微机原理课程设计理论设计.docx
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微机原理课程设计理论设计
课程设计
课程名称微机课程设计
题目名称可监控锂电池充电电路
学院____________
专业班级
学号
学生姓名______
指导教师___________
年月日
一电路总体设计
一、课程设计的要求
本次课程设计是设计一个可监控锂电池充电电路,本系统完成的功能如下:
(1)用8088构成最小系统
(2)用ADC0809和放大电路组成锂电池电压电流AD变换接口电路,检测充电情况
(3)用8255和8253和8259和MOS驱动电路实现MOS管PWM控制
(4)显示功能
(5)锂电池充电电路
二、系统的总体组成
下面给出了系统的总体框图如下:
地址总线
A/D转换
电压电流采样电路
数据总线
8088
PWM控制
MOS驱动
8255
8253,8259
存储器
充电电路
LCD显示
控制总线
1处理器芯片选用8088,8088工作在最小方式下。
时钟发生器采用8284A芯片,总线锁存器采用74LS373,由于8088中地址线有20条,所以地址锁存要三个74LS373。
数据收发器用74LS245,由于8088中数据线只有8条,所以数据收发器只要一个74LS245就可以了。
地址译码器采用74LS138,用地址线的A19到A12译码输出片选信号。
2存储器采用ROM芯片2732,随机存储器RAM6116,A/D转换采用ADC0809芯片
3充电电路是15V输入,经BUCK降压电路后给电池充电,电流电压经采样后送入A/D转换
4用LCD1602实现信息显示
二电路各部分原理图设计
2.18088最小方式系统
8088芯片介绍
8088的MN/MX信号线接至+5V时,系统就处于最小工作模式。
最小模式下,控制信号引脚的信号功能如下:
INTA:
中断响应信号输出,低电平有效。
用与对外设的中断请求作出响应。
ALE:
地址锁存允许信号,输出,高电平有效。
该信号是给地址锁存器的控制信号。
DEN:
数据允许信号,输出,低电平有效。
给信号为收发器提供一个控制信号,DEN有效时,表示CPU当前准备发送或接受一个数据。
DT/R:
数据发送/接收信号,输出。
该信号用来控制数据总线收发器的传送方向。
当DT/R高电平时,CPU向内存或I/O端口发送数据;当DT/R为低电平时,CPU从内存或I/O端口接收数据。
IO/M:
存储器输入/输出控制信号,输出。
该信号作为区分CPU进行存储器访问还是输入/输出访问的控制信号。
当它为高电平时,表示CPU正与存储器之间进行数据传送;当它为低电平时,表示CPU正与输入/输出设备之间进行数据传送。
WR:
写信号,输出,低电平有效。
当该信号有效时,表示CPU当前正在进行存储器或I/O端口写操作。
8088最小模式典型的系统主要由8088CPU时钟发生器8284、地址锁存器74LS373及数据总线收发器74LS245组成。
由于8088地址线和数据线有一部分是复用的,工作于最小模式时,必须外部配置锁存器74LS373共3片,总线收发器74LS2451片和外部时钟芯片,才能组成三组系统总线,控制信号是CPU直接发出的。
外加芯片配置后,其低8位地址线已被分离出来,地址线为A19~A0,控制线包括IO/M、WR、RD等控制信号。
8088CPU最小系统图,如下图所示。
2.2存储器的设计
有关芯片介绍
1)静态存储器6116
6116是2K×8SRAM,单一的+5V电源,所有的输入端和输出端都与TTL电路兼容。
它的电路原理图逻辑符号如图所示。
其中,A0~A10为11根地址线,D0~D7为8位数据线。
G’为片选信号,当G’=0时,才能选中芯片。
W’为输出允许信号,只有在W’=0时,才允许该芯片将某单元的数据送到芯片外部的D0~D7上。
E’为写信号,当E”=0时,允许将数据写入芯片。
2)EPROM2732
2732EPROM存储器容量为32K,结构为4K*8。
其中,12条地址线A0~A11,8条数据线D0~D7。
/CE和/OE为控制信号有片选引脚,低电平有效时,分别选中芯片和允许芯片输出数据。
2732的编程由编程控制引脚/PGM和编程电源Vpp控制,在编程时,对引脚加较宽的负脉冲;在正常读出时,该引脚应该无效。
在正常工作时,要求Vpp接+5V;在编程状态时,要求Vpp接+25V作为编程电压。
ROM和RAM连接上地址和数据总线,读写控制接上CPU对应引脚,片选信号端接译码电路输出端,存储器电路原理图如下:
2.3芯片地址译码电路设计
片选电路使用74LS138和逻辑门电路,A、B、C端接A12、A13、A14,E1和E2(低电平使能)接A15。
A16到A19接到一个4口与门,与门输出接到E3(高电平使能)。
74LS138的输出端与一个或门相接,如果是片选存储器,则或门的另一端直接接CPU的IO/M‘端,如果片选I/O接口,则或门另一端接的是IO/M’经过一个非门后的信号。
芯片地址和端口如下:
2732ROM:
F7000H—F7FFFH
6116RAM:
