收稿日期:2005-09
作者简介:苗晓锋(1972—),男,讲师,主要从事模拟电子电路、数字电子电路等方面教学与研究
。
图1 无功补偿控制仪框图
PS D834F2中的大容量F LAS H 及P LD
在无功补偿控制仪中的应用
苗晓锋
(陕西广播电视大学,陕西西安710068)
摘要:介绍可编程外围接口芯片PS D834F2与单片机I ntel80c196KC 组合构成无功补偿控制仪的最小系统。这种设计满足了控制仪大存储容量的要求,而且外围电路设计也得到简化。
关键词:PS D834F2;Flash;无功补偿;P LD
中图分类号:T M P30 文献标识码:B 文章编号:1006-2394(2006)01-0058-02
Applca ti on of Large Am oun t of FLASH and PLD of PSD834F2i n the D esi gn of
D ev i ce for Reacti ve Com pen s a ti on
M I A O Xiao 2feng
(Shanxi Radi o and T V University,Xi ’an 710068,China )
Abstract:The combinati on of the p r ogra mmable interface chi p (PS D834F2)and the single chi p p r ocess or (I ntel80c196KC )is app lied in the functi onal system of the reactive compensati on device .The requirement of st oring a great a mount of data is met and the peri pheral cir 2cuits of the syste m are si m p lified in this design .
Key words:PS D834F2;Flash;reactive compensati on;P LD
1 单片机的外围接口芯片PS D 8XX 简介
PS D8XX 系列产品是为8位机定制的可编程接
口芯片,它可以代替传统单片机系统中的地址锁存
器、地址译码器、程序存储器和数据存储器等,并扩展了27个双向I/O 口,每个端口可独立配置。PS D8XX 中的P LD 具有16个输出宏单元和24个输入宏单元,可有效地用于实现多种逻辑功能,包括用于内部和外部控制的状态集合地址译码器,还可以提供三种专用的外部芯片输出。PS D8XX 中强大的页存储器功能使微控制器的地址空间扩展256倍,内置的JT AG 从属串口允许在现场对空白器件的编程或器件的重新编程。
为了方便地使用该系列器件,W aferscale 公司提供了PS D s oft Exp ress 软件,只需要对环境和要求进行选择就可完成对PS D 的设计和编程工作,最后通过JT AG 口把由PS D s oft 生成的固件下载到器件即可。2 无功补偿控制仪的软硬件设计2.1 硬件设计
此无功补偿控制仪既可实现对无功功率的快速检测和实时动态补偿,又可实现对配电
变压器的监测功能。系统以80C196KC 单片机为
CP U,集数据采集、通信、电度量计量、电网参数存储和无功补偿等功能于一体,控制仪主要由模拟和数字部分组成。系统框图如图1。
数字电路是系统的核心部分,由CP U 和PS D 一起构成最小系统,并在此基础上加上一些辅助电路,如:串口通信模块、用于计时的时钟模块(DS1302)和电容投切状态输出锁存、驱动模块等。
模拟电路由信号调理电路和继电器驱动电路组成。信号调理电路对从互感器输出的信号进行放大、滤波和电压提升,然后直接送入80C196KC 单片机的模拟通道ACH0～ACH5进行测量计算。
—
85—仪表技术2006年第1期
2.2 系统地址空间分配
无功补偿控制仪的程序代码大约为31K B ,而需要的数据区则达到90K B 。在常规使用时,80C196KC 单片机的寻址能力只有64K B ,无法满足要求。采用分页的方法,把多块物理存储器映射在同一地址空间,但处于不同页,除了地址线外再加入分页信号参与地址译码,然后通过软件配合即可达到目的。
PS D 系列器件中有一个8位的页寄存器,可由控制器读写,页寄存器的输出(Pgr0～Pgr7)是译码P LD 的输入,并且可被包括在闪速存储器与SRAM 的片选方程式中。当单片机运行时,通过往页寄存器写入不同的页码,即可访问不同的物理存储器。闪速存储器、SRAM 和其他I/O 地址等的片选方程式的配置可通过软件PS D s oft Exp ress 完成
。
图2 系统地址空间分配图
2.3 数据分页访问的软件设计
F LASH 工艺决定对其操作只能是逐字节写和整
块擦除,为了对各页的数据进行正确的读写,软件上必须作一些处理。我们定义了一个联合体的数据类型,并在fs1～fs4上各定义了一个联合体的二维数组,第一维用于指示哪一天,第二维用于指示哪一个小时,并且每页存储区存储一个月的数据。系统运行时,对各个页交替进行擦除和存储,如;对存储整点数据的fs1和fs2,我们可以规定fs1存奇数月的,而fs2存偶数月的数据,时间由串行时钟芯片DS1302提供,对存储电容器投切前后数据的fs3和fs4作同样处理。当存完偶数月进入奇数月时,擦除原先奇数月中的数据重新
开始存储。存储整点数据的流程图如图3(PageReg 为页寄存器)。
3 利用PS D834F2中的P LD 实现串行口的扩展
