基于mc9s12單片機(jī)和cpld的低壓鑄造控制器設(shè)計(jì)

1、第二部分嵌入式技術(shù)交流平挑烏嵌入式系饒應(yīng)國(guó)腚基于MC9S12單片機(jī)和CPLD的低壓鑄造控制器設(shè)計(jì)■北京工商大學(xué)王飛霍亮生闡述低壓鑄造控制器的特點(diǎn)與組成，介紹MC9S12D0128、McgSl2UF32單片機(jī)的特點(diǎn)。文章詳細(xì)說(shuō)明摘要Mcgsl2DGl28單片機(jī)的12c與SPI總線擴(kuò)展、Mcgsl2UF32單片機(jī)的USB20與SD接口的電路設(shè)計(jì)，；‘壓如何用CPLD實(shí)現(xiàn)鍵盤掃描。最后分析概速多處理囂控制系統(tǒng)、模塊化設(shè)計(jì)的優(yōu)勢(shì)。關(guān)鍵詞MC9S

2、12CPLDUSBSD低壓鑄造引言近年來(lái)，隨著單片機(jī)性能的提高與嵌入式技術(shù)的飛速發(fā)展，單處理器嵌人式系統(tǒng)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。但在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，控制器采用多處理器設(shè)計(jì)可以建立模塊化的體系結(jié)構(gòu)，可以均勻分布計(jì)算能力并且可以簡(jiǎn)化編程難度。本設(shè)計(jì)旨在設(shè)計(jì)一個(gè)能較好地實(shí)現(xiàn)原定鎂合金低壓鑄造的鑄造工藝的多處理器控制系統(tǒng)，同時(shí)能使用SD卡記錄鑄造過(guò)程中的大量信息，利用USB20總線與PC機(jī)進(jìn)行通信，通過(guò)上位機(jī)的軟件對(duì)鑄造過(guò)程進(jìn)行分析與控制。1低壓鑄造

3、控制器的組成本設(shè)計(jì)以MC9S12DGl28和MC9S12UF32單片機(jī)為處理器。系統(tǒng)使用Mcgsl2DGl28片上A／D進(jìn)行模擬量的采集，利用485技術(shù)與工控儀表進(jìn)行通信，并輸出4～20mA電流環(huán)來(lái)控制電氣比例閥；用MC9S12UF32片上USB20接口與計(jì)算機(jī)通信以及用片上SD接口存儲(chǔ)數(shù)據(jù)采用MAX3256ATCl44一10CPLD進(jìn)行鍵盤掃描、液晶顯示的邏輯轉(zhuǎn)換與電氣開(kāi)關(guān)輸入輸出等外圍擴(kuò)展和邏輯控制。圖1給出了本控制系統(tǒng)的組成框圖。

4、11M09S12DGl28單片機(jī)飛思卡爾的MC9S12DGl28單片機(jī)(MCU)由標(biāo)準(zhǔn)片上外圍設(shè)備組成，它包括一個(gè)16位中央處理器(HCSl2CPU)，128KB的FlashEEPROM、2KB的RAM，2個(gè)異步串行通信接口(SCI)，1個(gè)12C總線，2個(gè)SPI，2個(gè)8路圖1控制系統(tǒng)的組成10位或8位A／D等。MC9S12DGl28單片機(jī)作為本控制系統(tǒng)的主要處理器將完成與工控儀表之間進(jìn)行通信實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度等參數(shù)的控制，利用12C接口擴(kuò)展DA

5、C(DigitalAnalogConverter)以輸出4～20mA電流環(huán)對(duì)電氣比例閥進(jìn)行控制，同時(shí)該芯片將控制人機(jī)交互界面處理鍵盤操作，控制液晶屏顯示。12M09S12UF32單片機(jī)Mcgsl2UF32單片機(jī)由標(biāo)準(zhǔn)片上外圍設(shè)備組成，它包括一個(gè)16位中央處理器(HCSl2CPU)、32KB的FlashEEPROM、35KB的RAM。除了片上全速USB20接口外，McgsIZUF32還內(nèi)置了接口和主控制器：ATA一5接口、CompactF

6、lash、SD／MMC、SmartMedia(tin)和MemoryStick。結(jié)合靈活的輸人／輸出接口和8通道16位定時(shí)器，Mcgsl2UF32非常適用于以下應(yīng)用：paper@mesnet∞Ⅱ∞(&稿專用)Microcomr。l】Hs＆EmbeddedSyBtm日145第二部分嵌入娥術(shù)交流～平批烏嵌入芮系詫應(yīng)國(guó)腚23MC9S12DGl28單片機(jī)接口電路控制系統(tǒng)需要4～20mA電流環(huán)對(duì)電氣比例閥進(jìn)行控制以控制低壓鑄造過(guò)程中的液面加壓系統(tǒng)

7、，如圖4所示。系統(tǒng)擴(kuò)展了一片16M位Atmel的DataFlash，該芯片與單片機(jī)之間采用了標(biāo)準(zhǔn)的SPI總線傳輸數(shù)據(jù)。此外系統(tǒng)利用MC9S12DGl28單片機(jī)rC總線技術(shù)擴(kuò)展了模／數(shù)轉(zhuǎn)換器MAX5821來(lái)輸出0～5V電壓，通過(guò)圖5所示電壓電流電路轉(zhuǎn)換成4～20mA電流環(huán)。鍵盤掃描的思路是讓行端口依次輸出一個(gè)負(fù)脈沖，對(duì)列信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，如果有任何一個(gè)鍵被按下，則列信號(hào)中有且僅有一個(gè)信號(hào)為低。負(fù)脈沖的輸出可以如圖7所示來(lái)實(shí)現(xiàn)。當(dāng)有鍵被按下時(shí)，

8、立刻停止50kHz的脈沖，如圖7中的Stop信號(hào)，以保持行信號(hào)狀態(tài)。檢測(cè)列信號(hào)并將行列信號(hào)編碼鎖存，如圖8所示。鍵盤掃描過(guò)程中必須要有去抖功能，本設(shè)計(jì)采用計(jì)數(shù)團(tuán)4IC和SPI擴(kuò)展田5電壓電流轉(zhuǎn)換電路24CPLD實(shí)現(xiàn)6x6鍵盤掃描控制器鍵盤為矩陣式66的鍵盤，其排布如圖6所示，在本設(shè)計(jì)中利用CPLD強(qiáng)大的邏輯運(yùn)算能力對(duì)鍵盤進(jìn)行掃描和鍵值保存。RoWl／RaW2／ROW3／RoW4／／／／／／RoW5／CoM(1COM3TCoM4II∞M5

9、T6盔6怒6怒6踺砷怒6怒。圖666鍵盤電路來(lái)消除鍵盤抖動(dòng)。如圖9所示，如果有鍵按下開(kāi)始計(jì)數(shù)，如果計(jì)數(shù)器計(jì)到7時(shí)將鍵值鎖存，當(dāng)計(jì)到15時(shí)KEY—PRESS輸出低電平，并停止計(jì)數(shù)，讓單片機(jī)讀取鍵值。當(dāng)。I74160；—●Lmq盟74138AY∞BQAAYlCQBBY撲J_DQC孵CY孫ENTQD赫臻ENPRC0嘲l(fā)茅jC哪cLK。imt9Ljj‘Fm”；GND3：8“圈7遐行輸出負(fù)脈沖RowoWlRoW2RoW3Row4RoW5RoW6R