cpld和单片机在脉冲磁铁开关电源中的应用

陈先生528

cpld和单片机在脉冲磁铁开关电源中的应用
2 d  c$ C0 d: p$ m1 t张海燕董晓莉金正方赵涛蔡平
(中国科学技术大学国家网少幅射文验室合肥2300292
) r, R  R- y8 I, j3 _/ G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。
关键词可编程逻辑期问。 单片机.脉冲电源
中图分类号IN7
脉冲磁铁开关电源是同步辐射加速器中的重要
步信号作为单片机的NTI中断，以保证单片机与
: W6 y' f7 \1 P" K; g9 j设备，用于将电子束流的部分束团向两个方向偏转
7 E& U. \# v' W# t外阿步信号同步。
+6°.它的脉冲工作模式要求灵活，可单向正偏、
- Chng ple sCR
负偏或双向偏转。系统的控制电路能根据上位机送
来的工作参数随时产生- -组放电触发脉冲系列。脉
冲数可变，正负峰任意选择，脉冲间隔随意调节。
0 C1 N3 w( {7 J( F1 j" o3 v购S213
: p3 U4 J! J, y/ a5 e0 H# d9 kXC98
5 b9 d% p$ e, f! g+ I, P; q在本文所介绍的电源控制系统中，采用了可编程逻

$ W5 H6 N6 a# Q! p0 C, T! z# j辑器件(CPLD)和单片机相结合，用二片CPLD器
件完成几十片中规模集成电路才能完成的任务，大
- U# G# u' Q$ _; ^; m" D3 \C EROM
+ ADMIDA
1 S) e8 o' _" m" Q大简化了系统结构，有效地突破了传统电子系统设
图1系统结构框圈
- E3 x* ]5 v, z计中的障碍，提高了系统的性能和可靠性。
0 k7 E! T) B0 V5 v  t$ }& ICPLD是20世纪70年代在ASIC设计的基础
上位机与单片机 89CS1之间通过RS232串口，
Figl Strnctare diagpam ofte sytemn
上发展起来的一-种 划时代器件，它将多个可编程逻
用光缆连接通讯。单片机通过IO,接收来自操作
+ I  V& c6 c  r6 P  U6 [  G8 n辑阵列(PAL)器件集成到一个芯片，通过位于中心
4 r- }4 O, D/ x( G员的键盘信号、电源的故障信号。将工作状态传送
的开关矩阵互连起来。具有很长的固定于芯片上的
给上位机。将各种控制命令传送到电源:同时使用
布线资源和类似PAL的结构。该器件可以通过软件
了看门狗技术(MAX813I),能防止死机现象的出
3 `1 _$ g0 O9 }% n' Y编程而对其硬件的结构和工作方式方便快捷地进行
) p9 s/ x8 k) G6 ^# m% C3 r现口。单片机程序采用汇编语言编写，固化到
, X8 y; W1 B; e3 G: x: W6 G重构"。单片机则具有性能价格比高、功能灵活、
EPROM中。单片机与CPLD之间通过PO口地址
易于人机对话、良好的数据处理能力等特点。
, x/ \! Z- ^, Q5 T数据总线直接通讯。
6 g# \; t+ ~$ X" C/ ]1系统组成
此控制系统包括ATS9C51单片机.2片CPLD.
: CPLD 内部功能及实现
EPROM存储器、DAC和ADC芯片、运算放大器、
本系统设计采用Xilinx 公司的EDA工具
光耦以及RS232接口、看门狗等电路。系统的控制
Foundation Seris.该软件提供了原理图编译器，支
和显示结构框图如图1所示。
持多层次原理图的设计:具有逻辑仿真器，支持功
其中CPLD是整个系统信号处理与控制的核
能仿真，可以验证整个系统的逻辑功能是否正确。
5 O* J- |" N1 p5 }2 L心我们选择了Xilinx公可的XC9500系列XC95108
伤真完成后，生成配置文件，通过JIAG并行下载
7 x: m* Y' e8 B: ]型。XC95108 具有108 个宏单元，2400 个门，108
* P: T; C/ ~& m& y" @2 D, b电缆，从计算机串口传入CPLD的内存储器”。
0 J0 m: r4 \# P/ r7 j个IO口,工作顿率可达125ME2"它主要用于
CPLD的内部功能是通过Foundefon基于原理
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，
定时、分顿等，产生放电和充电触发脉冲:同时计
) L, K( E! w, T  z& {- i1 {先绘制出系统的框图，再向下细分，最低层直接调
数器的溢出脉冲作为单片机的NTO中断，用于通
用元件库中的基本单元。具体包括脉冲正峰电压和
3 C; n. P$ {' z6 f知计算机发出下一-个脉冲所对应的工作参数。外同
3 I) j1 e) K+ g2 [1 ~负峰电压参考.读键盘和AD的输出、故障状态，
4 X9 K) U) u$ X. t; j9 N, i

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多言数穷

脉冲磁铁开关电源是同步辐射加速器中的重要 步信号作为单片机的NTI中断，以保证单片机与 设备，用于将电子束流的部分束团向两个方向偏转/ 外阿步信号同步。