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 |, ?- k0 `7 _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
* `* _. l5 Y# Y7 q- [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。
! Q9 k# m2 u4 s8 D' g关键词可编程逻辑期问。 单片机.脉冲电源
中图分类号IN7
! @: \3 ?$ o, L2 K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
' C6 F* D5 j! M+ X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。
1 f! `0 @* a2 L% P+6°.它的脉冲工作模式要求灵活，可单向正偏、
- Chng ple sCR
6 c0 q( h- x( Q, x# D/ Z8 \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
) l: D" \( r7 x1 G7 X( _5 h  i冲数可变，正负峰任意选择，脉冲间隔随意调节。
2 {) `. D6 M) }0 [( @购S213
XC98
7 d: s4 r/ X3 q% p3 ~在本文所介绍的电源控制系统中，采用了可编程逻
" V/ g$ l, l, K/ y' \
辑器件(CPLD)和单片机相结合，用二片CPLD器
8 K( i( i; {2 v) W件完成几十片中规模集成电路才能完成的任务，大
C EROM
! `  q. x5 B; a# P- C+ ADMIDA
# c) g- O: d. V) H大简化了系统结构，有效地突破了传统电子系统设
9 h1 [+ A, y' _& I/ d图1系统结构框圈
8 r( l6 a6 R5 d5 O/ `0 I计中的障碍，提高了系统的性能和可靠性。
% a, o1 J1 l% J! ^CPLD是20世纪70年代在ASIC设计的基础
6 y/ e$ F; }1 v. E上位机与单片机 89CS1之间通过RS232串口，
; F+ N. K% x6 b' b, e+ l5 k0 J" BFigl Strnctare diagpam ofte sytemn
- e0 j, a1 ~" y- S/ Z- l  ~上发展起来的一-种 划时代器件，它将多个可编程逻
% w, j% f+ |5 j3 l用光缆连接通讯。单片机通过IO,接收来自操作
辑阵列(PAL)器件集成到一个芯片，通过位于中心
) Q# U% i; C) V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
  A9 g3 X/ G/ k: n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
% ]) p/ V- y6 J0 p- o) a编程而对其硬件的结构和工作方式方便快捷地进行
2 c# f4 U% T) Y7 K2 w& h现口。单片机程序采用汇编语言编写，固化到
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。
数据总线直接通讯。
5 q9 p$ P$ Q6 `8 u8 U( p2 s( j5 w7 i1系统组成
此控制系统包括ATS9C51单片机.2片CPLD.
2 N  F4 [( @/ Z5 Z: CPLD 内部功能及实现
5 n! a, H$ p) ~# pEPROM存储器、DAC和ADC芯片、运算放大器、
) A/ G9 c: ^, ]" {0 I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
9 g: C" i/ r1 ~% @; i+ K0 F, oFoundation Seris.该软件提供了原理图编译器，支
) Y( |3 W3 h; Z2 s0 Y和显示结构框图如图1所示。
( g: K, h6 Y! M# n) E9 {持多层次原理图的设计:具有逻辑仿真器，支持功
' T% d% {) `' f1 ]. U$ U其中CPLD是整个系统信号处理与控制的核
- s) ?' w5 [4 F8 R能仿真，可以验证整个系统的逻辑功能是否正确。
心我们选择了Xilinx公可的XC9500系列XC95108
9 m- L: U) z7 z# A/ `伤真完成后，生成配置文件，通过JIAG并行下载
型。XC95108 具有108 个宏单元，2400 个门，108
电缆，从计算机串口传入CPLD的内存储器”。
; D. R/ I+ w2 S4 L; a, c- T个IO口,工作顿率可达125ME2"它主要用于
0 f% U0 E) R  q4 wCPLD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
2 t2 G; u: h/ {' V2 a! V$ Y先绘制出系统的框图，再向下细分，最低层直接调
( w5 r( J* k* I5 K- q" M& @数器的溢出脉冲作为单片机的NTO中断，用于通
  r+ A) Z1 n* J6 a- t用元件库中的基本单元。具体包括脉冲正峰电压和
知计算机发出下一-个脉冲所对应的工作参数。外同
' H9 O9 F1 O9 y" D负峰电压参考.读键盘和AD的输出、故障状态，

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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。