基于LPC2119的配电控制模块设计

最新更新时间:2015-01-17来源: 互联网关键字:模块 手机看文章 扫描二维码
随时随地手机看文章
  火箭炮配电箱在火箭炮作战任务完成过程中起着极其重要的作用,它主要对火箭炮的高低和方向调炮及左右千斤顶放列、撤收进行。目前,火箭炮配电箱使用的控制器件仍是传统的接触器,这类器件触点在切换过程中极容易出现触点发热、粘接、卡死,造成配电动作失败,存在故障隐患时难以发现;同时,配电箱为减小大功率电机启动时的冲击电流,采用串联启动电阻限流的方法,当电机过载时,极易烧坏启动电阻,造成配电箱无法工作,这些问题严重影响了配电箱的可靠使用,直接影响火箭炮作战任务的完成。基于此,亟需改进火箭炮现有配电箱,设计新型智能配电箱来解决现有配电箱存在的问题,使火箭炮配电朝着自动化和智能化方向转变。模块是智能配电箱的控制单元,本文基于设计模块。
本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/266442.htm

  配电控制模块总体设计

  智能配电箱主要由配电控制模块、智能配电模块、CAN总线通信模块和LIN总线通信模块等组成。配电控制模块是智能配电箱的控制单元,主要负责管理智能配电模块,监控用电负载的运行状态,同时通过双CAN冗余通道与上位机进行数据通信,实现火箭炮配电箱的数字化、智能化管理。配电控制模块结构组成如图1所示,它以嵌入式微处理器为控制核心,主要由CAN收发器、LIN收发器、输入接口、输出接口和电源模块等组成。

  

 

  图1配电控制模块结构组成图

  配电控制模块选用ARM7TDMI版本的微处理器作为控制核心,该微处理器将许多外围功能集成到了芯片内部,性价比高;选用存储器FM24C64存储智能配电模块的配置参数信息;配电控制模块各种通信接口由专用的接口芯片来负责处理;CAN总线接口主要负责与上位机进行信息交互,LIN总线接口主要负责控制和管理智能配电模块;串口部分主要预留系统升级、信息配置、读取及修改等。

  配电控制模块上电后,从存储器中读取配电箱配置信息,根据信息对智能配电模块进行核对和识别,完成信息分配初始化工作;实时扫描智能配电模块输出电流、电压和温度参数,响应CAN总线显示控制命令,上传配电箱工作状态信息至上位机。配电控制模块主要性能包括:①通讯协议采用CAN 2.0B,具有两路CAN通讯接口,实现CAN总线的冗余备份;②具有LIN通讯接口,通讯协议采用LIN 2.0,实现对所有智能配电模块的控制;③自动识别智能配电模块,进行模块参数自动下载,方便快速更换、维修智能配电模块;④上位机通过CAN总线可以访问配电控制模块,实现对智能配电箱的维护和检修;⑤微处理器通过CAN总线可以上传配电状态参数和配电箱故障信息等。

  微处理器LPC2119选型

  嵌入式微处理器是配电控制模块的核心部件。本文在综合考虑CAN总线和LIN通信要求,以及处理器性价比、功能完善等方面因素的基础上,选择Philips公司的LPC2119微处理器作为配电控制模块的核心。LPC2119是一个支持实时仿真和跟踪的32位ARM7TDMI-S核,并带有128K片内FLASH、16K SRAM、双CAN总线控制器、片内Boot装载程序实现ISP和IAP、2个UART通用串口等。LPC2119满足本设计对存储、CAN总线和LIN总线的收发以及参数设置等需求,并且双CAN总线控制器为系统的冗余设计提供了方便,LPC2119将处理器内核与CAN控制器模块集成在一起,增强了该芯片的功能,不仅使CAN总线的通讯具有更高的可靠性,而且在硬件电路设计时不需再考虑选用何种CAN控制器,只需增加CAN收发器即可实现CAN总线通信,简化了硬件结构,降低了成本。

  存储器电路设计

  本设计选用存储器FM24C64存储智能配电模块的配置参数信息,FM24C64是采用先进的铁电技术制造的64K位非易失性存储器。铁电随机存储器(FRAM)具有非易失性,且可以像RAM一样快速读写,数据在掉电后可以保存十年,相比EEPROM或其他非易失性存储器,FRAM具有可靠性高、结构简单等诸多优点。与EEPROM系列不同的是,FM24C64以总线速度进行写操作,无须延时,数据发到FM24C64后直接写到具体的单元地址,下一个总线操作可以立即开始。FM24C64可以支持1万亿次读写次数,是EEPROM的1百万倍。

