基于CPLD的電動自行車充電系統的研究設計
電動車由于具有無廢氣污染、無噪音、輕便美觀等特點,受到眾多使用者的青睞。但使用中也暴露出它的局限性,那就是蓄電池的容量決定了它的使用范圍,而且存在充電時間長的缺點。目前隨著電動自行車的發展,急需解決的問題就是如何實現快速靈活的充電。
隨著電子技術、可編程邏輯器件(FPGA,CPLD)、EDA技術的飛速發展,基于硬件編程語言的自上而下(TOP-TO-DOWN)設計方法給數字系統的開發設計帶來了革命性變革,僅使用單片機來實現系統控制的傳統方法正在被越來越多的以MCU+FPGA/CPLD為核心的最新設計理念取代。采用這種混合設計方案的最大優點是兩者的優勢互補,電路結構簡單,這給數字電路系統的設計帶來極大的方便。利用CPLD控制的靈活性很容易對電路進行在線修改,實現各種復雜的數字邏輯控制,這極大地擴展了單片機的功能。而且由于硬件編程語言的靈活性及CPLD具有的在系統編程(In-SystemProgram)特點,大大縮短了系統開發研制周期。基于上述思想,研發了基于SPCE061A和CPLD的電動自行車充電系統。
1 系統硬件設計
1.1 系統組成及功能
該充電系統由凌陽SPCE061A單片機、充電器、按鍵、CPLD、ACM12864液晶顯示器、上位機、語音電路等組成。充電器采用恒流、恒壓、浮充三階段充電方法對蓄電池進行充電。SPCE061A單片機控制六個充電器對六個蓄電池同時進行充電,同時檢測各個充電器的恒流、恒壓、浮充三個充電狀態,并通過ACM12864液晶顯示器顯示各充電器的工作狀態。通過按鍵選擇各充電器的工作與停止,并可根據不同需要選擇快速充電工作方式或普通充電工作方式,對蓄電池進行充電。系統上電進入工作狀態后,當單片機檢測到蓄電池已充滿的信號或發生其他緊急情況所產生的信號時,可以自動關閉充電器,實現充電器操作智能化。利用凌陽SPCE061A單片機的語音功能對充電過程中所出現的故障進行語音提示,使設計更人性化,便于操作。充電系統可以和上位機進行通訊,從而實現系統之間的聯網,有利于系統功能的擴充。其系統組成框圖如圖1所示。
1.2 液晶顯示電路的設計
顯示部分采用ACM12864C液晶顯示器,該模塊價格低。控制器為KS0107和KS0108,工作溫度范圍:0℃~50℃,儲存溫度范圍:-20℃~70℃,自帶負電壓發生電路,單+5V供電,帶背光,可與各種微處理器直接接口,數據讀寫操作不受外部時鐘控制,不帶漢字庫,占空比為1/64,外部共有20條引腳來進行外部接口。ACM12864C能夠充分滿足漢字顯示的要求。通過必要的程序設計,可實現在充電過程中通過對充電器恒流、恒壓、浮充等信號的采集,在ACM12864液晶顯示器上實時動態地顯示電池狀態。SPCE061A與ACM12864的接口如圖2所示。
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