由锂电池供电的USB程序烧写电路的制作方法

本实用新型涉及一种USB程序烧写电路，特别提供了一种由锂电池供电的USB程序烧写电路。

背景技术：

随着电子技术的不断发展，嵌入式软件程序的烧写方式也出现了多样化的发展，在嵌入式程序开发结束后，使用USB接口对电路板进行程序烧写成为了一种简单方便且应用比较广泛的方式。

使用USB接口对STM32系列芯片进行程序烧写通常使用CH340芯片，该芯片的工作电压为3.3V或者5V。在STM32正常运行时，并不需要CH340工作，但是，由于STM32的BOOT0及NRST引脚与CH340间接相连，因此，仍然需要为CH340供电，才能保证STM32内的程序的正常启动。

在电路板的供电电源是锂电池的情况下，供电电压为4.2V-3.6V之间，此时，如果给CH340提供锂电池直接供电，CH340将处于不完全工作状态，与STM 32相连时，若无法保证STM32的BOOT0引脚电压小于0.8V，将会导致STM32内的程序无法正常启动。

因此，开发一种采用锂电池为CH430供电且不影响STM32正常运行的USB程序烧写电路，成为人们亟待解决的问题。

技术实现要素：

鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种由锂电池供电的USB程序烧写电路，以至少解决直接采用锂电池为CH430供电时，无法保证STM32正常工作的问题。

本实用新型提供的技术方案是：一种由锂电池供电的USB程序烧写电路，包括：单片机电路、USB转串口电路和锂电池，其中，单片机电路与USB转串口电路连接，锂电池分别与单片机电路和USB转串口电路连接，用于为单片机电路和USB转串口电路供电，锂电池与单片机电路之间还设置有电压转换电路，用于为单片机电路提供3.3V电压，USB转串口电路还与USB座的转换插件连接；

其中，单片机电路包括芯片STM32，STM32的138脚连接1K电阻R4后接地，48脚连接10K电阻R5后接地，25脚连接10K电阻R16后与电压转换电路的3.3V电压输出端连接；

USB转串口电路包括芯片CH340，CH340的1脚接地，2脚和3脚分别连接STM32的116脚和113脚，4脚连接0.1uf电容CH4后接地，5脚和6脚分别连接到USB座的转换插件，用于数据传输，7脚和8脚分别连接到12M晶振YH1的两端后再分别串联22pf电容CH5和CH6后接地，9脚、10脚、11脚、12脚和15脚悬空，13脚连接1K电阻RH2的一端，RH2的另一端连接到S8050三极管QH1的基极，QH1的发射极连接到CH340的14脚，QH1的集电极既连接10K电阻RH1后接3.3V电压，又连接到1N4148二极管DH1的负极，DH1的正极连接STM32的25脚，CH340的14脚连接到1K电阻RH3后接到S8550三极管QH2的基极，QH2的发射极接到3.3V电压，QH2的集电极接到1K电阻RH4后接STM32的138脚，UH1的16脚引出5V电压连接端且连接到1N4148二极管DH2的负极，DH2的正极连接锂电池，0.1uf电容CH1和10uf电容CH2、CH3并联，且一端接5V电压连接端，另一端接地。

优选，USB座的转换插件包括一组排针P8和P9，其中，P8和P9的1脚均与5V电压连接端连接，P8和P9的2脚分别与CH340的5脚和6脚链接，P8和P9的3脚均接地。

本实用新型提供的由锂电池供电的USB程序烧写电路，通过对STM32与CH340之间的连接电路的合理设计及对电阻阻值的合理选取，使得CH340在4.2V-3.6V锂电池供电的情况下工作也不会影响STM32内的程序的正常启动，同时，在外接USB对STM32进行程序烧写时，该电路依然可以保证程序烧写的顺利进行。

附图说明

下面结合附图及实施方式对本实用新型作进一步详细的说明：

图1为由锂电池供电的USB程序烧写电路的结构示意图；

图2为单片机电路的结构示意图；

图3为USB转串口电路的结构示意图；

图4为USB座的转换插件的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合具体的实施方案对本实用新型进行进一步的解释，但并不局限本实用新型。

如图1至图4所示，本实用新型提供了一种由锂电池供电的USB程序烧写电路，包括：单片机电路1、USB转串口电路2和锂电池3，其中，单片机电路1与USB转串口电路2连接，锂电池3分别与单片机电路1和USB转串口电路2连接，用于为单片机电路1和USB转串口电路2供电，锂电池3与单片机电路1之间还设置有电压转换电路4，用于为单片机电路1提供3.3V电压，USB转串口电路2还与USB座的转换插件5连接，用于实现USB转串口电路2的5V供电和与外接电脑的数据传输；

