小型风力发电控制器设计
8155采用40脚双列直插式封装，单一＋5V电源。其引脚图如图3.10所示。带有RAM和定时器的并行口8155的引脚功能：
RESET：复位信号线，高电平有效，在该输入端加一脉冲宽度为600ns 的高电平信号，就可使8155可靠复位，复位时三个输入/输出口预置为输入方式。
CE：片选端，8155为低电平有效，8156为高电平有效，当8155上加上一个低电平时，芯片被选中，可以与单片机交换信息。
AD0～AD7：三态地址/数据总线，在ALE 的下降沿把8位地址锁存于内部地址锁存器，地址可代RAM或输入/输出用，由IO/M信号的极性而定，8位数据的流向取决于RD或WR信号的状态。
ALE：地址锁存器启用信号线，高电平有效，其下降沿把AD0～AD7上的地址，片选信号、IO/M信号锁存起来。
IO/M：IO和RAM选择信号线，高电平造反输入/输出，该线低电平选择存储器。 RD：读信号线，低电平有效，当片选信号与RD有效时，开启AD0～AD7缓冲器，如果IO/M为低电平，则RAM的内容读至AD0～AD7，如果IO/M为高电平，则选中的输入/输出口的内容读到AD0～AD7。
WR：写信号线，低电平有效，当片选信号和WR信号有效时，AD0～AD7上的数据将根据IO/M极性写入RAM或I/O口[17]。
PA0～PA7：输入/输出口A的信号线，通用8位输入/输出口，输入/输出的方向通过对命令/状态寄存器的编程来选择。
PB0～PB7：输入/输出口B的信号线，通用8位输入/输出口，输入/输出的方向通过对命令/状态寄存器的编程来选择。
PC0～PC5：输入/输出口C的信号线，6位可编程输入/输出口，也可用作A和B口的控制信号线，通过对命令/状态寄存器编程来选择。
INT：定时/计数器输入信号线，定时/计数器的时钟由此线输入。
TOUT：定时/计数器的输出信号线，输出信号为方波还是脉冲则由定时/计数器的工作方式而定。
VCC：电源线，接＋５V直流电源。 VSS：接地线，接到公用地线上。
3.9 显示及按键电路
3.9.1 LED显示电路
在数字系统中，经常要用到字符显示器。目前，最常用字符显示器为发光二极管LED字符显示器。LED显示器是由发光二极管显示字段组成的显示器件。这种显示块有共阴极和共阳极两种。通常七段LED显示块中有八个发光二极管，故也有人叫做八段显示器。其中七个发光二极管构成七笔字形“8”，一个发光二极管构成小数点。
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LED显示方式有动态显示和静态显示两种。因为动态显示电路能大大节省硬件开销，又因为要显示的位数比较多，所以本设计采用的是动态显示方式。
设计通过8155控制7位LED共阳极动态显示。其中2位显示蓄电池的充电电流，显示精确到1A，3位显示蓄电池的充电电压，显示精确到0.1V。2位显示PWM输出百分比，显示精确到1。8155提供两个8为输出口，PB输出段选码，PA口输出位选码。BIC8718为8位集成驱动芯片。图3.11为显示及键盘接口电路。
3.9.2 按键及其接口
因为按键数量较少，I/O口占用较少，采用独立式按键。独立式按键电路配置灵活，软件结构简单，每个按键占用一根I/O口线。按键输入采用低电平有效，上拉电阻保证了按键断开时，I/O口线有确定的高电平。
控制系统按键部分如图3.11所示，其主要设定PWM波的输出宽度。设计采用独立式按键，工作形式为中断扫描方式。8155 PC0口为“UP”键，PC1口为“DOWN”键， PC2口为“OK”键。“UP”键每按下一次PWM输出百分比就加一，同时LED将会显示相应的参数值。“DOWN”键每按下一次PWM输出百分比就减一。“OK”键按下后，表示参数设定完毕，系统按照相应的设定值工作。如果设定值工作一段时间，不能满足充电的基本要求系统将推出中断返回主程序。
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图3.11 LED动态显示及键盘接口电路
3.10 驱动电路
3.10.1 MOSFET驱动电路设计
