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
(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
中图分类号IN7
! y# L$ g, v. k" _! m$ O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、
1 q1 B- L; K6 R9 l! r( {- Chng ple sCR
负偏或双向偏转。系统的控制电路能根据上位机送
1 f, ]9 N" ]& E7 a来的工作参数随时产生- -组放电触发脉冲系列。脉
" [0 F& B2 G5 |0 W; U冲数可变，正负峰任意选择，脉冲间隔随意调节。
% f* r4 k9 Z; q7 R购S213
XC98
+ w9 |1 g1 ~" x( r$ @在本文所介绍的电源控制系统中，采用了可编程逻

- L7 e! ~1 s) N: 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
3 l; J3 i& Q. B8 \8 k$ N/ j9 _C EROM
+ ADMIDA
# V' k2 v, u: V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
$ W7 d" v# X* g4 B: O* K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，
& k6 ~- Q/ d2 X3 @+ D, mFigl Strnctare diagpam ofte sytemn
4 q7 p2 A0 o$ a! ^/ I7 G$ Y9 Q上发展起来的一-种 划时代器件，它将多个可编程逻
4 l  M$ i( ^0 V7 S' Y# f. c用光缆连接通讯。单片机通过IO,接收来自操作
( ]3 c) Q8 v6 N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
的开关矩阵互连起来。具有很长的固定于芯片上的
2 y# C2 @0 P8 s& M8 P' {给上位机。将各种控制命令传送到电源:同时使用
4 z0 q& T9 N0 \; V布线资源和类似PAL的结构。该器件可以通过软件
1 ^' K6 ^$ p! c2 f; ^了看门狗技术(MAX813I),能防止死机现象的出
编程而对其硬件的结构和工作方式方便快捷地进行
$ A2 a' y! C+ M* a! p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
1 q& x! A1 p% G+ ?7 L  p此控制系统包括ATS9C51单片机.2片CPLD.
% J  k  u  `# K- C) l: P5 K2 L: CPLD 内部功能及实现
+ z  Y% o9 S4 _' tEPROM存储器、DAC和ADC芯片、运算放大器、
. r3 ~* n9 ]! E9 n本系统设计采用Xilinx 公司的EDA工具
) b% m" ]2 j; h8 a, s" a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
- N! T0 k/ V) Y/ g; l+ l能仿真，可以验证整个系统的逻辑功能是否正确。
( g  ?! l6 g$ {; Y: U心我们选择了Xilinx公可的XC9500系列XC95108
$ A  k1 j! _7 b9 h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
) X6 v9 D" p3 I( j/ a4 _6 P电缆，从计算机串口传入CPLD的内存储器”。
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
/ W0 D% l" j2 e1 N+ p- U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
6 u! Y+ w) J2 E6 U8 B先绘制出系统的框图，再向下细分，最低层直接调
9 |5 N. f5 @' V% E9 i7 `5 j1 e! }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
& a" U+ \6 S+ u3 t( M, q7 h8 }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。