其中，单片机电路1包括芯片STM32，STM32的138脚连接1K电阻R4后接地，48脚连接10K电阻R5后接地，25脚连接10K电阻R16后与电压转换电路4的3.3V电压输出端连接；

USB转串口电路2包括芯片CH340，CH340的1脚接地，2脚和3脚分别连接STM32的116脚和113脚，4脚连接0.1uf电容CH4后接地，5脚和6脚分别连接到USB座的转换插件5，用于数据传输，7脚和8脚分别连接到12M晶振YH1的两端后再分别串联22pf电容CH5和CH6后接地，9脚、10脚、11脚、12脚和15脚悬空，13脚连接1K电阻RH2的一端，RH2的另一端连接到S8050三极管QH1的基极，QH1的发射极连接到CH340的14脚，QH1的集电极既连接10K电阻RH1后接3.3V电压，又连接到1N4148二极管DH1的负极，DH1的正极连接STM32的25脚，CH340的14脚连接到1K电阻RH3后接到S8550三极管QH2的基极，QH2的发射极接到3.3V电压，QH2的集电极接到1K电阻RH4后接STM32的138脚，UH1的16脚引出5V电压连接端且连接到1N4148二极管DH2的负极，DH2的正极连接锂电池，0.1uf电容CH1和10uf电容CH2、CH3并联，且一端接5V电压连接端，另一端接地。

其中，USB座的转换插件5包括一组排针P8和P9，其中，P8和P9的1脚均与5V电压连接端连接，P8和P9的2脚分别与CH340的5脚和6脚链接，P8和P9的3脚均接地。

该由锂电池供电的USB程序烧写电路中，STM32的BOOT0(138)、BOOT1(48)引脚的连接电压直接影响到STM32的程序启动空间的选择。正常运行状态时，STM32的程序启动为主Flash启动，在通过USB进行程序烧写时，STM32的程序启动为系统存储器启动。表1为BOOT0和BOOT1的电压与自举模式及自举空间的对照表。

表1：

该由锂电池供电的USB程序烧写电路中的5V电压可通过USB供电，在未连接USB时，5V电压连接端无电压。锂电池的供电电压范围为4.2V-3.6V之间，二极管DH2可以保证在USB提供的5V电压不会影响到锂电池为其他电路提供的4.2V电压。电容CH1、CH2、CH3连接CH340的电源的正极与地，起到了滤波、保护电路的作用。CH340的2脚、3脚分别连接到STM32的串口接收和发送引脚，在烧写程序时，可实现与STM32的数据交互。CH340的5脚、6脚分别与USB的数据引脚对应连接，在烧写程序时，可实现与PC机的数据交互。CH340的7脚、8脚分别连接到晶振两端，为CH340的运行提供时序。CH340的14脚、15脚通过输出高低电平控制STM32的BOOT0脚及NRST脚使STM32从不同的空间启动程序。

具体地：对STM32进行程序烧写前，程序的启动过程如下：连接USB，USB为CH340提供5V电压，此时，CH340处于正常工作状态，将CH340的13脚设为低电平、14脚设为低电平，此时，三极管QH1处于放大状态，DH1负极为低电平，DH1导通，STM32的复位脚NRST脚为低电平，STM32复位，之后，将CH340的14脚设为高电平，此时，STM32的复位脚NRST脚为高电平，停止复位，三极管QH2导通，STM32的BOOT0脚为1.7V高电平，程序从系统存储器空间启动。

程序烧写完成后，STM32正常工作的启动过程如下：断开USB，CH340由锂电池供电，处于不完全工作状态，此时，CH340的13脚、14脚的输出电压也处于非正常状态，因为STM32的NRST复位引脚通过R16进行上拉且二极管DH1截止，所以STM32的25脚处于高电平，STM32不处于复位状态。QH2受CH340的13脚、14脚影响，其集电极将产生1V左右的非正常电压，之后，通过R4(1K)和RH4(1K)的分压作用，使得STM32的BOOT0引脚得到一个0.5V左右的低电压，因为STM32对超过0.8V的电压识别为高电平，而对低于0.8V的电压识别为低电平，所以BOOT0引脚为低电平，STM32程序可以正常从主Flash启动。

上面结合附图对本实用新型的实施方式做了详细说明，但是本实用新型并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下做出各种变化。