CPLD在无功补偿控制仪键盘设计中的应用

2012-08-27 04:43:52来源: 21ic
   

摘 要:本控制仪以单片机80c196kc为核心,集无功补偿、电度量计量、电能质量监测及通信于一体,能实时显示电网的各项参数,通过键盘可人工设定系统运行的参数。单片机外围芯片PSD8XX及复杂可编程逻辑器件(CPLD)的使用不仅使系统的硬件电路简化,而且使系统的性能提高。本文将讨论用CPLD来实现控制仪的键盘系统,给出了硬件电路和软件设计方法。

1 引言

无功补偿装置是用于补偿电网无功功率的不足,提高功率因数,保证供电系统安全运行和节约电能的设备,其核心是控制仪。本控制仪集无功补偿、电度量计量、电能质量监测及通信于一体,对电网参数进行实时采样与计算并把各项参数显示在LCD上,还可通过键盘进行系统参数设置,用于改变控制仪的运行模式等。

控制仪的最小系统由单片机80C196KC和可编程单片机外围接口芯片PSD834F2组成,这样既省去了地址锁存器和译码器等一些小规模芯片,使硬件电路得到了简化,又提高了系统的可靠性。系统运行所需要的程序、数据和参数均放在PSD834F2中。用复杂可编程逻辑器件(CPLD)取代一些数字器件扩展系统的外围电路,进一步提高了系统的性能,还便于调试和维护。本文以下将具体介绍如何用CPLD来扩展键盘和显示电路。

2 键盘输入模块的硬件设计

键盘输入主要用于现场电流变比,电容器组数,单组电容器容量,电压上、下限,谐波上限,控制仪地址编号等系统参数设置。而且与显示模块配合用于查看各相电压、电流,无功功率,有功功率,功率因数等的情况。

设计键盘时,如果采用软件扫描的方式,虽然硬件电路简单,但扫描会耗去CPU不少时间,降低系统的整体性能;如果采用接口芯片8279来管理键盘,虽可代替CPU完成对键盘的控制,减轻CPU的负担,但8279体积大且功能单一。所以,本系统采用复杂可编程逻辑器件(CPLD)来设计键盘的接口电路,完成对键盘的扫描工作,当有键按下时,则产生中断信号供CPU读取扫描码。除此之外,CPLD还可实现其它模块的接口电路以及完成地址译码等功能。

本系统采用4X4键盘,其硬件电路如图1:


图1 4X4 键盘框图

CPLD采用Lattice公司的ispLSI1016E-100L器件,该器件包括32个I/O引脚,4个专用引脚,集成密度为2000个PLD等效门,引脚至引脚的延迟为7.5ns,工作频率为100MHz。该器件由集总布线区(GRP)和万能逻辑块(GLB)构成,GLB通过GRP连接起来。

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关键字:CPLD  功补偿控制仪键盘

编辑:北极风 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/FPGA/2012/0827/article_3130.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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