  FM24C64非易失性铁电随机存储器的特性包括:①工作电压为5V;②动态工作电流为150μA;③总线速度可以达到1MHz;④可以直接替换EEPROM;⑤向上兼容100K和400K总线速度。这些特性使得FM24C64满足配电控制模块非易失性要求,使存储具有更快的写操作速度和更少的系统开销。FM24C64采用工业标准两线接口,8脚SOP封装,操作温度范围为-40℃~+85℃。配电控制模块采用铁电存储器FM24C64(8KB),主要是作为数据存储器,FM24C64与LPC2119的电路连接如图2所示。

  

 

  图2 FM24C64与LPC2119的电路连接图

  

 

  图3 MAX3232与LPC2119的电路连接图

  RS232通信接口电路设计

  RS232标准是美国电子工业联合会制定的一种串行物理接口标准,广泛应用于计算机与终端或外设之间的近端连接。实际工作时,为了能够与TTL器件连接,必须在RS232与TTL电路之间进行电平和逻辑关系的转换;输出、输入信号都要分别经过电平转换器,进行电平转换后才能送到连接器或从连接器上接收。本配电控制模块选用电平转换芯片MAX3232进行电平转换,MAX3232芯片与LPC2119的电路连接如图3所示。LPC2119内部集成2个的通用异步收发器UART单元,提供了两个独立的异步串行I/O口。MAX232内部有电压倍增电路和转换电路,只需3.3V电源便可实现TTL电平与RS232电平的转换,设计简单、可靠性高。

  CAN总线接口电路设计

  CAN控制器是CAN通信的核心,CAN的通信底层协议的转换主要由CAN控制器和CAN收发器实现。对于不同型号的CAN总线通信控制器,实现底层协议部分的电路结构和功能基本相同,而与微处理器接口部分的结构和方式存有不同。

  在本配电控制模块的CAN总线通信接口中采用CTM1050T总线接口模块。CTM1050T为隔离型CAN收发器模块,内部包含隔离电路、CAN收发器、总线保护和电源电路,CTM1050T主要是将CAN控制器的逻辑电平转换为CAN总线的差分电平,且具有隔离功能、ESD保护功能以及TVS管防总线过压功能。CTM1050T是CAN协议控制器和物理总线之间的接口。CAN总线接口电路如图4所示,LPC2119与CTM1050T模块构成的CAN节点具有设计简单、稳定可靠的特点,能够实现CAN总线上各节点在电气、电源上完全隔离和独立。由图4可知,在设计过程中CTM1050T与CAN总线的接口部分采用了一定的安全和抗干扰措施。为了保护CTM1050T免受过流的冲击,CTM1050T的CANL和CANH引脚各自通过一个5Ω的电阻和滤波电感与CAN总线相连,电阻可起到一定的限流作用;为了滤除总线上的高频干扰和预防电磁辐射,CANL和CANH与地之间并联了两个30P的小电容。当CAN总线有较高的电压时,通过二极管的瞬态击穿可起到一定的过压保护作用,因此,在两根CAN总线接入端与地之间分别反接了一个保护二极管。CTM1050T模块的TXD、RXD引脚兼容+3.3V、+5V的CAN控制器,不需外接其他元器件,直接将+3.3V或+5V的CAN控制器发送、接收引脚与CTM1050T模块的发送、接收引脚相连接。

  

 

  图4 CAN总线接口电路图

  LIN总线接口电路设计

  在配电控制模块的LIN总线通信接口中采用TJA1020作为总线数据收发器件,TJA1020收发器是LIN传输媒体之间的接口协议控制器和LIN主机/从机协议控制器,配电控制模块充当LIN网络的主节点,通过UART1串口连接到LIN收发器TJA1020,然后再由TJA1020连接到LIN物理总线上。TJA1020输入引脚TXD的发送数据流被LIN收发器转换成总线信号并且电平翻转速率和波形都受到限制,以减少电磁辐射。TJA1020的接收器检测到LIN总线上的数据流并通过RXD引脚将它传送到协议控制器。LIN收发器TJA1020的主要特性是:①波特率最高达20kbps;②高抗电磁干扰性,极低的电磁发射;③未通电状态下的无源特性;④在睡眠模式下电流消耗极低,可实现本地或远程唤醒;⑤短路保护和过热保护等。本设计采用LPC2119处理器的UART1作为LIN总线通讯接口,选用TLP113高速光耦进行信号隔离传输,LIN总线接口电路如图5所示。

