HT-7积分器系统的定时触发模块设计与实现.PDF

第32卷 第4期 核 技 术 Vo1．32，No．4 2009年 4月 NUCLEARTECHNIQUES April2009 HT-7积分器系统的定时触发模块设计与实现 刘冬梅 万宝年 沈 飚 (中国科学院等离子体物理研究所 合肥 230031) 摘要 本文设计一种积分器系统中的定时触发模块，详细介绍用单片机和晶体管设计定时触发模块的设计思 路、硬件结构和软件设计等方面的内容。该模块为积分器系统提供精确的可调积分定时时间，且触发准确、 驱动能力强。定时触发模块提高了积分器系统的可靠性和适用范围，满足Hr．7实验要求。 关键词 定时触发模件，单片机，积分器，HT-7 中图分类号 TP368．1 中国科学院等离子体物理研究所的HT-7装置 度；时间更长，则累积误差甚至会超过其对有用信 是中型的托卡马克装置，用于高效长时间稳定的等 号的积分。 离子体放电和相关等离子体物理与工程技术研 定时触发模块使积分器的工作分为积分电容清 ¨ 。 该装置中的积分器用于对磁探针的微分信号 零和积分工作阶段。积分电容清零阶段，继电器的 积分，以得到磁场强度。在 HT．7装置中，设计了 两个常闭触点将一小阻值电阻跨接在电容两端，泄 基于双运放的低漂移模拟积分器[2】。在每次工作期 放电容所带电荷，使积分器开始工作时，电容两端 间，积分器都要为等离子体诊断提供高精度的积分 初始值为零。当定时触发模块的控制信号打开继电 信号，为泄放积分器的积分电容，设计有定时触发 器常闭触点、断开电容两端的电阻，积分器进入积 功能的模块控制积分器工作状态，使积分器在长时 分工作阶段，定时时间一到，则回到电容清零阶段。 间内稳定工作。 这样保证了每次工作积分器都为等离子体诊断提供 目前，国内外普遍采用555定时电路和 FPGA 高精度的积分信号。 技术实现积分器定时功能。555单稳态触发电路用 定时触发模块由定时电路、输入触发电路、输 外部元件R和c定时，成本低、驱动能力强 ，但定 出电流放大电路及数码管显示电路等组成，其中定 时误差较大，不易更改定时时间。FPGA技术定时 时电路为核心(图 1)。定时电路用单片机 AT89S52 准确，但成本高。 实现，输入触发电路是由三级管和电阻组成的反相 我们用 51单片机的计数器和中断系统设计的 器，输出电流放大电路是一射极跟随器。定时触发 定时触发模块有如下特点：(1)用AT89S52单片机 模块的输出端连接到继电器，控制继电器的开关闭 设计定时模块，使定时器成本低、定时准确、便于 合状态，以控制积分器的工作状态。 复位、可外部设定定时时间。(2)触发准确，延时 定时时间的初始值，由单片机的程序设定。定 小，驱动能力强。(3)数码管显示积分时间便于观 时时间由实验要求确定，高参数等离子体放电时， 测积分器系统的状态。 定时时间100s，长脉冲等离子体放电时，时间设置 400S或更长。重新设置时间，可先将时间清零，然 1 工作原理 后按千秒设置按钮、百秒设置按钮和十秒设置按钮 重新设定积分时间。此时，定时电路初