周剛　楊永平

摘 要：本課題基于對(duì)單片機(jī)最小系統(tǒng)的研究，在現(xiàn)有汽車(chē)電子控制技術(shù)的基礎(chǔ)下，通過(guò)對(duì)汽車(chē)電控系統(tǒng)的學(xué)習(xí)，完成對(duì)單片機(jī)電路設(shè)計(jì) 、時(shí)鐘電路設(shè)計(jì) 、電源電路設(shè)計(jì)、通訊電路設(shè)計(jì)（串口、CAN）。

關(guān)鍵詞：汽車(chē)電子；單片機(jī)電路設(shè)計(jì)；時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)；通訊電路設(shè)計(jì)

1 前言

目前世界轎車(chē) 95%以上都采用了電子控制。在我國(guó)，從 70年代才開(kāi)始此領(lǐng)域的研究，研究開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)能力還相當(dāng)?shù)谋∪酰挥袣W洲國(guó)家 70年代的水平。通過(guò)對(duì)汽車(chē)電控系統(tǒng)的學(xué)習(xí)以及其在多內(nèi)外發(fā)展的對(duì)比情況，深刻認(rèn)識(shí)到國(guó)內(nèi)汽車(chē)電子發(fā)展的不足。因此我們必須認(rèn)識(shí)自己的不足，努力學(xué)習(xí)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)，開(kāi)拓創(chuàng)新，形成自己獨(dú)有的技術(shù)，為我國(guó)汽車(chē)電子事業(yè)做出巨大的貢獻(xiàn)。本課題就是在此情況下提出的，由于目前大多數(shù)汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)還以汽油機(jī)為主，因此在本論文中主要針對(duì)汽油機(jī)的電子控制技術(shù)進(jìn)行研究的。

2 原理圖的繪制

首先啟動(dòng) Altium Designer release 10，然后單擊工具欄 [文件 ]—[新建 ]—[原理圖 ]，把原理圖重新命名為“最小系統(tǒng)”并保存到新建的工程文件夾中。根據(jù)所需要的元器件從庫(kù)中尋找，然后拖動(dòng)放到原理圖工作區(qū)域中，然后進(jìn)行原理圖的布線(xiàn)。然后對(duì)封裝所有的元器件進(jìn)行封裝，根據(jù)各元器件的引腳的控制功能以及控制的對(duì)象不同建立相關(guān)的連接。然后單擊工具欄的 [工程 ]—[Compile Document 最小系統(tǒng) . SchDoc] 檢查原理圖是否有錯(cuò)，有錯(cuò)則可根據(jù)相關(guān)提示進(jìn)行更改。

3 PBC板的設(shè)計(jì)

將畫(huà)好的原理圖導(dǎo)入 PCB板，進(jìn)行 PCB板的制作。首先單擊工具欄 [文件 ]—[新建 ]— [PCB]，重命名并保存到和原理圖一個(gè)工程中。然后在單擊工具欄中的 [設(shè)計(jì) ]—[Update PCB Document PCB.PcbDoc]，彈出工程更改順序菜單欄，單擊生效更改，查看是否有錯(cuò)誤，若有錯(cuò)則可根據(jù)相關(guān)提示進(jìn)行更改，若沒(méi)有錯(cuò)則單擊執(zhí)行更改將原理圖成功導(dǎo)入建好的 PCB板中。接下來(lái)進(jìn)行元器件的擺放，根據(jù)元器件的性質(zhì)以及為了方便走線(xiàn)將已有的元器件正確的擺放到 PCB的有效工作區(qū)域內(nèi)。然后根據(jù)規(guī)則進(jìn)行連接與布線(xiàn)。

4 電源電路設(shè)計(jì)

MC9S12 系列單片機(jī)的外部供電電壓為 5V，分別為單片機(jī)的內(nèi)部電壓調(diào)整器， IO 端驅(qū)動(dòng)器，AD 轉(zhuǎn)換器提供電源，詳細(xì)情況如下 ：

使用 5v 供電的端口有：（ 1）VDDR（41引腳），接 +5V，VSSR（40 引腳），接地，內(nèi)部電壓調(diào)整器供電端；（ 2）VDDA（83引腳），接 +5V，VSSA（86 引腳），接地， AD 轉(zhuǎn)換器供電端；（ 3）VDDX（107引腳），接 +5V，VSSX （106引腳），接地， IO 驅(qū)動(dòng)供電端。

使用 2.5v 供電的端口有（內(nèi)部電壓調(diào)整器開(kāi)啟時(shí)不必進(jìn)行外部供電）：（ 1） VDDPLL（43引腳），接 +2.5V，VSSPLL（45 引腳），接地，鎖相環(huán)供電端。（ 2）VDD1（13引腳），接 +2.5V，VSS1（14引腳），接地，內(nèi)部電源供電端 1；（3）VDD2（65引腳），接 +2.5V，VSS2（66引腳），接地，內(nèi)部電源供電端 2。

5 時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)

一般情況外部時(shí)鐘都是由時(shí)鐘振蕩電路提供的，時(shí)鐘振蕩電路又分為無(wú)源時(shí)鐘電路和有源時(shí)鐘電路；無(wú)源時(shí)鐘電路由 2個(gè) 22pF 的電容和 2個(gè)分別為 5M和 1K 的電阻和 1個(gè) 16MHZ 晶振構(gòu)成， 2個(gè)電容都是一端接地另一端連接晶振的管腳，晶振和 2個(gè)電阻連接后引入單片機(jī)的 EXTAL和 XTAL引腳；有源的時(shí)鐘電路采用的是有源晶振，內(nèi)部有震蕩電路，當(dāng)通上電源后電路可以自己產(chǎn)生標(biāo)定的頻率信號(hào)。

6 通訊電路設(shè)計(jì)

MC9S12XS128單片機(jī)的 RS232 串行通訊電路設(shè)計(jì)需要使用 2個(gè)串行通訊口，而單片機(jī)在與 PC的通訊中，由于電腦的串口信號(hào)線(xiàn)為正負(fù)邏輯關(guān)系，這與單片機(jī)的邏輯信號(hào)電壓定義不同，這樣就需要對(duì)兩者之間信號(hào)進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換。接下來(lái)是對(duì)應(yīng) MC9S12XS128單片機(jī)與 MAX232 的電路原理圖，如下圖：

圖中的 RXD0（串行接 0），TXD0（串行發(fā) 0）分別接單片機(jī)的 PS0（89 引腳）和 PS1（90 引腳）。我們只用了串行接口的 3個(gè)引角，其中 2引腳為串行發(fā)送，接 MAX232 的 14引角， 3引腳為串行接收，接 MAX232的 13引角，5引角接地。

7 結(jié)論

本文主要是基于 MC9S12XS128單片機(jī)最小系統(tǒng)的研究，了解單片機(jī)的構(gòu)成及整車(chē)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。通過(guò)對(duì)單片機(jī)電源電路設(shè)計(jì)、時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)、通訊電路設(shè)計(jì)，對(duì) 9S12單片機(jī)最小系統(tǒng)有了深刻的認(rèn)識(shí)，清楚了最小系統(tǒng)的構(gòu)成以及各引腳的功能。通過(guò)這次設(shè)計(jì)，也加深了對(duì)汽車(chē)電子的認(rèn)識(shí)，為以后我國(guó)的汽車(chē)電子發(fā)展增強(qiáng)了信念。

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