【2017年整理】电子线路课程设计

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1、 题目_ U 盘的设计与制作 _ 班级_ 10 级电子信息工程_ _ 学号_ 201010350124 _ 姓名_ _ 刘 海 军_ _ 指导_ 付 莉_ _ _ 时间_2012 年 12 月 17 日2012 年 12 月 28 日 _景德镇陶瓷学院电子线路课程设计任务书姓名 _刘海军_ 班级 _10 电子信息_ 指导老师 付莉 设计课题：U 盘的设计与制作 设计任务与要求查找一个感兴趣的电子技术应用电路，要求电子元件超过 3050 个或以上，根据应用电路的功能，确定封面上的题目，然后完成以下任务：1、 分析电路由几个部分组成，并用方框图对它进行整体描述；2、 对电路的每个部分分别进行单独说

2、明，画出对应的单元电路，分析电路原理、元件参数、所起的作用、以及与其他部分电路的关系等等；3、 用简单的电路图绘图软件绘出整体电路图，在电路图中加上自己的班级名称、学号、姓名等信息；4、 对整体电路原理进行完整功能描述；5、 列出标准的元件清单；设计步骤1、 查阅相关资料，开始撰写设计说明书；2、 先给出总体方案并对工作原理进行大致的说明；3、 依次对各部分分别给出单元电路，并进行相应的原理、参数分析计算、功能以及与其他部分电路的关系等等说明；4、 列出标准的元件清单；5、 总体电路的绘制及总体电路原理相关说明；6、列出设计中所涉及的所有参考文献资料。设计说明书字数不得少于 3000 字。参考

3、文献1、 黎文模、段晓峰 Protel 电路设计与实例精解 人民邮电出版社 2006、32、 左伟平 Protel 2004 入门与提高 电子工业出版社 2010、33、 童诗白、华成英 模拟电子技术基础 高等教育出版社 2011、114、 邱关源 电路 高等教育出版社 2010、55、 阎石 数字电子技术基础 高等教育出版社 2012、36、 陈尔绍 电子控制电路实例 电子工业出版社 2005、4目录1、 总体方案与原理说明. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .12、 U 盘接口电路模块设计. . .

4、 . . . . . . . . . . . . . . . .23、 Flash 电路模块设计. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .34、 供电模块和滤波电容电路模块设计. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .55、 连接器和开关模块设计. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .56、 总体电路原理图. . . . . . . . . .

5、 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .77、 元件清单；. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .88、 参考文献. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .109、 设计心得体会. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

6、. . . . . . . . . . . 1111、总体方案与原理说明“USB 闪存盘” （以下简称“U 盘” ）是基于 USB 接口、以闪存芯片为存储介质的无需驱动器的新一代存储设备。U 盘的出现是移动存储技术领域的一大突破，其体积小巧，特别适合随身携带，可以随时随地、轻松交换资料数据，是理想的移动办公及数据存储交换产品。U 盘的结构基本上由五部分组成：USB 端口、主控芯片、FLASH （闪存）芯片、PCB 底板、外壳封装。电脑 USB 接口 主控芯片（IC）Flash 芯片（存储）电压转换器图一、U 盘的结构框架图U 盘主要由 U 盘控制器（IC1114）和存储器（K9F0BDUDB）

7、组成，而电压转换器完成将电脑提供的 VUSB 电压转换为 VCC 电压。USB 接口：负责连接电脑，是数据输入或输出的通道； 主控芯片（IC）：主控芯片负责各部件的协调管理和下达各项动作指令，并使计算机将 U 盘识别为“可移动磁盘” ，是 U 盘的“大脑” 。本次设计采用的是 IC1114 主控芯片Flash 芯片（存储） ：Flash 芯片与电脑中内存条的原理基本相同，是保存数据的实体，其特点是 U 盘 Flash 芯片属于电擦写电门，在通电以后改变状态，不通电就固定状态，所以断电后数据不会丢失，能长期保存。PCB 底板：PCB 底板是负责提供相应处理数据平台，且将各部件连接在一起。原理：U

8、 盘原理的基本工作也比较简单，当 U 盘被操作系统识别后，使用者下达数据存取的动作指令后，USB 移动存储盘的工作便包含了这几个处理过程。在源极和漏极之间电流单向传导的半导体上形成贮存电子的浮动棚。浮动栅包裹着一层硅氧化膜绝缘体。它的上面是在源极和漏极之间控制传导电流的选择/ 控制栅。数据是 0 或 1 取决于在硅底板上形成的浮动栅中是否有电子。有电子为 0，无电子为 1。闪存就如同其名字一样，写入前删除数据进行初始化。具体说就是从所有浮动栅中导出电子。即将有所数据归“1” 。写入时只有数据为 0 时才进行写入，数据为 1 时则什么也不做。写入 0 时，向栅电极和漏极施加高电压，增加在源极和漏

9、极之间传导的电子能量。这样一来，电子就会突破氧化膜绝缘体，进入浮动栅。读取数据时，向栅电极施加一定的电压，电流大为 1，电流小则定为 0。浮动栅没有电子的状态（数据为 1）下，在栅电极施加电压的状态时向漏极施加电压，源极和漏极之间由于大量电子的移动，就会产生电流。而在浮动栅有电子的状态（数据为 0）下，沟道中传导的电子就会减少,实现读、存，擦、写等功能。22、U 盘接口电路模块设计 C190pF8u637RK54M.YLEDJPSBONVTX_IQAW*G-图二、U 盘接口电路3U 盘接口电路模块的原理图如图二所示。U 盘接口电路模块式有主控芯片IC1114、晶体振荡器、发光二极管、连接器以及

