MC9S12XS128單片機最小系統(tǒng)設計

周剛　楊永平

摘 要：本課題基于對單片機最小系統(tǒng)的研究，在現有汽車電子控制技術的基礎下，通過對汽車電控系統(tǒng)的學習，完成對單片機電路設計 、時鐘電路設計 、電源電路設計、通訊電路設計（串口、CAN）。

關鍵詞：汽車電子；單片機電路設計；時鐘電路設計；通訊電路設計

1 前言

目前世界轎車 95%以上都采用了電子控制。在我國，從 70年代才開始此領域的研究，研究開發(fā)和生產能力還相當的薄弱，只有歐洲國家 70年代的水平。通過對汽車電控系統(tǒng)的學習以及其在多內外發(fā)展的對比情況，深刻認識到國內汽車電子發(fā)展的不足。因此我們必須認識自己的不足，努力學習國外先進技術，開拓創(chuàng)新，形成自己獨有的技術，為我國汽車電子事業(yè)做出巨大的貢獻。本課題就是在此情況下提出的，由于目前大多數汽車發(fā)動機還以汽油機為主，因此在本論文中主要針對汽油機的電子控制技術進行研究的。

2 原理圖的繪制

首先啟動 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。根據所需要的元器件從庫中尋找，然后拖動放到原理圖工作區(qū)域中，然后進行原理圖的布線。然后對封裝所有的元器件進行封裝，根據各元器件的引腳的控制功能以及控制的對象不同建立相關的連接。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，有錯則可根據相關提示進行更改。

3 PBC板的設計

將畫好的原理圖導入 PCB板，進行 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工程中。然后在單擊工具欄中的 [設計 ]—[Update PCB Document PCB.PcbDoc]，彈出工程更改順序菜單欄，單擊生效更改，查看是否有錯誤，若有錯則可根據相關提示進行更改，若沒有錯則單擊執(zhí)行更改將原理圖成功導入建好的 PCB板中。接下來進行元器件的擺放，根據元器件的性質以及為了方便走線將已有的元器件正確的擺放到 PCB的有效工作區(qū)域內。然后根據規(guī)則進行連接與布線。

4 電源電路設計

MC9S12 系列單片機的外部供電電壓為 5V，分別為單片機的內部電壓調整器， IO 端驅動器，AD 轉換器提供電源，詳細情況如下 ：

使用 5v 供電的端口有：（ 1）VDDR（41引腳），接 +5V，VSSR（40 引腳），接地，內部電壓調整器供電端；（ 2）VDDA（83引腳），接 +5V，VSSA（86 引腳），接地， AD 轉換器供電端；（ 3）VDDX（107引腳），接 +5V，VSSX （106引腳），接地， IO 驅動供電端。

使用 2.5v 供電的端口有（內部電壓調整器開啟時不必進行外部供電）：（ 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，內部電源供電端 1；（3）VDD2（65引腳），接 +2.5V，VSS2（66引腳），接地，內部電源供電端 2。

5 時鐘電路設計

一般情況外部時鐘都是由時鐘振蕩電路提供的，時鐘振蕩電路又分為無源時鐘電路和有源時鐘電路；無源時鐘電路由 2個 22pF 的電容和 2個分別為 5M和 1K 的電阻和 1個 16MHZ 晶振構成， 2個電容都是一端接地另一端連接晶振的管腳，晶振和 2個電阻連接后引入單片機的 EXTAL和 XTAL引腳；有源的時鐘電路采用的是有源晶振，內部有震蕩電路，當通上電源后電路可以自己產生標定的頻率信號。

6 通訊電路設計

MC9S12XS128單片機的 RS232 串行通訊電路設計需要使用 2個串行通訊口，而單片機在與 PC的通訊中，由于電腦的串口信號線為正負邏輯關系，這與單片機的邏輯信號電壓定義不同，這樣就需要對兩者之間信號進行電平轉換。接下來是對應 MC9S12XS128單片機與 MAX232 的電路原理圖，如下圖：

圖中的 RXD0（串行接 0），TXD0（串行發(fā) 0）分別接單片機的 PS0（89 引腳）和 PS1（90 引腳）。我們只用了串行接口的 3個引角，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 結論

本文主要是基于 MC9S12XS128單片機最小系統(tǒng)的研究，了解單片機的構成及整車系統(tǒng)的結構。通過對單片機電源電路設計、時鐘電路設計、通訊電路設計，對 9S12單片機最小系統(tǒng)有了深刻的認識，清楚了最小系統(tǒng)的構成以及各引腳的功能。通過這次設計，也加深了對汽車電子的認識，為以后我國的汽車電子發(fā)展增強了信念。

參考文獻：

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