  

 

  图5 LIN总线接口电路图

  

 

  图6 +15V控制电源电路图
  控制电源电路设计

  根据模块的工作要求,模块需要电源提供+15V、+3.3V以及+1.8V的电压。在进行模块所需的+15V电源电路设计时,为提高电源稳定性,选用COSEL的电气隔离型SFS152415 DC/DC电源模块,+15V控制电源电路如图6所示。

  +3.3V和+1.8V电源电路如图7示,分别选用3.3V和1.8V的SPX1117系列线性稳压芯片得到模块需要的+3.3V和+1.8V电源,选用COSEL的SUS32405型号DC/DC电源模块控制电源电气隔离,以提高电源系统的抗干扰能力。

  

 

  图7 +3.3V和+1.8V控制电源电路图

  结束语

  本文基于微处理器设计了模块,首先给出了配电控制模块的总体设计,然后介绍了微处理器的选型,最后阐述了模块的电路设计,包括存储器电路、RS232通信接口电路、CAN总线接口电路、LIN总线接口电路以及控制电源电路。该配电控制模块为火箭炮武器装备数字化、自动化和智能化奠定了基础,在武器装备配电领域具有广阔的应用前景。

关键字:模块 编辑:探路者 引用地址:基于LPC2119的配电控制模块设计

上一篇:基于S3C2440的LED背光源节电系统设计方案
下一篇:讨论DSP系统中延迟电池寿命关键--DC/DC稳压器

推荐阅读最新更新时间:2023-10-12 22:51

SPM2及SPM3智能功率模块概览
在本视频中,我们将为您介绍SPM2及SPM3智能功率模块。采用这些模块的设计人员可构建更紧凑、可靠和高能效的电机驱动方案,用于工业应用。 iframe src="http://player.youku.com/embed/XMjgwMDE3MDk5Mg==" height="498" frameborder="0" width="510" /iframe
[电源管理]
MCM功率电源模块EMC的研究
  ①平面转换设计规范对于电源内部高频开关器件,如功率VMOS管、高频变压器、整流管等,应尽可能地减少其电路电流的环路面积,且不要与其他导带长距离平行分布。电源的输入正端和地线应尽可能地靠近,以减小差模辐射的环路面积。设计布线时走线尽量少拐弯,拐弯处一般取圆弧形,因为直角或夹角会产生电流突变,产生EMI干扰。导带上的线宽不要突变,无尖刺毛边。   图1滤波器的原理图为减小变压器漏感的影响,采用初、次级交叉绕制的方法,并使其紧密耦合。尽可能采用罐型磁芯。由于罐型磁芯可以把所有的线圈绕组封在磁芯里面,因此具有良好的自我屏蔽作用,可以有效地减少EMI。   图2输入输出滤波电路为吸收上升沿和下降沿产生的过冲,并有可
[电源管理]
MCM功率电源<font color='red'>模块</font>EMC的研究
CISSOID 向 Thales 交付首个碳化硅( SiC )智能功率模块
2016年4月15日,高温及长寿命半导体解决方案的领先供应商CISSOID公司宣布,向 Thales Avionics Electrical Systems 交付首个三相 1200V/100A SiC MOSFET 智能功率模块(IPM)原型。该模块在 Clean Sky Joint Undertaking 项目的支持下开发而成,通过减小重量和尺寸,该模块有助于提高功率转换器密度,从而支持多电飞机(More-Electrical Aircraft)中的发电系统和机电致动器。 此 IPM 可让栅极驱动器与功率晶体管完美整合,从而利用碳化硅(SiC)的全部优势,即低切换损耗和高工作温度。 凭借 HADES2 隔离式栅极驱动
[半导体设计/制造]
光栅四倍频细分电路模块的分析与设计
   摘要: 给出一种新的光栅位移传感器的四倍频细分电路设计方法.采用可编程逻辑器件(CPLD)设计了一种全新的细分模块,利用Verilog HDL语言编写四倍频细分、辨向及计数模块程序,并进行了仿真.仿真结果表明,与传统方法相比,新型的设计方法开发周期短,集成度高,模块化,且修改简单容易.    关键词: 光栅位移传感器;四倍频细分;可编程逻辑器件(CPLD)   光栅位移传感器是基于莫尔条纹测量的一种传感器,要提高其测量分辨率,对光栅输出信号进行细分处理是必要环节.在实际应用中,通常采用四倍频的方法提高定位精度.四倍频电路与判向电路设计为一个整体,称为四倍频及判向电路.能够实现四倍频的电路结构很多,但在应用中发现,
