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
  e$ q2 {! \7 \2 h7 Z% X; D; i(中国科学技术大学国家同步辐射实验室合肥 230029 )
+ {% M( F* t7 V: A摘要介绍一种利用可编程逻辑器件(CPLD)和单片机相结合的技术而开发的高性能脉冲电源控制系统。
关键词可 编程逻辑期间，单片机，脉冲电源.
脉冲磁铁开关电源是同步辐射加速器中的重要
7 S7 D6 T* A4 g  F设备，用于将电子束流的部分束团向两个方向偏转
士6°。它的脉冲工作模式要求灵活，可单向正偏、
负偏或双向偏转。系统的控制电路能根据上位机送
2 z; r7 s8 ~) R- T" S  z5 A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。
: f6 U' ?2 ~) M在本文所介绍的电源控制系统中，采用了可编程逻
$ o+ u. t# A# b9 R. }  N: x6 w  G辑器件(CPLD)和单片机相结合，用二片CPLD器
7 \' `9 T; |  ?+ I/ @% C; u件完成几十片中规模集成电路才能完成的任务，大
大简化了系统结构，有效地突破了传统电子系统设
计中的障碍，提高了系统的性能和可靠性。
$ y9 X( o! e- fCPLD是20世纪70年代在ASIC设计的基础
( C) o2 t8 W4 C; I  O0 k% R上发展起来的一种划时代器件，它将多个可编程逻
5 j! n( B! v: D+ S2 V辑阵列(PAL)器件集成到-一个芯片，通过位于中心
# x9 D1 `, f) F的开关矩阵互连起来，具有很长的固定于芯片上的
布线资源和类似PAL的结构。该器件可以通过软件
编程而对其硬件的结构和工作方式方便快捷地进行
重构"。单片机则具有性能价格比高、功能灵活、
易于人机对话、良好的数据处理能力等特点。
) o3 M5 v& q8 k, W4 d& [1系统组成
此控制系统包括AT89C51单片机、2片CPLD、
EPROM存储器、DAC和ADC芯片、运算放大器、
光耦以及RS232接口、看门狗等电路。系统的控制
! ?$ Z$ \: {) N" J; p和显示结构框图如图1所示。
其中CPLD是整个系统信号处理与控制的核
3 p  A- R* @$ Q( B2 [7 B心，我们选择了Xilinx 公司的XC9500系列XC95108
$ }" n1 M; ~# ~# r6 ^: |+ Z: \型。XC95108具有108 个宏单元，2400 个门，108
9 a$ n; \) F) E# f: s个I/O 口，工作频率可达125MHz"1。它主要用于
4 p- y$ T; ]( x4 A) T, n对各路信号锁存、传递和选通，对脉冲进行计数、
. H* y9 L3 g" g! [) {定时、分频等，产生放电和充电触发脉冲:同时计
* I0 R( g4 D, w* q数器的溢出脉冲作为单片机的INT0中断，用于通
, i$ x# l+ ~! S9 _+ y+ @  I知计算机发出下一个脉冲所对应的工作参数。外同
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