微機(jī)原理課程設(shè)計(jì)---可監(jiān)控鋰電池充電電路

1、<p><b>　　課 程 設(shè) 計(jì)</b></p><p>　　課程名稱 微機(jī)課程設(shè)計(jì) </p><p>　　題目名稱 可監(jiān)控鋰電池充電電路</p><p>　　學(xué) 院____ ________</p><p>　　專業(yè)班級(jí) &

2、lt;/p><p>　　學(xué) 號(hào) </p><p>　　學(xué)生姓名___ __ _</p><p>　　指導(dǎo)教師______ _____</p><p><b>　　年 月 日</b></p><p><

3、b>　　一 電路總體設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　一、課程設(shè)計(jì)的要求</b></p><p>　　本次課程設(shè)計(jì)是設(shè)計(jì)一個(gè)可監(jiān)控鋰電池充電電路，本系統(tǒng)完成的功能如下：</p><p>　　（1）用8088構(gòu)成最小系統(tǒng)</p><p>　?。?）用ADC0809和放大電路組成鋰電池電壓電流AD變

4、換接口電路，檢測(cè)充電情況</p><p>　?。?）用8255和8253和8259和MOS驅(qū)動(dòng)電路實(shí)現(xiàn)MOS管PWM控制</p><p><b>　?。?）顯示功能</b></p><p>　　(5) 鋰電池充電電路</p><p><b>　　二、系統(tǒng)的總體組成</b></p>&l

5、t;p>　　下面給出了系統(tǒng)的總體框圖如下：</p><p>　　1處理器芯片選用8088， 8088工作在最小方式下。時(shí)鐘發(fā)生器采用8284A芯片，總線鎖存器采用74LS373，由于8088中地址線有20條，所以地址鎖存要三個(gè)74LS373。數(shù)據(jù)收發(fā)器用74LS245，由于8088中數(shù)據(jù)線只有8條，所以數(shù)據(jù)收發(fā)器只要一個(gè)74LS245就可以了。</p><p>　　地址譯碼器采用74

6、LS138，用地址線的A19到A12譯碼輸出片選信號(hào)。</p><p>　　2存儲(chǔ)器采用ROM芯片2732，隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM 6116，A/D轉(zhuǎn)換采用ADC0809芯片</p><p>　　3 充電電路是15V輸入，經(jīng)BUCK降壓電路后給電池充電，電流電壓經(jīng)采樣后送入A/D轉(zhuǎn)換</p><p>　　4用LCD1602實(shí)現(xiàn)信息顯示</p><p&g

7、t;　　二 電路各部分原理圖設(shè)計(jì)</p><p>　　2.1 8088最小方式系統(tǒng)</p><p><b>　　8088芯片介紹</b></p><p>　　8088的 MN/MX信號(hào)線接至＋5V時(shí)，系統(tǒng)就處于最小工作模式。最小模式下，控制信號(hào)引腳的信號(hào)功能如下:</p><p>　　INTA：中斷響應(yīng)信號(hào)輸出，低電平有

8、效。用與對(duì)外設(shè)的中斷請(qǐng)求作出響應(yīng)。</p><p>　　ALE：地址鎖存允許信號(hào)，輸出，高電平有效。該信號(hào)是給地址鎖存器的控制信號(hào)。</p><p>　　DEN：數(shù)據(jù)允許信號(hào)，輸出，低電平有效。給信號(hào)為收發(fā)器提供一個(gè)控制信號(hào)，DEN有效時(shí)，表示CPU當(dāng)前準(zhǔn)備發(fā)送或接受一個(gè)數(shù)據(jù)。</p><p>　　DT/R：數(shù)據(jù)發(fā)送/接收信號(hào)，輸出。該信號(hào)用來(lái)控制數(shù)據(jù)總線收發(fā)器的傳

9、送方向。當(dāng)DT/R高電平時(shí)，CPU向內(nèi)存或I/O端口發(fā)送數(shù)據(jù)；當(dāng)DT/R為低電平時(shí)，CPU從內(nèi)存或I/O端口接收數(shù)據(jù)。</p><p>　　IO/M：存儲(chǔ)器輸入/輸出控制信號(hào)，輸出。該信號(hào)作為區(qū)分CPU進(jìn)行存儲(chǔ)器訪問(wèn)還是輸入/輸出訪問(wèn)的控制信號(hào)。當(dāng)它為高電平時(shí)，表示CPU正與存儲(chǔ)器之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送；當(dāng)它為低電平時(shí)，表示CPU正與輸入/輸出設(shè)備之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。</p><p>　　WR：寫