F5000H—F57FFH或F5800H---F5FFFH
8253:
F4000H---F4003H
8259:
F3000H,F3001H
8255:
F6000H---F6003H
ADC0809:
F2000H---F2007H
译码电路如图所示。
2.48位AD变换接口电路
有关芯片介绍
ADC0809的引脚定义如右图所示。
共有28个引脚,其中:
D0~D7:
:
输出数据线;
IN0~IN7:
8路模拟电压输入端;
ADDA,ADDB,ADDC:
地址输入;
START:
启动信号输入端
ALE:
路地址锁存信号,用来锁存ADDA~ADDC地址,上升沿有效;
EOC:
变换结束状态信号,高电平表示—次变换结束;
ENABLE:
读允许信号,高电平有效;
CLK:
时钟输入端;
Vref(+),Vref(-):
参考电压输入端
ADC0809的时钟为10KHz~1.2MHz。
在时钟频率为640KHz时,其变换时间为100us。
ADC0809的工作时序如下图所示。
由图可以看到,在进行A/D变换时,路地址应先送到ADDA~ADDC输入端。
然后在ALE上输入端加一个正跳变脉冲,将路地址锁存到ADC0809内部的路地址寄存器中。
这样,对应路的模拟电压输入就和内部变换电路接通。
为了启动变换工作序列,必须在START端加一个负跳变信号。
此后变换工作就开始进行,标志ADC0809正在工作的状态信号EOC由高电平(闲状态)变成为低电平(工作状态)。
一旦变换结束,EOC信号就又由低电平变成高电平。
此时只要在ENABLE端加一个高电平,即可打开数据线的三态缓冲器,从D0~D7端数据线读得一次变换后的数据。
为了让CPU能发出该芯片能识别的控制信号,将片选信号端输出信号分别接两个或非门的的一端,一个或非门另一端接WR/,用来产生ALE信号,另一个或非门的另一端接RD/,用来产生START和ENABLE信号,把START信号取反,作为三态门的控制信号,用以控制EOC信号是否选通到D0。
电路图如下:
2.5显示电路
LCD1602器件介绍
1602液晶也叫1602字符型液晶它是一种专门用来显示字母、数字、符号等的点阵型液晶模块它有若干个5X7或者5X11等点阵字符位组成,每个点阵字符位都可以显示一个字符。
1602采用标准的16脚接口,其中:
VSS为电源地。
VDD接5V电源正极。
V0为液晶显示器对比度调整端,接正电源时对比度最弱,接地电源时对比度最高(对比度过高时会产生“鬼影”,使用时可以通过一个10K的电位器调整对比度)。
RS为寄存器选择,高电平1时选择数据寄存器、低电平0时选择指令寄存器。
R/W为读写信号线,高电平时进行读操作,低电平时进行写操作。
E端为使能(enable)端,DB0~DB7为8位双向数据端。
BLA脚背光正极,BLK脚背光负极。
将8255的C口接DB0~DB7,PB7接E,PB6接R/W,PB5接RS,其他端口按上面介绍接上,电路如下:
2.6充电电路和PWM控制
1充电电路
充电电路的输入是一个直流电压,经过BUCK电路降压后送入锂电池,电路如图
2PWM控制
锂电池充电时必须根据充电情况来调整输出电压。
在BUCK电路中,输出电压是与输入电压和占空比有关,输入电压一般难以调整,所以只能调整占空比
(1)电压电流采样电路
在电池两端并接两个一样的电阻,采样中点电压送入A/D转换;在电池支路串一个很小的电阻,该电阻的电压经放大后送入A/D转换。
两电压值经过计算可得电压电流情况。
(2)PWM信号产生电路
要实现PWM控制,必须要精确把握发出导通和关断信号的时刻,本电路用8253来计时,定时结束后经8259发中断,由CPU经8255发出控制信号
(3)MOS驱动电路
由8255输出的PWM信号并不足以驱动MOS管,因此需要驱动电路。
输入为PA0,输出信号在R4后面。
Q1和Q2组成了一个反置的图腾柱,用来实现隔离,同时确保两只驱动管Q3和Q4不会同时导通。
R2和R3提供了PWM电压基准,通过改变这个基准,可以让电路工作在PWM信号波形比较陡直的位置。
Q3和Q4用来提供驱动电流,R5和R6是反馈电阻,用于对驱动输出电压进行采样,采样后的电压通过Q5对Q1和Q2的基极产生一个强烈的负反馈,从而把驱动输出电压限制在一个有限的数值。
这个数值可以通过R5和R6来调节。
最后,R1提供了对Q3和Q4的基极电流限制,R4提供了对MOS管的门极电流限制。
三总结
经过本次课程设计,我加深了对本门课程的认识,借此机会自己学习了PROTEL的使用,自学了课本上8088最小系统的部分,亲自设计出一个8088最小系统,并且和充电电路做了一个接口设计。
这次课程设计只给了所需要的模块,模块的具体实现并没有限制,给了我发挥的机会,所以在设计过程中,我自己去查资料,去问同学和老师,收获良多,学到了MOS驱动电路和驱动芯片的知识和原理,还有ADC0809的使用,因此我明白到一点,理论课所学的知识是远远不够的,必须要在课外持续的去拓展和加深自己的知识。
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