基于LPC2119的配电控制模块设计

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

根据配电控制模块的工作要求，模块需要电源提供+15V、+3.3V以及+1.8V的电压。在进行配电控制模块所需的+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LPC2119微处理器设计了配电控制模块，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LPC2119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。