[应用]
LED模块的光电参数和检测方法的现状和改进方法
  一、序言   对于一个新兴的产品,其产品自身的发展总是先于产品标准和检测方法。虽然产品的标准和检测方法不可能先于产品的研发,但是,产品的标准和检测方法应尽可能地紧跟产品设计开发的进度,因为产品的标准和检测方法的制定过程本身就是对产品研发过程的回顾研讨和小结,只要条件基本成熟,产品标准和检测方法的制订越及时,就越能减少产品研发过程的盲目性。LED照明产业发展到现在,我们对LED照明产品标准和检测方法的回顾、小结的时候已经基本到来。   二、LED模块的光电参数和检测方法的现状和改进方法   1、传统的LED模块的检测方法   目前传统的LED模块的检测方法主要有两种,第一种是采用脉冲测量的方法,它是把照明LE
[测试测量]
LED<font color='red'>模块</font>的光电参数和检测方法的现状和改进方法
工业自动化DCS中智能位置调整模块的设计
引言    传统的电动执行机构具有使用简单、节省投资等特点,已被广泛应用于电力、冶金、石油、轻工等领域的生产过程控制系统中。我国的电动执行机构和伺服放大器是60年代统一设计的,30多年来在技术上没有大的创新。这种电动执行机构控制能力差,维护量大,连接电缆多,难于满足我国工业自动化水平的需要。 目前,绝大多数电动执行机构配套的伺服放大部分通常是由输入隔离放大电路、比较、触发电路和功率输出电路组成的。输入一般用线圈隔离,再用磁放大器放大;比较电路一般采用由分立元件组成的电压比较器,触发电路采用张驰振荡触发电路,其稳定性、可靠性均较差;功率输出电路是用可控硅输出电路,伺服电机转速是固定的,输出定位效果较差。该类电
[工业控制]
Han® 千兆模块超7类提升数据传输安全性
浩亭为最苛刻的超7类传输设计出Han® 千兆模块超7类(7A),适用于10 GB以太网。该模块能够以高达1000 MHz的工作频率进行传输。用户优势:与标准超6类相比,信号完整性获得显著提升,同时抗干扰性也得以加强。 超7类电缆由四对单独屏蔽的线缆组成,并且外侧包覆有共用屏蔽层。由此,浩亭成为第一家为符合该标准的数据传输提供模块化工业连接器的制造商。 目前的Han® Gigabit千兆模块已经满足最高500 MHz的超6类频率要求,可供高速数据传输使用,同时还可兼容10 GB以太网。Gigabit模块通常具有设计坚固和传输可靠的特点,能够实现并满足工业领域更高带宽要求的高速数据传输,并在抑制串扰和噪声方面保持较高标准。超6类
[嵌入式]
Han® 千兆<font color='red'>模块</font>超7类提升数据传输安全性
基于LPC2131嵌入式系统的CAN模块设计与实现
随着信息技术技术的飞速发展, ARM技术方案架构作为一种具备低功耗、高性能、以及小体积等特性的32位嵌入式微处理器,得到了众多的知识产权授权用户,其中包括世界顶级的半导体和系统公司。目前已被广泛的用于各类电子产品,汽车、消费娱乐、影像、工业控制、海量存储、网络、安保和无线等领域。被业界人士认为,基于ARM的技术方案是最具市场前景和市场优势的解决方案。 现场总线CAN是为解决现代汽车中众多的电控模块之间的数据交换而开发的一种串行通信协议。由于其具有多主站依据优先权进行总线访问,采用非破坏性总线仲裁,可完成对通信数据的错误检验和优先级判别,数据长度最多为8个字节,传输时间短,受干扰的概率低,抗干扰能力较强,通信速率最高可达1Mbit/s
[嵌入式]
小广播
最新电源管理文章
换一换 更多 相关热搜器件
电子工程世界版权所有 京B2-20211791 京ICP备10001474号-1 电信业务审批[2006]字第258号函 京公网安备 11010802033920号 Copyright © 2005-2024 EEWORLD.com.cn, Inc. All rights reserved