80C196KC-ADMC401接口電路設計及其應用

摘要：結合８０Ｃ１９６ＫＣ和ＡＤＭＣ４０１雙ＣＰＵ接口電路圖，詳細介紹了系統的設計過程，并對主要部件的基本功能以及需要注意的問題做了分析和說明。最后以靜止無功發生器（ＳＶＧ）裝置為例，介紹了雙ＣＰＵ系統的應用。

    關鍵詞：８０Ｃ１９６ＫＣ ＡＤＭＣ４０１ ＳＶＧ ＩＧＢＴ－ＩＰＭ

隨著微機控制技術的發展和廣泛應用以及控制系統復雜性和實時性要求的不斷提高，使得很多系統需要用兩個甚至更多的控制器，實現被控對象提出的各種要求。尤其是在工業應用領域中，要完成大量的數據采集和處理、控制信號的接收和發送等諸多功能，對系統的運算速度、接口資源、穩定性以及成本方面有著非常高的要求。設計一個實用、合理、經濟的高性能控制系統是成功投入現場運行的關鍵。

在ＳＶＧ（靜止無功發生器）裝置中涉及到大量的復雜計算（如濾波計算、瞬時無功計算）和先進的控制手段（如矢量控制）以及諸多信號的采集和發送，使得單個ＣＰＵ很難滿足系統要求。因此采用高集成度的嵌入式處理器與ＤＳＰ芯片組成雙ＣＰＵ系統來實現對整個系統的控制。

１ 系統設計

１．１ 系統的組成及原理

雙ＣＰＵ系統的原理圖框圖如圖１所示。系統采用８０Ｃ１９６ＫＣ和ＡＤＭＣ４０１兩個芯片作為核心處理器。ＡＤＩ公司的ＡＤＭＣ４０１芯片是基于ＤＳＰ的控制器，非常適于工業應用領域中的高性能控制。該芯片集成了一個高速的ＤＳＰ內核，且其內核具有一套完備的外圍控制接口，以便在高度集成的環境中快速實現控制。Ｉｎｔｅｌ公司的８０Ｃ１９６（ＫＢ／ＫＣ）是一款高性能且價格低廉的１６位單片機，同樣適用于高速控制和需要多個外設的場合。兩個ＣＰＵ在運行時獨立執行存放在不同器件中的程序，同時保持相互之間的協調工作。考慮到系統本身的復雜性，如果使用傳統的ＲＡＭ、ＲＯＭ和邏輯譯碼器件分離的系統接線方式，必定會使得整個控制電路過于龐雜，給調試帶來很大困難，同時也降低了系統的穩定性。因此，該系統用到了可編程系統外圍接口器件ＰＳＤ產品中的ＰＳＤ４２３５和ＰＳＤ３１１。它們分別作為兩個ＣＰＵ的外部擴展器件，并和ＣＰＵ組成一個雙ＣＰＵ—ＰＳＤ系統（簡稱雙ＣＰＵ系統），如圖１所示。兩個ＣＰＵ間的相互通信采用了雙口ＲＡＭ（ＩＤＴ７１３２），通過它可以順利實現兩個ＣＰＵ之間的數據傳輸。鍵盤管理部分用８２Ｃ７９接口芯片。輸出顯示部分用以ＳＥＤ１５２０為驅動芯片的ＭＧＬＳ－１２０３２Ａ液晶模塊（ＬＣＤ）。系統中專門增加了額外的串行Ｅ２ＰＲＯＭ，主要用于掉電時數據的保護以及記錄部分操作參數。此外，組成系統的還有ＷＡＴＣＨＤＯＧ電路、ＵＡＲＴ電路等。它們在系統中的資源分配、功能實現都是通過對控制器的軟件編程來完成。下面將詳細介紹各部分的接口電路設計以及相應的工作原理。

１．２ ８０Ｃ１９６ＫＣ部分設計

１６位的８０Ｃ１９６ＫＣ芯片是Ｉｎｔｅｌ公司ＭＣＳ－９６系列單片機中重要的新成員，也是目前該系列單片機中性能最強的產品之一，在各類自動控制系統、數據采集系統和高級智能儀器中都有廣泛的應用。８０Ｃ１９６ＫＣ芯片的特點如下：振蕩信號頻率達１６ＭＨｚ，指令的運算速度更快，１６位乘法１．７５μｓ，３２位除法３．０μｓ；８個Ａ／Ｄ通道，可以方便地實現被控對象多點電壓和電流采樣；通過ＣＰ

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