一种新型多功能顺时控制系统的设计?
【摘 要】 介绍了一种新型多功能顺时控制系统，重点阐述了应用在系统可编程器件（isp）结合eprom来实现可编程的顺时控制系统的设计方法。
关键词：在系统可编程，存储器，顺时控制系统
1 引 言
顺时控制系统广泛地应用于工厂机械、家用电器和玩具等的顺时自动控制；学校、部队和机关企事业单位的作息时间控制也多采用顺时控制系统。传统的顺时控制系统的实现方法是采用分立元件、中小规模集成电路、计算机控制法和plc控制法等，其主要缺点是体积大、功耗大、成本高、实现起来较麻烦。本文介绍一种基于在系统可编程器件（isp）和大规模ic芯片eprom存储器来实现的可编程的顺时控制系统的设计方案，该方案的优点是体积小、功耗小、调节灵活、多功能、可靠性高、编程简单、实现简便。该顺时控制系统顺时控制的最小时间间隔为10秒，每天可以非常方便地设定多达360个时刻（也可根据需要，设定更多时刻），并可非常随意地改变设定时刻，实现一个控制系统同时顺时控制多个目标之功用。
2 新型多功能顺时控制系统的工作原理
图1是多功能顺时控制系统的工作原理框图。
通过对isp器件编程来实现时、分、秒记时显示；同时产生eprom存储器的地址信号，每个地址信号对应一个时刻。通过事先对eprom存储器进行编程，使得对应于每个时刻的地址输入“0”数据信号，则发出负脉冲控制信号的最小时间间隔为10
秒，因此，1天（24小时）可发出最多360个控制信号，如果同时实现8路控制，每路1天最多可发出45个控制信号，足以满足任1路的控制要求。负脉冲控制信号的宽度为10秒，可以通过在isp器件内部编程的脉宽变窄电路使之转换为宽度为1秒～5秒不等的正脉冲控制信号，此控制信号再分别经过放大驱动电路来控制多路执行机构工作，实现1个控制系统多路控制的功能。
3 新型多功能顺时控制系统的具体实现方法
本数字系统的设计是采用基于isp芯片的自顶而下的模块化设计方法。isp芯片选用lattice公司的isplsi1032e器件，该器件有32个glb，6000个pld等效门，84个管脚，64个i／o端，8个直接输入端，最高工作频率为90mhz。设计工具选用lattice公司设计的isp expert7．xxsystem应用开发软件，该软件是一套进行fpld设计的高级设计工具，它基于windows操作系统，支持多种模块设计输入方式，如：电路原理图、abel－hdl、vhdl语言、verilog－hdl语言等。该软件支持逻辑功能仿真、器件时序仿真及逻辑综合，可用原理图、语言和混合法三种输入方式工作，它是一种先进的fpld设计系统。在顺时控制系统的数字部分，系统顶层设计包括子系统功能分配、内部功能块的
联结和对外的接口关系，采用电路原理图输入；底层设计既可采用vhdl语言、abel－hdl语言描述，也可利用isp expert 7．xxsystem强大的宏库功能采用原理图输入。
计数器和译码驱动器设计在isp内部，10进制计数器是最基本的模块，用abel－hdl语言描述如下：
在10进制计数器基础上构成60、24进制计数器，译码驱动器也用语言描述。通过手动校时、校分，可以任意设定控制系统工作的起始时间。秒脉冲信号由石英晶体振荡器和分频器产生。为了对eprom编程，需要把时间信号送到eprom的地址端，为使时间最小间隔为10秒钟，需要引出时十位q1、q0信号，时个位q3、q2、q1、q0信号，分十位q2、q1、q0信号，分个位q3、q2、q1、q0信号，秒十位q2、q1、q0信号等16根信号线。eprom27128有14根地址线，需要用4片eprom27128存储器，图3是全译码法构成的4×16k×8存储器。
例如：时间08：25：30秒对应地址为：212bh，即在该地址单元写入0信号。
时间15：38：40秒对应地址为：55c4h，即在该地址单元写入0信号。
现采用superpro／l＋编程器，对4片eprom27128分别进行编程，编程时编程器电缆线与计算机相连，编程的数据直接写入数据缓冲区，然后对eprom27128进行编程操作。如编程有误或改变控制时刻，需擦除后重新编程。
因有8个数据输出端，故同时可以控制8路执行机构。
图4是eprom输出后信号处理图。
脉宽变化电路的作用是把10秒宽的负脉冲信号变为1秒～10秒宽度不等的正脉冲信号。图5是设计在isp器件内部的脉宽变化电路。
预置时间到时，10秒宽的正脉冲打开门电路1，让1hz的脉冲通过，计数器计数，同时，打开门电路
2，使之输出从0电平到1电平，用原理图设计的宽度预置模块是门电路组合电路，到预置时间时发出低电平，关闭门电路1、2，使门电路2从1电平回到0电平，门电路2输出所需宽度的脉冲信号。
在顶图原理设计中，输入输出必须加缓冲器，锁定在isplsi1032e的管脚上，本研究的技术路线是：数字系统部分设计→输入计算机产生jedec文件→下载到isp器件里→对eprom编程→设计外围电路（脉冲产生电路、稳压电路、放大驱动电路、信号处理电路等）→绘制总原理图和接线图→安装、调试→测试、验证。
本文介绍的采用在系统可编程逻辑器件和eprom存储器相结合设计的新型多功能顺时控制系统，不仅简化了硬件的开发和制造过程，而且使体积大大减少，提高了系统的可靠性，可同时控制8路执行机构。最为重要的是可以在不修改硬件电路的
基础上，仅仅通过修改设计和对eprom重新编程即可实现不同时间的控制，实现简单，使用灵活方便。
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2 新型多功能顺时控制系统的工作原理
图1是多功能顺时控制系统的工作原理框图。
通过对isp器件编程来实现时、分、秒记时显示；同时产生eprom存储器的地址信号，每个地址信号对应一个时刻。通过事先对eprom存储器进行编程，使得对应于每个时刻的地址输入“0”数据信号，则发出负脉冲控制信号的最小时间间隔为10
秒，因此，1天（24小时）可发出最多360个控制信号，如果同时实现8路控制，每路1天最多可发出45个控制信号，足以满足任1路的控制要求。负脉冲控制信号的宽度为10秒，可以通过在isp器件内部编程的脉宽变窄电路使之转换为宽度为1秒～5秒不等的正脉冲控制信号，此控制信号再分别经过放大驱动电路来控制多路执行机构工作，实现1个控制系统多路控制的功能。
3 新型多功能顺时控制系统的具体实现方法
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