用CPLD实现多通道数据采集系统的A／D转换器控制电路设计.pdfVIP

维普资讯 继 电器 V01．34 No．21 第34卷 第21期 2006年11月1日 RELAY Nov．1，2006 53 用 CPLD实现多通道数据采集系统的 A／D转换器控制电路设计 李志军，李欣然，石吉银，冷华 (湖南大学电气与信息工程学院，湖南 长沙410082) 摘要：提出一种新的基于复杂可编程逻辑器件CPLD的高速A／D转换器的控制系统。该控制系统充分利用 CPLD功能，采用VHDL语言及图形化编程方式，有效地实现了对A／D控制器、多路采样保持器以及前端多片 多路复用开关的协调控制，可以有效地控制多达36通道数据的A／D转换，能够大幅度减轻CPU的工作负担， 提高执行效率，简化软件编程，实现 了硬件上的模块化控韦fj。拳文提出的基于CPLD的高速 A／D转换器的控 制系统已成功地应用于电力系统综合负荷特性数据的实时采集。 关键词 ：电力系统； 负荷特性数据采集； CPLD； 多路复用开关 中图分类号：TM73 文献标识码：B 文章编号2006)21-0053-05 够通过软件编程实现各种逻辑器件功能以及简化电 0 引言 路设计等优点，我们将之应用于对多片多路复用开 复杂可编程逻辑控制器 (CPLD)为数字系统的 关及A／D转换器的电路接 口设计 ，成功地实现了多 设计带来了极大的灵活性，它兼有的串并行工作方 达36通道的快速数据采集，大大简化了硬件系统 ， 式和高集成度 、高速、高可靠性等明显特点，在超高 提高了装置的可靠性，充分显示出CPLD对多通道 速领域和实时控制方面应用广泛。同时 CPLD与各 采样系统高效 、可靠的时序逻辑控制的独特优势。 种处理器的结合给数字电路系统的设计也带来了极 1 系统的结构和功能 大的方便，利用CPLD控制的灵活性很容易对 电路 进行在线修改，实现各种复杂的数字逻辑控制，扩展 本系统主要是实现对前端调理电路采集到的同 了处理器的功能。在电力系统中，CPLD广泛应用 步实时的36路信号进行 A／D转换的控制。但是， 于在线监测、抑制脉冲干扰、继电保护以及数据采集 在转换的时候，只能是多个通道依次进行转换 ，因 等方面。。 。本文所介绍的A／D转换器的控制系 此，采集到的模拟信号在进行 A／D转换之前需要使 统是作者设计开发的电力系统综合负荷特性数据实 用采样保持器对其保持一段时间，再由多路复用开 时采集装置的一部分。在数据采集系统中，控制系 关将被保持的模拟信号依次送入 A／D控制器中进 统的前置部分很重要的一个环节就是 A／D转换 J， 行转换。所以，本设计不仅要实现对 A／D转换器的 在已有的利用 CPLD实现采样控制的系统中，被控 控制，同时，还要完成多路采样保持器和多片多路复 制的进行转换的通道数都比较少 J，采用一片多 用开关的控制。系统的整体结构框图如图l所示。 路复用开关对通道进行选通即可，不存在多个多路 复用开关相互转换协调的问题，其时序控制相对简 单，因此采用 CPLD控制模式所具有的优势并不十 ‘