10、信號(hào)，輸出，低電平有效。當(dāng)該信號(hào)有效時(shí)，表示CPU當(dāng)前正在進(jìn)行存儲(chǔ)器或I/O端口寫操作。</p><p>　　8088最小模式典型的系統(tǒng)主要由8088CPU時(shí)鐘發(fā)生器8284、地址鎖存器74LS373及數(shù)據(jù)總線收發(fā)器74LS245組成。由于8088地址線和數(shù)據(jù)線有一部分是復(fù)用的，工作于最小模式時(shí)，必須外部配置鎖存器74LS373共3片，總線收發(fā)器74LS245 1片和外部時(shí)鐘芯片，才能組成三組系統(tǒng)總線，控制信號(hào)是

11、CPU直接發(fā)出的。外加芯片配置后，其低8位地址線已被分離出來(lái)，地址線為A19～A0，控制線包括IO/M、WR、RD等控制信號(hào)。</p><p>　　8088CPU最小系統(tǒng)圖，如下圖所示。</p><p>　　2.2 存儲(chǔ)器的設(shè)計(jì)</p><p><b>　　有關(guān)芯片介紹</b></p><p>　　1) 靜態(tài)存儲(chǔ)器611

12、6</p><p>　　6116 是2K ×8 SRAM，單一的+5V電源，所有的輸入端和輸出端都與TTL電路兼容。它的電路原理圖邏輯符號(hào)如圖所示。</p><p>　　其中，A0~A10為11根地址線，D0~D7為8位數(shù)據(jù)線。</p><p>　　G’為片選信號(hào)，當(dāng)G’=0時(shí)，才能選中芯片。</p><p>　　W’為輸出允許信號(hào)

13、，只有在W’=0時(shí)，才允許該芯片將某單元的數(shù)據(jù)送到芯片外部的D0~D7上。</p><p>　　E’為寫信號(hào)，當(dāng)E”=0時(shí)，允許將數(shù)據(jù)寫入芯片。</p><p>　　2）EPROM2732</p><p>　　2732EPROM存儲(chǔ)器容量為32K，結(jié)構(gòu)為4K*8。</p><p>　　其中，12條地址線A0~A11,8條數(shù)據(jù)線D0~D7。&l

14、t;/p><p>　　/CE和/OE為控制信號(hào)有片選引腳，低電平有效時(shí)，分別選中芯片和允許芯片輸出數(shù)據(jù)。</p><p>　　2732的編程由編程控制引腳/PGM和編程電源Vpp控制，在編程時(shí)，對(duì)引腳加較寬的負(fù)脈沖；在正常讀出時(shí)，該引腳應(yīng)該無(wú)效。在正常工作時(shí)，要求Vpp接+5V；在編程狀態(tài)時(shí)，要求Vpp接+25V作為編程電壓。</p><p>　　ROM和RAM連接上地

15、址和數(shù)據(jù)總線，讀寫控制接上CPU對(duì)應(yīng)引腳，片選信號(hào)端接譯碼電路輸出端，存儲(chǔ)器電路原理圖如下：</p><p>　　2.3 芯片地址譯碼電路設(shè)計(jì)</p><p>　　片選電路使用74LS138和邏輯門電路，A、B、C端接A12、A13、A14，E1和E2（低電平使能）接A15。A16到A19接到一個(gè)4口與門，與門輸出接到E3（高電平使能）。74LS138的輸出端與一個(gè)或門相接，如果是片選存儲(chǔ)

16、器，則或門的另一端直接接CPU的IO/M‘端,如果片選I/O接口，則或門另一端接的是IO/M’經(jīng)過(guò)一個(gè)非門后的信號(hào)。</p><p>　　芯片地址和端口如下：</p><p>　　2732ROM：F7000H—F7FFFH </p><p>　　6116RAM：F5000H—F57FFH 或F5800H---F5FFFH</p><p>　