10、电容元件、电阻元件组成。IC1114 是 ICSI IC11xx 系列带有 USB 接口的微控制器之一，主要用作 Flash Disk 器，具有以下特点：1、采用 8 位高速单片机，工作频率为 12MHz。2、满足全速 USB2.0 标准的 USB 接口，速度可达 12bit/s。3、内建 ICSI 的 in-house 双向并口，可以再主从设备之间实现快速的数据传送。4、有主/从 IIC、UART 和 RS-232 接口，供外部通信。5、有 Compact Flash 卡和 IDE 总线接口。6、Compact Flash 符合 Rev1.4“Tree IDE Mode”标准，和大多数硬盘及

11、IBM 的 Micro 设备兼容。7、支持标准的 PC Card ATA 和实 IDE host 接口。8、Smart Media 卡和 NAND 型 Flash 芯片接口兼容 Rev.1.1 的 Smart Media卡特性标准和 ID 号标准。9、内建硬件 ECC（Error Correction Code）检查，用于 Smart Media 卡或NAND 型 Flash，3.03.6V 工作电压。10、7*7*1.4mm48LQFP 封装。晶体振荡器是以 12MHz 的频率产生时钟信号，因 主 控 要 在 一 定 频 率 下 才能 工 作 ， 跟 FLASH 通 信 也 要 时 钟 信

12、号 进 行 传 输 ， 所 以 如 果 时 钟 信 号 没 有 ，主 控 一 定 不 会 工 作 的 。3、Flash 电路模块设计Flash 电路模块的原理图如图三所示。Flash 存储电路采用的是 K9F0BDUDB 芯片，这个芯片是 48 个引脚，并采用 DIP-48 封装。Flash 存储原理 是计 算 机 把 二 进 制 数 字 信 号 转 为 复 合 二 进 制 数 字 信 号 （ 加入 分 配 、 核 对 、 堆 栈 等 指 令 ） 读 写 到 USB 芯 片 适 配 接 口 ， 通 过 芯 片 处 理 信号 分 配 给 EEPROM 存 储 芯 片 的 相 应 地 址 存 储

13、二 进 制 数 据 ， 实 现 数 据 的 存 储 。EEPROM 数 据 存 储 器 ， 其 控 制 原 理 是 电 压 控 制 栅 晶 体 管 的 电 压 高 低 值 ， 栅 晶体 管 的 结 电 容 可 长 时 间 保 存 电 压 值 ， 断 电 后 能 保 存 数 据 的 原 因 主 要 就 是 在 原有 的 晶 体 管 上 加 入 了 浮 动 栅 和 选 择 栅 。 在 源 极 和 漏 极 之 间 电 流 单 向 传 导 的 半导 体 上 形 成 贮 存 电 子 的 浮 动 栅 。 浮 动 栅 包 裹 着 一 层 硅 氧 化 膜 绝 缘 体 。 它 的 上面 是 在 源 极 和 漏

14、极 之 间 控 制 传 输 电 流 的 选 择 /控 制 栅 。 数 据 是 0 或 1 取 决 于在 硅 底 板 上 形 成 的 浮 动 栅 中 是 否 有 电 子 。 有 电 子 为 0， 无 电 子 为 1。 闪 存 就如 同 其 名 字 一 样 ， 写 入 前 删 除 数 据 进 行 初 始 化 。 具 体 说 就 是 从 所 有 浮 动 栅 中导 出 电 子 。 即 将 有 所 数 据 归 “1”。 写 入 时 只 有 数 据 为 0 时 才 进 行 写 入 ， 数 据为 1 时 则 什 么 也 不 做 。 写 入 0 时 ， 向 栅 电 极 和 漏 极 施 加 高 电 压 ， 增

15、加 在 源 极和 漏 极 之 间 传 导 的 电 子 能 量 。 这 样 一 来 ， 电 子 就 会 突 破 氧 化 膜 绝 缘 体 ， 进 入浮 动 栅 。 读 取 数 据 时 ， 向 栅 电 极 施 加 一 定 的 电 压 ， 电 流 大 为 1， 电 流 小 则 定为 0。 浮 动 栅 没 有 电 子 的 状 态 （ 数 据 为 1） 下 ， 在 栅 电 极 施 加 电 压 的 状 态 时向 漏 极 施 加 电 压 ， 源 极 和 漏 极 之 间 由 于 大 量 电 子 的 移 动 ， 就 会 产 生 电 流 。 而在 浮 动 栅 有 电 子 的 状 态 （ 数 据 为 0） 下 ， 沟

16、 道 中 传 导 的 电 子 就 会 减 少 。 因 为施 加 在 栅 电 极 的 电 压 被 浮 动 栅 电 子 吸 收 后 ， 很 难 对 沟 道 产 生 影 响 。4R130K2576Cu.VNSE/B89LAWPIO*FlashM-DY图三、Flash 电路54、供电模块和滤波电容电路模块设计 C120u3pFVINGDontis*ATUSB图四、电源模块6图五、滤波电容电路模块电源模块和滤波电容电路的原理图分别如图四和图五所示。电源模块为 U 盘的正常工作提供电源。供 电 ， 分 为 主 控 芯 片 所 需 的 供 电 和FLASH 所 需 的 供 电 ， 这 两 个 是 关 键 ， 而 U