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课程设计3-FPGA时钟

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简介

东莞理工学院课程设计3——基于EPM240T100C5N,带有温湿度显示的数字时钟。

简介:东莞理工学院课程设计3——基于EPM240T100C5N,带有温湿度显示的数字时钟。

开源协议

GPL 3.0

创建时间:2021-03-09 11:32:34更新时间:2021-04-15 06:08:58

描述

关于我为何开源此次课程设计的原理图

我原计划是在课程设计进度差不多结束的时候(2021/4月中旬左右)开源这项工程,那我为何要提前发布呢?因为发生了一些事情,让我非常生气。
2021/3/9 已经完成了第一版设计,并且在2021/3/18把原理图发给老师检查电路,就是下面这截图的。

第一版.PNG
但是!!!

2021/3/21 一个一班的人突然发了这个消息给我

微信图片_20210402131650.jpg
我不知道他是从哪里弄来的原理图,既然都已经流出来了,反正也是有问题的电路,是我已经舍弃的一个方案,想想还是算了。
这就结束了?不,想多了!

2021/4/1 我舍友和我说,隔壁班的人拿到的不是照片,而是整个PDF文档!!!(为什么舍友知道是我的,因为立创EDA原理图文档下面是有我的署名的)而且,一班的人说已经在是几乎人手一份!!!
我从查资料到画原理图,花了我整整两天的时间!电源部分还好,寒假参加涂鸦和立创举办的训练营,从大佬那里学到了挺多,而且电源芯片的数据手册都有标出,还算简单。但是这块核心的FPGA/CPLD芯片是第一次用,但是网上资料少,最小系统很不好找,我也是参考正点原子的开发板(用的芯片不一样)照猫画虎做出来的。好家伙,未经我的允许,直接剽窃,我是真的很生气。

所以我现在提前开源这原理图!

第一版的工程已经被第二版的给覆盖了 ,只留下一份PDF,我会上传到附件。这个开源工程是第二版的,但是,我们自己使用的是再次修改过的,这个第二版没有绘制PCB、打板验证!!!等项目验收完后,我会把我们组现在使用的修改版(原理图以及PCB)开源出来。

这个版本大体上是没有问题的下面就来将讲解一下电路。


1、电源

电源输入

使用DC接口供电,后接一颗6V/1.1A的自恢复保险丝,保护后面的充电电路以及5V供电电路。
输入和保险丝.PNG

锂电池充放电电路

1. 充电电路
电池电源管理芯片选用了富满的TC4056A,成本低,外围电路简单。充电电流通过R1设置,这里设置在400mA。
我原理图的器件放错了用了TP4056X,但是这两款芯片的原理图、封装是一样的,我就没有改,不要照着BOOM表买了TP4056X,要用TC4056A!!!
充电.PNG
2. 锂电池充放电保护
同样是使用富满的芯片——DW06D。相比于他家的另一款芯片DW01A-G,不需要使用额外的NMOS管,降低了电路设计的难度。
锂电池保护.PNG

3. 锂电池升压

在最初的设计中并没有加入这部分,在发给老师检查电路后,老师给出意见:需要增加锂电池的升压电路。查阅锂电池以及后面降压所使用的DC-DC芯片——TLV62568DBVR的数据手册。锂电池的输出电压在3.6V~4.1V,给DC-DC芯片的输入电压确实很勉强,所以增加了升压部分。
选用了硕芯科技的SX1308,也可以使用西安航天民芯的MT3608,这两款芯片的封装、外围电路是相同的(MT3608的价格稍微低一些),甚至数据手册除了品牌、型号不同,里面的内容、排版几乎一样……
反馈电阻选用了R4=22K 、R5=2.7K,电源在空载和带负载的电压会有所不同,带负载后电压会下降,且电阻精度的问题、电源在PCB换层的压降,因为没用过这款芯片,也不知道实际压降有多大,所以将输出电压拉高至后端buck电路使用的芯片能承受的范围。升压.PNG

电源选择

这部分是参考了涂鸦训练营大佬的设计(mimiww 的【涂鸦智能】物联网温湿度传感器),不得不说,这部分设计的真的很巧妙,一个下拉电阻、一个PMOS、一个肖特基二极管就能实现电源切换的功能,可以实现:
①只有DC供电的时候, PMOS截止,DC_VCC经过肖特基二极管给后续电路供电。由于肖特基二极管压降较低,实测约为0.3V,所以VCC得到的电压在4.7V左右。
②只用锂电池供电的时候,R3(取10k、100k均可)将栅极电压下拉到0V,PMOS导通,+5V经过MOS管给后续电路供电,实测压降很小。
③DC供电和锂电池同时接入时,DC_VCC流过D2,VCC≈4.7V,而栅极电压为DC_VCC = 5V,PMOS截止。选择.PNG

降压

使用老师提供的TLV62568DBVR,具体电路数据手册上也有写,使用也简单。把输入的5V电压降至3.3V和2.5V。存在电路损耗问题,会将电压稍微拉高一些,2.5V输出取2.52V、3.3V输出取3.327V。降压.PNG

剩下的部分就没啥好说的啦,就是满足课程设计的要求外加一些创新,最主要是这块EPM240T100C5N芯片是第一次接触,我自己对这块芯片不熟,还是等第三版试验成功后,再讲啦。

再次提醒,这一版的设计我没有绘制PCB、打板验证!!!等项目验证完、验收完后,我会把实际使用的修改版(第三版)原理图以及PCB开源出来。

附件是第一版原理图的PDF

设计图

原理图

BOM

IDNameDesignatorFootprintQuantity
1AO3401Q1SOT-23-3_L2.9-W1.3-P1.90-LS2.4-BR1
2REDLED1LED0805_RED1
3TP4056XU2SOP-8_L4.9-W3.9-P1.27-LS6.0-BL-EP1
4SS34ATD1,D2SMA_L4.4-W2.8-LS5.4-RD2
5ChargingLED0LED0603_RED1

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