17、　8253：F4000H---F4003H</p><p>　　8259：F3000H，F(xiàn)3001H</p><p>　　8255：F6000H---F6003H</p><p>　　ADC0809：F2000H---F2007H</p><p><b>　　譯碼電路如圖所示。</b></p><p&

18、gt;　　2.4 8位AD變換接口電路</p><p><b>　　有關(guān)芯片介紹</b></p><p>　　ADC0809的引腳定義如右圖所示。共有28個(gè)引腳，其中：</p><p>　　D0~ D7：:輸出數(shù)據(jù)線；</p><p>　　IN0~IN7：8路模擬電壓輸入端；</p><p>　　

19、ADDA，ADDB，ADDC：地址輸入；</p><p>　　START：?jiǎn)?dòng)信號(hào)輸入端</p><p>　　ALE：路地址鎖存信號(hào)，用來(lái)鎖存ADDA~ADDC 地址，上升沿有效；</p><p>　　EOC：變換結(jié)束狀態(tài)信號(hào)，高電平表示—次變換結(jié)束；</p><p>　　ENABLE：讀允許信號(hào)，高電平有效；</p>&

20、lt;p>　　CLK：時(shí)鐘輸入端；</p><p>　　Vref（+），Vref（-）：參考電壓輸入端</p><p>　　ADC0809的時(shí)鐘為10KHz~1.2MHz。在時(shí)鐘頻率為640KHz時(shí)，其變換時(shí)間為100us。</p><p>　　ADC0809的工作時(shí)序如下圖所示。</p><p>　　由圖可以看到，在進(jìn)行A/D變換時(shí)，

21、路地址應(yīng)先送到ADDA~ADDC輸入端。</p><p>　　然后在ALE上輸入端加一個(gè)正跳變脈沖，將路地址鎖存到ADC0809內(nèi)部的路地址寄存器中。這樣，對(duì)應(yīng)路的模擬電壓輸入就和內(nèi)部變換電路接通。為了啟動(dòng)變換工作序列，必須在START端加一個(gè)負(fù)跳變信號(hào)。此后變換工作就開始進(jìn)行，標(biāo)志ADC0809正在工作的狀態(tài)信號(hào)EOC由高電平(閑狀態(tài))變成為低電平(工作狀態(tài))。一旦變換結(jié)束，EOC信號(hào)就又由低電平變成高電平。此

22、時(shí)只要在ENABLE端加一個(gè)高電平，即可打開數(shù)據(jù)線的三態(tài)緩沖器，從D0~D7端數(shù)據(jù)線讀得一次變換后的數(shù)據(jù)。</p><p>　　為了讓CPU能發(fā)出該芯片能識(shí)別的控制信號(hào)，將片選信號(hào)端輸出信號(hào)分別接兩個(gè)或非門的的一端，一個(gè)或非門另一端接WR/，用來(lái)產(chǎn)生ALE信號(hào)，另一個(gè)或非門的另一端接RD/，用來(lái)產(chǎn)生START和ENABLE信號(hào)，把START信號(hào)取反，作為三態(tài)門的控制信號(hào)，用以控制EOC信號(hào)是否選通到D0。<

23、/p><p><b>　　電路圖如下：</b></p><p><b>　　2.5 顯示電路</b></p><p>　　LCD1602器件介紹</p><p>　　1602液晶也叫1602字符型液晶它是一種專門用來(lái)顯示字母、數(shù)字、符號(hào)等的點(diǎn)陣型液晶模塊它有若干個(gè)5X7或者5X11等點(diǎn)陣字符位組成，每個(gè)

24、點(diǎn)陣字符位都可以顯示一個(gè)字符。</p><p>　　1602采用標(biāo)準(zhǔn)的16腳接口，其中：</p><p>　　VSS為電源地。VDD接5V電源正極。V0為液晶顯示器對(duì)比度調(diào)整端，接正電源時(shí)對(duì)比度最弱，接地電源時(shí)對(duì)比度最高（對(duì)比度過(guò)高時(shí)會(huì) 產(chǎn)生“鬼影”，使用時(shí)可以通過(guò)一個(gè)10K的電位器調(diào)整對(duì)比度）。RS為寄存器選擇，高電平1時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平0時(shí)選擇指令寄存器。R/W為讀寫信號(hào)線，高電

