【MPS探索营+创意实现】+智能单车灯03设计

上个帖子介绍了器件选型,详细描述了用到的主要器件的参数特点,这个帖子介绍原理图设计过程。

首先介绍基于MP2731的充放电电路。我按照《MEZS7-SolarCharger》这篇文档介绍的太阳能充电电路设计原理图,将其中部分进行更改,使之符合我的电路设计,如下图。左上角为电源输入,其中太阳能板输入和USB输入之间加了一个二极管,防止USB充电时反向给太阳能板灌电流,避免损坏单晶硅结构。

由于电池电量不大,本电路不设计快充模式,所以DM、DP这两个引脚只是引出测试点,预留调试用。与单片机接口IO,引出了I2C和几个触发引脚,可以设置充电IC参数和实时监测其运行状态。其他部分基本按照典型电路设计。

图1、充电电路

单片机电路基本上把能用到的功能引脚全部接出来了,并根据ADC、PWM、外部中断、I2C、JTAG等外设的功能分配IO口,如下图。为了布线和焊接方便,在IO口分配上,往四个边做了适当均匀分布,避免PCB走线都挤在一起。所有功能分配完成后,IO口还有剩余。

图2、单片机电路

下图是单片机辅助电路。包含晶振电路,复位电路,JTAG接口电路和去耦电容。这些都是典型设计,比较固定和简单,不再赘述。

图3、单片机辅助电路

下图是外设接口电路。这个电路实现蜂鸣器控制,LED照明灯控制,电池接口引出。蜂鸣器控制电路由两路PWM串行方式连接,每路PWM可以设置一个波形方式,两路叠加可以产生一些特定音效。也可以通过软件实现单路PWM输出特定音效,但是软件设计会复杂一些。LED照明灯电路只设计一路PWM来控制灯光亮度,其中LED还串接一组限流电阻,避免电池满电时电压过高烧毁LED灯珠。电池接口是按照原装电路板设计,和这些功率器件就近连接,减少线路阻抗。

图4、外设接口

下图是USB接口电路,只有一个microUSB插座,引入5V电源,用于USB充电。

图5、USB接口电路

下图是指示灯电路,设计了4个LED指示灯,用于显示电池电量,如果将来有更多想法,也可以通过指示灯来进行显示。

图6、指示灯电路

下图是震动传感器电路,预留了2个电阻可实现上拉或下拉,这个根据将来调试程序方便再具体配置。

图7、震动传感器电路

下图是按键电路,其中一个按键焊在PCB上,用于开关机操作。另外一个按键做了一个插座,引出来了,这个按键实现鸣笛功能,控制蜂鸣器,一般固定到自行车把附近,方便按触。

图8、按键电路

下图是太阳能板接口电路,是一个插座,用来连接太阳能板,PCB布局时,根据方便摆放其位置。

图9、太阳能板接口

以上是整个作品的原理图设计。由于MP2731是我首次使用,先是下载了官方提供的原理图库和PCB库,但实际用时还是有些兼容性不好,后我又自己重新画了一遍,这个比较耗时间。接下来是PCB设计,这个需要原版复制原装电路板的PCB板型图,这个比较麻烦,让我好好规划一下,到时候再来发帖。

1 个赞