系统同时配有RS 2232和RS 2485串口,而80C196K C 只有一个串口,所以必须进行扩展。PS D834F2
中有两
3 存储整点数据流程图
种P LD (DP LD 和GP LD )。DP LD 称为译码P LD ,为内
部和外部部件执行地址译码功能,如存储器、寄存器和I/O 口的片选;GP LD 称为复合P LD ,用于实现系统逻
辑,如可装载计数器、变换寄存器和状态器等,这些功能可由16个输出宏单元(OMC )、24个输入宏单元(I M C )和与(AND )阵列配置完成。
考虑到控制仪的两种串口用相同的协议进行收发数据,而且单片机作为应答者向上位机传送数据,我们可以应用GP LD 做一个类似于复合开关的逻辑,工作原理如下:通常状态下,逻辑部件监测两个串口的状态,监测到哪个串口有数据发过来(通信线的逻辑电平由1变0),逻辑就将哪个串口的收发线与单片机的收发线接通,从而完成单片机与上位机之间的通信。通信完成后又进入监测状态。硬件电路如图4
。
图4 串口扩展硬件电路
逻辑部件的实现采用ABLE 语言编写,经编译后
通过电缆下载到PS D 中。实现该功能的例程1如下:
RXD1P I N 29;RXD2P I N 28;TXDM P I N 27;TXD1P I N 26;TXD2P I N 25;RXDM P I N 24;A NODE;B NODE;
—
95—2006年第1期仪表技术
!A =TXD1&B;!B =TXD2&A;
!RXDM =(!TXD1&A#!A&!T XD2);RXD2=TXDM&!A;RXD1=TXDM&A;
前部分是定义,其中RXD1,TXD1和RXD2,TXD2分别是RS 2232,RS 2485的收发端,RXDM ,TXDM 与单片机的收发端相连,A 、B 是定义的内部节点。4 结论
在以80C196KC 为CP U 的单片机系统中,当程序和数据区空间超过64K B 的情况下,可以通过分页的
方法解决,而且可以应用PS D 内部的P LD 做一些逻辑电路,既可以降低系统外围电路的复杂性,又可以提高系统的可靠性。参考文献:
[1]孙涵芳.intel 16位单片机[M ].北京航空航天出版社,
2000.
[2]李洪伟,等.可编程单片机外围芯片PS D 的原理及应用
[M ].电子工业出版社,2003.
[3]W aferscale I ntegrati on I nc .PS D8XXF Fam ily Data Sheet[Z ].
2000.
(许雪军编发)
收稿日期:2005-09 作者简介:苏智胜(1980—),男,硕士研究生,主要研究方向为检测技术与智能仪表。
基于C8051F005单片机的可编程数字调节器的设计
苏智胜,李昌禧
(华中科技大学控制科学与工程系,湖北武汉430074)
摘要:介绍一种以SoC 级单片机C8051F005为核心的可编程数字调节器的设计。给出了系统的硬件组成,并阐述了其可编程功能的实现方法。该可编程数字调节器功能强大,可靠性高,可广泛的应用于中、小型集散系统中。
关键词:SoC;可编程;调节器
中图分类号:TP216 文献标识码:B 文章编号:1006-2394(2006)01-0060-03
D esi gn of Programmable D i g it a l Con troller Ba sed on C8051F005SoC
S U Zhi 2sheng,L I Chang 2xi
(Dep t .of Contr ol Science &Engin .,Huazhong University of Science &Technol ogy,W uhan 430074,China )
Abstract:A p r ogra mmable digital contr oller using C8051F005is intr oduced .The syste m hard ware structure and the realizati on of
p r o 2gra mmable functi on are given .This kind of digital contr oller has po werful functi on,high reliability,and is fit f or s mall 2and mediu m 2sized DCS .
Key words:SoC;p r ogra mmable;contr oller
1 系统结构
整个调节器的系统结构框图如图1所示。为了提高性能,本系统采用了双单片机结构,两片单片机通过SP I 接口交换数据。系统中,以SoC 级单片机C8051F005为基础,辅以相应的调理电路和隔离电路构成调节器的主体;而另一单片机89S52则主要负责图1 系统结构框图
完成通讯功能和实现人机接口。这样的设计使得C8051F005可以专门负责数据采集及预处理和进行相
应的控制算法这两个具有可预见性和周期性的任务,而不必理会通讯和人机接口这些具有一定突发性的任务,从而大大提高了整个系统的工作效率。
两片单片机间的数据交换被设计成由89S52周期性发起。89S52收到需上传的数据后加上链路控制信息和时间信息封装成数据帖,再通过RS485接口上传;同时它也负责将收到帖中的数据或控制信息提取出来传给C8051F005。2 电路设计2.1 输入电路
本调节器提供8路模拟输入通道(可兼容4～20mA 、1～5V 、0～10mA 、0～5V 和mV 输入信号)和4路数字输入通道。
—
06—仪表技术2006年第1期