25、平時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平時(shí)進(jìn)行寫操作。E端為使能(enable)端，DB0～DB7為8位雙向數(shù)據(jù)端。BLA腳背光正極，BLK腳背光負(fù)極。</p><p>　　將8255的C口接DB0~DB7，PB7接E，PB6接R/W，PB5接RS，其他端口按上面介紹接上，電路如下：</p><p>　　2.6 充電電路和PWM控制</p><p><b>　　1 充電電路

26、</b></p><p>　　充電電路的輸入是一個(gè)直流電壓,經(jīng)過(guò)BUCK電路降壓后送入鋰電池,電路如圖</p><p><b>　　2 PWM控制</b></p><p>　　鋰電池充電時(shí)必須根據(jù)充電情況來(lái)調(diào)整輸出電壓。在BUCK電路中,輸出電壓是與輸入電壓和占空比有關(guān),輸入電壓一般難以調(diào)整，所以只能調(diào)整占空比</p>

27、<p><b>　　電壓電流采樣電路</b></p><p>　　在電池兩端并接兩個(gè)一樣的電阻,采樣中點(diǎn)電壓送入A/D轉(zhuǎn)換;在電池支路串一個(gè)很小的電阻,該電阻的電壓經(jīng)放大后送入A/D轉(zhuǎn)換。兩電壓值經(jīng)過(guò)計(jì)算可得電壓電流情況。</p><p>　　(2) PWM信號(hào)產(chǎn)生電路</p><p>　　要實(shí)現(xiàn)PWM控制，必須要精確把握發(fā)出導(dǎo)通和

28、關(guān)斷信號(hào)的時(shí)刻，本電路用8253來(lái)計(jì)時(shí)，定時(shí)結(jié)束后經(jīng)8259發(fā)中斷，由CPU經(jīng)8255發(fā)出控制信號(hào)</p><p>　　(3)MOS驅(qū)動(dòng)電路</p><p>　　由8255輸出的PWM信號(hào)并不足以驅(qū)動(dòng)MOS管,因此需要驅(qū)動(dòng)電路。</p><p>　　輸入為PA0，輸出信號(hào)在R4后面。Q1和Q2組成了一個(gè)反置的圖騰柱，用來(lái)實(shí)現(xiàn)隔離，同時(shí)確保兩只驅(qū)動(dòng)管Q3和Q4不會(huì)同時(shí)

29、導(dǎo)通。R2和R3提供了PWM電壓基準(zhǔn)，通過(guò)改變這個(gè)基準(zhǔn)，可以讓電路工作在PWM信號(hào)波形比較陡直的位置。Q3和Q4用來(lái)提供驅(qū)動(dòng)電流，R5和R6是反饋電阻，用于對(duì)驅(qū)動(dòng)輸出電壓進(jìn)行采樣，采樣后的電壓通過(guò)Q5對(duì)Q1和Q2的基極產(chǎn)生一個(gè)強(qiáng)烈的負(fù)反饋，從而把驅(qū)動(dòng)輸出電壓限制在一個(gè)有限的數(shù)值。這個(gè)數(shù)值可以通過(guò)R5和R6來(lái)調(diào)節(jié)。最后，R1提供了對(duì)Q3和Q4的基極電流限制，R4提供了對(duì)MOS管的門極電流限制。</p><p>&l

30、t;b>　　三 總結(jié)</b></p><p>　　經(jīng)過(guò)本次課程設(shè)計(jì)，我加深了對(duì)本門課程的認(rèn)識(shí)，借此機(jī)會(huì)自己學(xué)習(xí)了PROTEL的使用，自學(xué)了課本上8088最小系統(tǒng)的部分，親自設(shè)計(jì)出一個(gè)8088最小系統(tǒng)，并且和充電電路做了一個(gè)接口設(shè)計(jì)。這次課程設(shè)計(jì)只給了所需要的模塊，模塊的具體實(shí)現(xiàn)并沒有限制，給了我發(fā)揮的機(jī)會(huì)，所以在設(shè)計(jì)過(guò)程中，我自己去查資料，去問(wèn)同學(xué)和老師，收獲良多，學(xué)到了MOS驅(qū)動(dòng)電路和驅(qū)動(dòng)芯片