驱动电路功能是将控制电路送来的PWM波变成能直接驱动MOSFET的电压信号。MOSFET的驱动电路如图3.12所示。
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图3.12 MOSFET驱动电路
具体分析如下：
1、在驱动电路和它的前置电路(即控制电路)之间运用光耦进行隔离，以减充电主电路对控制电路的干扰。
2、驱动电路的主干采用推挽式电路，以降低驱动电路的静态功并提高驱动能力，驱动更加稳定。推挽式电路由两个处于开关工作状态的三极管Q3，、Q5组成，电路工作的任何时间内，两个三极管处于一个导通另一个关断状态。要使MOSFET导通时，三极管Q3，导通，为栅极提供通向高电位的通路，栅源间Vgs电压大到使MOSFET稳定导通。要使MOSFET关断时，三极管Q5导通，提供栅极通向低电位的通路，栅源间电压Vgs小到使MOSFET稳定关断。
3、自举电容C，负端接MOSFET源极，正端接驱动电路的12V电源，电源和自举电容正端之间放一个二极管D3，使电流只能从12V电源流向自举电容而不能反向流动。当MOSFET处于关闭的状态时，续流二极管Dl起作用，源极电位为负O.7V，12V电源和负0.7V的电势差对自举电容充电，和自举电容串联的电容充电限流电阻R7阻值很小，较大的电流使自举电容很快充足电,其两端电位差达到12V左右。当MOSFET处于由断到通的瞬时，三极管Q3开始导通，提供自举电容正端和栅极的通路，自举电容两端的电压加在栅源极之间，对MOSFET栅极供电，使MOSFET导通。MOSFET一旦导通，源极电压升高到几十伏，使自举电容负端电位值也升高到同样大小。由于自举电容容值较大，且自举电容对MOSFET栅极放电电流较小，因此自举电容两端电压保持12V几乎不变，于是，自举电容的正端电位保持比源极电压大12V，这就使栅源极之间电压为12V，因而MOSFET稳定导通。自举电
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容正端电位在几十伏以上，大于12V电压值，这时，+12V电源和自举电容正端存在的二极管几使自举电容不会对+l2V电源放电。D3选快速恢复型的，以缩短在其反向恢复前自举电容对+12V电源的放电时间。
在本设计中，主回路上的MOSFET1的栅源极分别连接驱动电路的f1，f2端，而卸荷电路上的MOSFET2的栅源极分别连接f2，f3端。当MOSFET1处于关断状态时，f2，f3两端电压是12.7V，因此MOSFET2是导通的。当MOSFET1处于导通状态时，f2，f3两端电压是负的，因此MOSFET2此时是关断的。这样就行成了两个MOS管工作在一个关断另一个导通的状态。
3.11 控制电路
控制电路用来产生PWM波，我们采用TL494来实现。TL494是美国德州仪器公司生产的一种电压驱动型脉宽调制控制集成电路，主要应用在各种开关电源中。TL494价格低廉、易购得，和分立单元系统相比，在一个芯片内，同时解决了电流和电压调节器，脉宽调制，最大电流限制。芯片内还设有附加监控保护功能，使得它可获得更优良的工作性能，提高了抗干扰能力和可靠性，系统结构更简洁，缩小了空间。由TL494、单片机组成的充电控制回路，构成闭环控制系统。
3.11.1 用TL494实现PWM输出
TL494回路控制原理如下：
TL494内部振荡器产生的锯齿波送到PWM比较器的反相输入端，脉冲调宽电压AD574检测到电池电压、电流参数经处理做出判断，确定当前的充电阶段，经D/A转换器输出电压信号送到比较器的同相输入端DTC，TL494内部PWM比较器比较后输出一定宽度的脉冲波。当调宽电压变化时，TL494输出的脉冲宽度也随之改变，从而改变MOSFET的导通时间，达到调节、稳定输出电流的目的，使电池充电电流值与设定值保持一致，形成闭环回路控制。本次设计只采用一组PWM输出，故TL494采用单端输出方式。单端输出时TL494的Ql和Q2并在一起输出PWM波，如图3.13所示。
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