TA的每日心情 | 怒
2019-11-26 15:20 |
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cpld和单片机在脉冲磁铁开关电源中的应用6 m/ F5 I7 t4 N8 [
张海燕董晓莉金正方赵涛蔡平: W3 ] ] w8 ^' b3 u# Y: ^
(中国科学技术大学国家网少幅射文验室合肥2300292
9 W4 b5 S/ q5 j7 g2 Y K! D摘要介绍一种利用可编程理销器件 (CPLD)和单片机相结合的技术面开发的高性能脉冲电源控制系统。" |6 ]4 \7 H& U
关键词可编程逻辑期问。 单片机.脉冲电源9 b; e6 C8 Z* e/ S
中图分类号IN7/ f; y6 V# A" V5 e7 A! b- U
脉冲磁铁开关电源是同步辐射加速器中的重要0 C$ @$ e! B6 b, t4 L! C7 `
步信号作为单片机的NTI中断，以保证单片机与+ Y% Z7 U& C6 D. `8 ^. _
设备，用于将电子束流的部分束团向两个方向偏转" j% F) s5 @6 Q
外阿步信号同步。
( L4 g& d9 n- U) a* E8 h2 i- c+6°.它的脉冲工作模式要求灵活，可单向正偏、1 ~. t5 g' x7 r. V K# Y
- Chng ple sCR5 p7 z& j+ L: W# ` a! G
负偏或双向偏转。系统的控制电路能根据上位机送$ X2 ~7 U: O5 ^- \
来的工作参数随时产生- -组放电触发脉冲系列。脉; R+ X% L ?* y% U6 D$ I
冲数可变，正负峰任意选择，脉冲间隔随意调节。0 f- Q; U! {% C
购S213
' Z3 y; L1 H% F0 P6 aXC98
; ?6 y; M- a. }; f3 a在本文所介绍的电源控制系统中，采用了可编程逻3 }3 @; f5 t" ?* x \
, V( i; ~' b/ S7 _$ [- u
辑器件(CPLD)和单片机相结合，用二片CPLD器9 X- z6 T% I1 d$ H0 O" {
件完成几十片中规模集成电路才能完成的任务，大
, p d& Y& {7 F& bC EROM+ z% O$ c' `7 Z6 s H& u- i
+ ADMIDA. r9 ?8 P# ~) C$ Z
大简化了系统结构，有效地突破了传统电子系统设
# F* `( Y3 e+ i- u& K3 k图1系统结构框圈; v8 m; u+ X( k1 k# {4 @! T( o; F
计中的障碍，提高了系统的性能和可靠性。
, w& n2 `0 X, J6 g8 n0 p3 x9 wCPLD是20世纪70年代在ASIC设计的基础
2 J: j7 G. c |7 x+ B; a1 [1 x) I上位机与单片机 89CS1之间通过RS232串口，
- _+ O" C' O& U7 gFigl Strnctare diagpam ofte sytemn8 D6 ^9 e: b! E6 g
上发展起来的一-种 划时代器件，它将多个可编程逻
3 f9 s; W1 c) z* H' u j- X用光缆连接通讯。单片机通过IO,接收来自操作: y, O, k8 W: J# p
辑阵列(PAL)器件集成到一个芯片，通过位于中心( i) r3 M- N7 E# |7 G2 V
员的键盘信号、电源的故障信号。将工作状态传送9 z" r0 ~: D% \8 l1 x3 N
的开关矩阵互连起来。具有很长的固定于芯片上的' Q5 g) u2 I2 b; N! X* U, o B2 Y
给上位机。将各种控制命令传送到电源:同时使用; O1 y( Z- J" I9 V# v6 d
布线资源和类似PAL的结构。该器件可以通过软件
) m* a# k) l; H3 N了看门狗技术(MAX813I),能防止死机现象的出1 b+ N1 e4 | i& ?. b) {8 f4 g
编程而对其硬件的结构和工作方式方便快捷地进行
- w& v: v+ M# o: x- F$ c现口。单片机程序采用汇编语言编写，固化到 i$ q! S/ L/ D- e$ k' | n. ?
重构"。单片机则具有性能价格比高、功能灵活、
; y- j( }+ w; hEPROM中。单片机与CPLD之间通过PO口地址
. i5 P" s' f X& K: q易于人机对话、良好的数据处理能力等特点。
' R/ h! l, D# t1 \# y8 f2 `数据总线直接通讯。
) s c6 Y5 |8 c) B1 R- g" z0 W1系统组成
/ i7 \) D1 S* R4 ]此控制系统包括ATS9C51单片机.2片CPLD.) C4 a+ n6 t) l2 r
: CPLD 内部功能及实现
4 Y2 g5 @% h4 y1 ` |# OEPROM存储器、DAC和ADC芯片、运算放大器、
4 s* l L& S: I/ X% q0 |, z# R( l本系统设计采用Xilinx 公司的EDA工具0 q" f, H, a" G( V- ?# f
光耦以及RS232接口、看门狗等电路。系统的控制
* @/ O; f$ D0 E! D/ g4 v* n NFoundation Seris.该软件提供了原理图编译器，支3 R; j; @& \5 l& I( V. [" L
和显示结构框图如图1所示。
" ?: r+ E. @! [) q" G持多层次原理图的设计:具有逻辑仿真器，支持功8 G% \- z# q4 C% \4 G
其中CPLD是整个系统信号处理与控制的核
$ V& e6 ?. V [/ L. m! i* \! ?能仿真，可以验证整个系统的逻辑功能是否正确。
) P+ }: _7 ^. o% G5 ~7 S _心我们选择了Xilinx公可的XC9500系列XC951083 A) Q2 ?1 O$ `
伤真完成后，生成配置文件，通过JIAG并行下载3 D/ f' P0 c$ q/ t7 W1 ^" H4 c
型。XC95108 具有108 个宏单元，2400 个门，108 T( s0 h S d3 G' l3 v: H
电缆，从计算机串口传入CPLD的内存储器”。
0 Y- P5 p3 F3 w! a7 w) V* s个IO口,工作顿率可达125ME2"它主要用于
( i0 b7 h1 q/ E6 cCPLD的内部功能是通过Foundefon基于原理& \( H. g" r( p2 W- @1 K! Z" i% _4 Q
对各路信号锁存、传递和选通，对脉冲进行计数、图的设计 方法实现的。采用自顶向下的设计方法，
# L4 h0 {4 z$ k1 Q7 _0 w. t定时、分顿等，产生放电和充电触发脉冲:同时计9 x2 B# M/ r5 F4 l# s3 ^2 J- `
先绘制出系统的框图，再向下细分，最低层直接调
2 L/ e- X" g& W. C数器的溢出脉冲作为单片机的NTO中断，用于通 W' U. u5 x. S; F
用元件库中的基本单元。具体包括脉冲正峰电压和2 ]) O8 R1 y8 x0 c& ]
知计算机发出下一-个脉冲所对应的工作参数。外同5 `7 ]' t4 P( h4 D4 _
负峰电压参考.读键盘和AD的输出、故障状态，% a. s. }1 E0 N
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发表于 2020-1-21 09:11
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