单片机脉冲信号源的CPLD实现方案

2011-05-27 21:05:51来源: 与非网

  单片机产生的脉冲信号源由于是靠软件实现的,所以输出频率及步进受单片机时钟频率、指令数和指令执行周期的限制。文中介绍了一种以CPLD为核心的脉冲信号源,脉冲信号源的参数(频率、占空比)由工控机通过I/O板卡设置,设定的参数由数码管显示,这种脉冲信号源与其它脉冲信号发生电路相比具有输出频率高、步进小(通过选用高速CPLD可提高频率及缩小步进)、精度高、参数调节方便、易于修改等优点。

  1 系统组成及工作原理

  脉冲信号源电路核心采用一片可编程逻辑器件EPM7128SLC84—10,它属于Ahera公司MAX7000系列产品,MAX7000系列产品是高密度、高性能的CMOS EPLD,是工业界速度最快的可编程逻辑器件系列,它是在Ahera公司的第二代MAX结构基础上采用先进的CMOS EEPROM技术制造的。MAX7000系列产品包括MAX7000E、MAX7000S、MAX7000A,集成度为600~5 000可用门,有32~256个宏单元和36—155个用户I/0引脚。这些基于EEPROM的器件能够组合传输延迟快至5.0 ns,16位频率为178 MHz。此外,它们的输入寄存器的建立时间非常短,能够提供多个系统时钟且有可编程的速度/功率控制。

  MAX7000S是MAX7000系列的增强型,具有高密度,是通过工业标准4引脚JTAG接口实现在线可编程的,在线编程电压为5 V。EPM7128SLC84—10有128个逻辑宏单元,2 500个门电路,8个逻辑阵列块,68个L/O管脚,速度等级为一6(传输延迟6 ns),最高时钟频率为147.1 MHz。整个信号产生及数码显示控制电路(不包括驱动)集成在一片中。脉冲信号源电路由时钟源、锁存器、计数器、控制电路、驱动电路以及数码管动态扫描显示电路组成,电路框图,如图l所示。

脉冲信号源电路框图

  时钟电路采用80 MHz有源晶振,它为系统提供时钟信号;锁存器1及锁存器2用于保存频率及占空比数据,为16位计数器提供预置值,锁存器位数为8位,设定的数据通过工控机输入,由于计数器位数为16位,故需分两次打人数据;计数器1及计数器2作为定时器,按锁存器1、2设定的值计时,两个计数器交替工作,即一个计数器工作而另一个计数器不工作。当工作的计数器到达计时时间后,向控制电路发出时间到信号。控制电路接收计数器发出的信号,停止计数器工作,并重新装载计时数据,同时启动另一个计数器工作,从而产生规定频率、占空比的脉冲信号,并输出两路脉冲信号,如图2所示。为了提高信号源带负载能力,输出使用了7417367驱动芯片增加驱动电流。

输出两路脉冲信号

  显示电路图,如图3所示,其中需要显示的数据代码通过工控机输入。缓冲器74LS244用做多路开关,当选通信号有效时,该路锁存数据有效,数码管显示相应的数据。

显示电路图

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关键字:CPLD  单片机  脉冲信号源

编辑:小甘 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/FPGA/2011/0527/article_2148.html
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北京航空航天大学教授,国内最早从事复杂数字逻辑和嵌入式系统设计的专家。

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