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MC9S12XS128单片机最小系统设计

来源:原创论文网 添加时间:2018-09-06

  摘要:本课题基于对单片机最小系统的研究, 在现有汽车电子控制技术的基础下, 通过对汽车电控系统的学习, 完成对单片机电路设计、时钟电路设计、电源电路设计、通讯电路设计 (串口、CAN) 。

  关键词:汽车电子; 单片机电路设计; 时钟电路设计; 通讯电路设计;

单片机最小系统论文配图

  1 前言

  目前世界轿车95%以上都采用了电子控制。在我国, 从70年代才开始此领域的研究, 研究开发和生产能力还相当的薄弱, 只有欧洲国家70年代的水平。通过对汽车电控系统的学习以及其在多内外发展的对比情况, 深刻认识到国内汽车电子发展的不足。因此我们必须认识自己的不足, 努力学习国外先进技术, 开拓创新, 形成自己独有的技术, 为我国汽车电子事业做出巨大的贡献。本课题就是在此情况下提出的, 由于目前大多数汽车发动机还以汽油机为主, 因此在本论文中主要针对汽油机的电子控制技术进行研究的。

  2 原理图的绘制

  首先启动Altium Designer release 10, 然后单击工具栏[文件]—[新建]—[原理图], 把原理图重新命名为“最小系统”并保存到新建的工程文件夹中。根据所需要的元器件从库中寻找, 然后拖动放到原理图工作区域中, 然后进行原理图的布线。然后对封装所有的元器件进行封装, 根据各元器件的引脚的控制功能以及控制的对象不同建立相关的连接。然后单击工具栏的[工程]—[Compile Document最小系统.SchDoc]检查原理图是否有错, 有错则可根据相关提示进行更改。

  3 PBC板的设计

  将画好的原理图导入PCB板, 进行PCB板的制作。首先单击工具栏[文件]—[新建]—[PCB], 重命名并保存到和原理图一个工程中。然后在单击工具栏中的[设计]—[Update PCB Document PCB.Pcb Doc], 弹出工程更改顺序菜单栏, 单击生效更改, 查看是否有错误, 若有错则可根据相关提示进行更改, 若没有错则单击执行更改将原理图成功导入建好的PCB板中。接下来进行元器件的摆放, 根据元器件的性质以及为了方便走线将已有的元器件正确的摆放到PCB的有效工作区域内。然后根据规则进行连接与布线。

  4 电源电路设计

  MC9S12系列单片机的外部供电电压为5V, 分别为单片机的内部电压调整器, IO端驱动器, AD转换器提供电源, 详细情况如下:

  使用5v供电的端口有: (1) VDDR (41引脚) , 接+5V, VSSR (40引脚) , 接地, 内部电压调整器供电端; (2) VDDA (83引脚) , 接+5V, VSSA (86引脚) , 接地, AD转换器供电端; (3) VDDX (107引脚) , 接+5V, VSSX (106引脚) , 接地, IO驱动供电端。

  使用2.5v供电的端口有 (内部电压调整器开启时不必进行外部供电) : (1) VDDPLL (43引脚) , 接+2.5V, VSSPLL (45引脚) , 接地, 锁相环供电端。 (2) VDD1 (13引脚) , 接+2.5V, VSS1 (14引脚) , 接地, 内部电源供电端1; (3) VDD2 (65引脚) , 接+2.5V, VSS2 (66引脚) , 接地, 内部电源供电端2。

  5 时钟电路设计

  一般情况外部时钟都是由时钟振荡电路提供的, 时钟振荡电路又分为无源时钟电路和有源时钟电路;无源时钟电路由2个22p F的电容和2个分别为5M和1K的电阻和1个16MHZ晶振构成, 2个电容都是一端接地另一端连接晶振的管脚, 晶振和2个电阻连接后引入单片机的EXTAL和XTAL引脚;有源的时钟电路采用的是有源晶振, 内部有震荡电路, 当通上电源后电路可以自己产生标定的频率信号。

  6 通讯电路设计

  MC9S12XS128单片机的RS232串行通讯电路设计需要使用2个串行通讯口, 而单片机在与PC的通讯中, 由于电脑的串口信号线为正负逻辑关系, 这与单片机的逻辑信号电压定义不同, 这样就需要对两者之间信号进行电平转换。接下来是对应MC9S12XS128单片机与MAX232的电路原理图, 如下图:

  图中的RXD0 (串行接0) , TXD0 (串行发0) 分别接单片机的PS0 (89引脚) 和PS1 (90引脚) 。我们只用了串行接口的3个引角, 其中2引脚为串行发送, 接MAX232的14引角, 3引脚为串行接收, 接MAX232的13引角, 5引角接地。

  7 结论

  本文主要是基于MC9S12XS128单片机最小系统的研究, 了解单片机的构成及整车系统的结构。通过对单片机电源电路设计、时钟电路设计、通讯电路设计, 对9S12单片机最小系统有了深刻的认识, 清楚了最小系统的构成以及各引脚的功能。通过这次设计, 也加深了对汽车电子的认识, 为以后我国的汽车电子发展增强了信念。

  参考文献
  [1]张阳.MC9S12XS单片机原理及嵌入式系统开发.北京:电子工业出版社, 2011.
  [2]凌永成.汽车电子控制技术 (第二版) .北京:北京大学出版社, 2011.
  [3]任勇.单片机原理及应用:使用Freescale S12X构建嵌入式系统.北京:清华大学出版社, 2012.
  [4]付官星, 车兔林.发动机ECU电源系统电路设计.汽车实用技术[J], 2013.
  [5]罗峰.汽车CAN总线系统原理、设计与应用[M].北京:电子工业出版社, 2010.

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