作者：杨存祥;戈民;王发群;崔光照;宋镜波
电动车因为具有无废气污染、无噪音、简便漂亮等特色，遭到很多运用者的喜爱。但运用中也暴露出它的局限性，那便是蓄电池的容量决议了它的运用规模，并且存在充电时刻长的缺陷。现在跟着电动自行车的开展，急需解决的问题便是怎么完结快速灵敏的充电。
跟着电子技能、可编程逻辑器材（FPGA，CPLD）、EDA技能的飞速开展，依据硬件编程言语的自上而下（TOP-TO-DOWN）规划办法给数字体系的开发规划带来了革命性革新，仅运用单片机来完结体系操控的传统办法正在被越来越多的以MCU+FPGA/CPLD为中心的最新规划理念替代。选用这种混合规划方案的最大长处是两者的优势互补，电路结构简略，这给数字电路体系的规划带来极大的便利。运用CPLD操控的灵敏性很简单对电路进行在线修正，完结各种杂乱的数字逻辑操控，这极大地扩展了单片机的功用。并且因为硬件编程言语的灵敏性及CPLD具有的在体系编程（In-SystemProgram）特色，大大缩短了体系开发研发周期。依据上述思维，研发了依据SPCE061A和CPLD的电动自行车充电体系。
1体系硬件规划
1.1体系组成及功用
该充电体系由凌阳SPCE061A单片机、充电器、按键、CPLD、ACM12864液晶显现器、上位机、语音电路等组成。充电器选用恒流、恒压、浮充三阶段充电办法对蓄电池进行充电。SPCE061A单片机操控六个充电器对六个蓄电池一起进行充电，一起检测各个充电器的恒流、恒压、浮充三个充电状况，并经过ACM12864液晶显现器显现各充电器的作业状况。经过按键挑选各充电器的作业与中止，并可依据不同需求挑选快速充电作业办法或一般充电作业办法，对蓄电池进行充电。体系上电进入作业状况后，当单片机检测到蓄电池已充溢的信号或产生其他紧急情况所产生的信号时，能够主动封闭充电器，完结充电器操作智能化。运用凌阳SPCE061A单片机的语音功用对充电进程中所呈现的毛病进行语音提示，使规划更人性化，便于操作。充电体系能够和上位机进行通讯，然后完结体系之间的联网，有利于体系功用的扩大。其体系组成框图如图1所示。
1.2液晶显现电路的规划
显现部分选用ACM12864C液晶显现器，该模块价格低。操控器为KS0107和KS0108，作业温度规模：0℃“50℃，贮存温度规模：-20℃”70℃，自带负电压产生电路，单+5V供电，带背光，可与各种微处理器直接接口，数据读写操作不受外部时钟操控，不带汉字库，占空比为1/64，外部共有20条引脚来进行外部接口。ACM12864C能够充沛满意汉字显现的要求。经过必要的程序规划，可完结在充电进程中经过对充电器恒流、恒压、浮充等信号的收集，在ACM12864液晶显现器上实时动态地显现电池状况。SPCE061A与ACM12864的接口如图2所示。
本体系选用CPLD作为SPCE061A单片机和充电器的接口部分，完结I/O口扩展，并完结键盘扫描功用。CPLD的运用，替代了一些专用%&&&&&%，减少了体系的杂乱性，提高了体系的集成度。本体系选用硬件电路来完结对键盘的扫描作业，当有按键按下时，CPLD内部状况产生改动。按键弹起后，内部状况经CPLD主动处理转化为相应的键值被送到输出端口，供单片机扫描时取走键值。相对于软件判别键盘作业状况，这样不只节省了SPCE061A的存储空间，还极大地提高了体系的作业速度，更好地完结了实时性。
CPLD选用ALTERA公司出产的MAX7000S系列中的EPM7128SLC84-15。该芯片共有84个引脚，选用EEPROM技能制造；内含2500个逻辑门，128个宏单元，时钟作业频率可达151.5MHz。经过CPLD对资源的整合，完结了用一片CPLD完结I/O电路、硬件扫描判别等，优化了硬件的布局。如需改动体系的功用，只需改动相应的源代码而不是硬件结构，因此具有很大的灵敏性。
2体系软件规划
2.1主程序规划
本体系的软件部分选用C言语和汇编言语混合编制而成，因此该程序具有功用强大、规划齐备等特色。主程序首要完结如下功用：
（1）体系初始化和参数的设置；
（2）充电器三种作业状况的检测和显现；
（3）操控各个充电器的作业和中止以及快速充电和一般充电两种充电办法的挑选；
（4）蓄电池正反极性的判别，极性接反时主动进行语音报警；
