TTL和CMOS电路 直接相连,可以直接处理原先需要标准逻辑缓冲器来处理的数据。

  ULN2003 是高压大电流达林顿晶体管阵列系列产品,具有电流增益高、工作电压高、温度范围宽、带负载能力强等特点,适应于各类要求高速大功率驱动的系统。

  引脚介绍编辑

  引脚1:CPU脉冲输入端,端口对应一个信号输出端。

  引脚2:CPU脉冲输入端。

  引脚3:CPU脉冲输入端。

  引脚4:CPU脉冲输入端。

  引脚5:CPU脉冲输入端。

  引脚6:CPU脉冲输入端。

  引脚7:CPU脉冲输入端。

  引脚8:接地。

  引脚9:该脚是内部7个续流二极管负极的公共端,各二极管的正极分别接各达林顿管的集电极。用于感性负载时,该脚接负载电源正极,实现续流作用。如果该脚接地,实际上就是达林顿管的集电极对地接通。

  引脚10:脉冲信号输出端,对应7脚信号输入端。

  参考电路接法

  参考电路接法

  引脚11:脉冲信号输出端,对应6脚信号输入端。

  引脚12:脉冲信号输出端,对应5脚信号输入端。

  引脚13:脉冲信号输出端,对应4脚信号输入端。

  引脚14:脉冲信号输出端,对应3脚信号输入端。

  引脚15:脉冲信号输出端,对应2脚信号输入端。

  引脚16:脉冲信号输出端,对应1脚信号输入端。

  常见问题编辑

  ULN2003驱动器输出端的二极管作用

  ULN2003的输出端可达500mA/50V.

  输出端的二极管学名续流二极管,英文freewheel diode。

  如果ULN2003的达林顿管输入端输入低电平使其截止,其驱动的元件是感性元件,则电流不能突变,此时会产生一个高压;如果没有二极管,达林顿管会被击穿,所以这个二极管主要起保护作用。

  由于ULN2003是集电极开路输出,为了让这个二极管起到续流作用,必须将COM引脚(pin9)接在负载的供电电源上,只有这样才能够形成续流回路。

  VS1053B

  VS1053b 是单片Ogg Vorbis/MP3/AAC/WMA/MIDI音频解码器,及IMA ADPCM 编码器和用户加载的Ogg Vorbis编码器。它包含了一个高性能、有专利的低功耗DSP 处理器内核VS_DSP4、工作数据存储器、供用户应用程序和任何固化解码器一起运行的16 KiB 指令RAM 及0.5KiB 多的数据RAM、串行的控制和输入数据接口、最多8 个可用的通用I/O引脚、一个UART、并有一个优质的可变采样率立体声ADC(“咪”、“线路”、“线路+咪”或“线路*2”)和立体声DAC、和跟随的一个耳机功放及一个公共电压缓冲器。

  

  特性

  ● Ogg Vorbis 解码;MPEG 1 & 2 音频阶层III (CBR +VBR +ABR);阶层 I 和 II 可选;MPEG4/2 AAC‐LC(+PNS),HE‐AAC V2 (级别3) (SBR + PS);WMA 4.0/4.1/7/8/9 所有特性注1 (profiles)(5‐384kbps);

  WAV (PCM + IMA ADPCM);通用 MIDI 1 / SP‐MIDI 格式0 的文件

  ● 用软件插件进行Ogg Vorbis 编码(2007 第四季可用)

  ●“咪/线路”的输入信号可实现IMA ADPCM 编码 (立体声)

  ● 支持MP3 和WAV 的数据流

  ● EarSpeaker 空间效果注 2 处理

  ● 低音和高音控制

  ● 只用一个单独的12..13MHz时钟运作

  ● 也可以使用一个24..26MHz时钟运作

  ● 内建PLL 时钟乘法器

  ● 低功耗运作

  ● 芯片内建高质量和通道间无相位误差的立体声DAC

  ● 过零交叉注3(Zero‐cross)侦测和平滑的音量调整

  ● 立体声耳机驱动器可以驱动一个30Ω的负载

  ● 安静的电源通断功能

  ● 可扩展外部DAC 的I2S 接口

  ● 分离的模拟、数字、IO 供电电源

  ● 供用户代码和数据使用的片内RAM

  ● 用于控制和数据的串行接口

  ● 可以作为从模式的辅助处理器使用

  ● 特殊应用可使用SPI FLASH 存储器引导

  ● 可用于调试的UART 接口

  ● 可用软件增加新功能和提供最多8 个GPIO

  ● 符合RoHS 无铅标准的封装(绿色环保)








责任编辑:David

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