基于复杂可编程逻辑器件实现键盘接口电路的设计.docx

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1、基于复杂可编程逻辑器件实现键盘接口电路的设计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1CD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(曲)取代

2、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CP1D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-O所以，本系统采用复杂可编程逻辑器件(CP

3、1D)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，CP1D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14X4键盘框图CP1D采用1attiCe公司的isp1SI1016E-1001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P1D等效门，引脚至引脚的延迟为7.5ns,工作频率为IOOMHz。该器件由集总布线区(GRP)和万能逻辑块(G1B)构成，G1B通过GRP连接起来。page对复杂可编程逻辑器件(CP1D)内部逻辑功能的描述方式有多种，本系统采用了原理图输入与

4、VHD1语言描述相结合的方式，这样可以发挥两者的优势,加快开发进程。设计时采用层次化设计，描述系统总体功能的最上层使用原理图输入，而原理图中的某些功能模块采用VHD1编写。实际原理图如图2：IAH图2键盘逻辑实际原理图XE尸图2键盘逻辑实际原理图上图中MOdU1e1模块实现分频功能，C1K来自单片机80C196KC的C1KOUT脚，其周期为3个时钟振荡周期,占空比为33%。若单片机用16M晶振，其频率约为：16M3=5.33M0Modu1e1把频率降至约IK,Modu1e2模块以一秒的问隔使0300依次循环输出低电平进行键盘扫描。当有键按下时，13IO中有一个为低电平，异或门输出1个高电平脉冲

5、，锁存键盘状态并向单片机申请中断。系统为键盘分配的地址空间为OXf1OOOXfIff,在此范围内可读取键盘的扫描码。由于篇幅有限，以下只给出ModUIe2的VHD1语句，具体如下：1IBRARYieee;USEieee.STd1ogic1164.A11;USEieee.std_1ogic_unsigned.A11;ENTITYModu1e2ISPORT定义端口(e1k：INstd_1ogic;q：OUTstd_1ogic_vector(3DOWNTO0)；ENDModu1e2;ARCHITECTUREModu1e2ofModu1e2ISBEGINPROCESS(e1k)VARIB1Esum：i

6、nteger：=0;定义变量SUnb初值为0BEGINIF(c1k,eventANDc1k,1,)THENsum：=sum+1;CIk为上升沿时，SUnI加1IF（sum=5）THENsum：=1;ENDIF;ENDIF;CASEsumIS根据SUn1输出相应的值WHEN1=q=“1110”；WHEN2二q二“1101”；WHEN3二q二“1011”；WHEN4=q=011,;WHENTHERS=q图3系统参数设置处理流程图图3系统参数设置处理流程图5结束语用复杂可编程逻辑器件(CP1D)扩展的键盘接口经过实用，效果较好，既提高了单片机的响应速度，又简化了硬件电路。此外，CP1D还可用于其它的接口设计，使其性能得到进一步体现。责任gt