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
张海燕董晓莉金正方赵涛蔡平
" J% U2 V( ~% `" l(中国科学技术大学国家网少幅射文验室合肥2300292
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
9 ?4 c+ T4 E9 H% ~. j. W3 w3 `中图分类号IN7
. V- S0 @# D1 G4 g4 ?$ G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。
+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。
' E" s* J$ u3 T购S213
( }  I' ^& O5 o0 G& a9 |3 ZXC98
在本文所介绍的电源控制系统中，采用了可编程逻
+ D( G( `0 k( ^: X* k: U0 l0 s2 @
9 f2 V* V2 {' p# S, h2 d$ |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
6 i- E6 g% [- K) S: U8 ^C EROM
+ ADMIDA
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
6 Q) W: N  U* d9 w8 U* }$ V& A! Z计中的障碍，提高了系统的性能和可靠性。
CPLD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，
1 \  [: j+ C6 A  y; RFigl Strnctare diagpam ofte sytemn
' Z$ t- u" S9 q0 B5 W: B, e! d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! h# C. E+ M辑阵列(PAL)器件集成到一个芯片，通过位于中心
员的键盘信号、电源的故障信号。将工作状态传送
  f& c5 J' K0 x% c/ d# d的开关矩阵互连起来。具有很长的固定于芯片上的
$ i: I+ `: y. e) t) d0 R2 U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
: r+ r  }- i. e' B% `+ k编程而对其硬件的结构和工作方式方便快捷地进行
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。
1系统组成
# E; p- B/ K* u此控制系统包括ATS9C51单片机.2片CPLD.
. e0 N& f1 _/ T6 A$ G  u7 U: CPLD 内部功能及实现
EPROM存储器、DAC和ADC芯片、运算放大器、
( O5 b) _; l8 z: O本系统设计采用Xilinx 公司的EDA工具
1 |5 f7 z& N+ o7 N) X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
5 x1 x8 h' R: ~8 ?6 U6 q和显示结构框图如图1所示。
+ Y% Z, }  X7 H9 y( e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。
心我们选择了Xilinx公可的XC9500系列XC95108
, H1 `) y0 ~; V3 r  o; o% d伤真完成后，生成配置文件，通过JIAG并行下载
. M' v3 `! ]3 m% x型。XC95108 具有108 个宏单元，2400 个门，108
( g2 W4 P5 A2 _. V电缆，从计算机串口传入CPLD的内存储器”。
- o8 G) i, v, F1 \! L; ~个IO口,工作顿率可达125ME2"它主要用于
- @# X  O% P; ~  Z; L( pCPLD的内部功能是通过Foundefon基于原理
7 ]& e0 Z1 @% J3 P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
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
知计算机发出下一-个脉冲所对应的工作参数。外同
9 I+ k5 Q, R& _负峰电压参考.读键盘和AD的输出、故障状态，

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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。