（5）充电器充溢蓄电池时主动封闭充电器；呈现异常情况时主动进行语音报警；
（6）对快速充电时刻长短进行设定。
体系主程序流程图如图3所示。
2.2语音播映程序规划
SPCE061A的D/A转化通道的硬件完结大致有两种办法，一种是直接选用数/模转化器DAC办法，另一种是选用脉宽调制PWM驱动办法。SPCE061A音频输出的结构便是由两个DAC通道或一个PWM驱动通道构成。这两种完结办法本质都为数/模转化，都是将数字信号转化为电流模拟信号输出。SPCE061A的音频输出选用双通道模/数转化办法，即数字信号经过10位DAC转化成3mA驱动的电流模拟信号输出。语音提示输出直接选用DAC通道，经信号扩大后，由扬声器输出。语音播映流程图如图4所示。
程序编写如下：
#INCLUDE“hardware.h”
#INCLUDE“S480.h”
VoidSound（unsignedinTI）
{
SACM_S480_IniTIal（1）;
SACM_S480_Volume（10）;
SACM_S480_Play（i，1，0）;
while（SACM_S480_Status（）&0x0001）;
{
SACM_S480_ServiceLoop（）;
}
SACM_S480_Stop（）;
}
2.3CPLD程序规划
VerilogHDL言语是硬件描绘言语，是描绘硬件电路的功用、信号衔接联系及守时联系的言语，经过言语编程来表明逻辑器材及体系的功用和行为。其具有规划技能完全、办法灵敏、支撑广泛、硬件描绘能力强、与器材工艺无关、易于同享和复用等长处。与VHDL比较，VerilogHDL是一种十分简单把握的硬件描绘言语，而把握VHDL规划技能就比较困难。故选用VerilogHDL言语来规划接口电路，能充沛运用VerilogHDL言语在体系级硬件描绘上的长处。
CPLD完结两个多路挑选器和一个键盘扫描电路功用。程序各端口功用如表1所示。datain1由datain1［0］。..。..datain1［17］18位输入端口组成，分为6组，每组3个端口。rs由rs［0］、rs［1］、rs［2］3位端口组成，最多能够表明8个2进制数（本规划用到其间的6个）来表明端口挑选位。dataout1由dataout1［0］、dataout1［1］、dataout1［2］3位组成，表明输出端口。datain1、dataout1、rs组成一个多路挑选器，完结挑选输入功用，rs的值决议挑选datain1的哪一组信号送给dataout1，由dataout1输出。datain2由datain2［0］、datain2［1］组成，表明输入端口。dataout2由dataout2［0］。..。..dataout2［11］12位输出端口组成，分红6组，每组2位。同理，datain2、dataout2、rs组成另一个多路挑选器，完结挑选输出功用，rs的值决议挑选datain2的2位信号从dataout2的哪一组输出。rt为操控脉冲，当为上升沿时完结挑选输入功用，当为下降沿时完结挑选输出功用。datain3为16位按键输进口（低电平有用），每位代表一个按键。dataout3为4位按键值输出端口，当有按键按下时，经CPLD内部状况产生改动，按键弹起后，内部状况经CPLD主动处理转化为相应的键值从dataout3输出（高电平有用）。如当datain3位为1111111111111101时，表明2号键按下，dataout3将输出0010，表明按键值为2。
3CPLD仿真
从开始的电路规划思维到QuartusII的波形仿真、再到CPLD的芯片编程完毕，开发规划流程图如图5所示。
在QuartusII平台上，对VerilogHDL程序编译后，用Simulator对之进行时序仿真，得到如图6所示的成果。
由图中能够看到各预订功用都得到了完结，如datain3为111111011111时，dataout3输出为0110，仿真成果完全符合电路的要求。
依据SPCE061A+CPLD规划的电动自行车充电体系，简化了体系软硬件规划，提高了电路的稳定性和可靠性；使体系规划灵敏、开发周期短、集成性更强，一起使体系易于晋级和扩展。经查验测验，各项技能指标均达到了规划要求。
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