基于CPLD的汽油機點火參數測量儀的研制

1.2 控制電路的設計

控制電路的核心為AT89C52，如圖3所示。控制電路要完成的任務是：(1)上電后，完成CPLD的配置加載。FLEX10K系列共有4種加載方式，這里采用主動串行方式，由AT89C52的引腳P1.5控制CPLD和已寫入配置數據的串行EPROM(27E512)完成配置。(2)完成采樣頻率的控制，由AT89C52控制時間合成芯片MC12429來實現，其輸出頻率為25～400MHz。每次采樣前，用戶可手動輸入采樣頻率，由AT89C52的P0.0～P0.7腳輸出M[8..1]的值，P1.0腳輸出由低到高的信號，將此值鎖存。(3)控制A/D轉換的使能。當頻率設定好后，用戶按下采樣鍵，AT89C52的P1.1輸出采樣使能信號SMEN，當采樣開始信號SMST到來后，采樣就開始進行。(4)與CPLD的通訊。圖3中，AT89C52的P0.0～P0.7與CPLD的8個I/O引腳相連，實現AT89C52與CPLD之間的數據通訊。它們之間的控制信號有讀取數據時鐘信號RDCK(P1.2)、輸入/輸出控制信號I/O(P1.3)、CPLD選通信號PLDCE(P1.4)和CPLD發出的中斷信號INT(INT0)。

1.3 高速采集器與低速控制器的接口

CPLD要在AT89C52的控制下完成相應的功能，必須為兩者之間建立一定的信號聯系，使CPLD能夠辨別AT89C52發出的命令并去執行相應的任務。本測量儀CPLD與CPU之間的通訊要實現的功能有：采樣頻率的確定，采樣結果的讀取，狀態信息的讀取。AT89C52輸入數據的編碼如表1所示。其中狀態信息包括：三位按鍵狀態位(0—按下，1—沒按下)、兩片AD輸入是否超出范圍狀態表示位(0—超出范圍，1—沒超出范圍)、一位采樣狀態位(0—采樣完成，1—正在采樣或沒開始采樣)。

表1 CPLD與AT89C52之間的通訊編碼

D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 含 義
X X X X X X 0 0 一分頻
X X X X X X 0 1 二分頻
X X X X X X 1 0 四分頻
X X X X X X 1 1 八分頻
0 0 0 0 X X X X 讀狀態信息
0 0 0 1 X X X X 讀點火提高前角低8位
0 0 1 0 X X X X 讀點火提前角第二個低8位
0 0 1 1 X X X X 讀點火提前角高7位
0 1 0 0 X X X X 讀轉速低8位
0 1 0 1 X X X X 讀轉速第二個低8位
0 1 1 0 X X X X 讀轉速第三個低8位
0 1 1 1 X X X X 讀轉速高2位
1 0 0 0 X X X X 讀電流低8位
1 0 0 1 X X X X 讀電流高2位

2 控制程序設計

為了實時顯示點火系統的工作狀態，對于轉速和點火提前角，控制電路采用查詢的方式從CPLD取得轉速和點火提前計數器的計數值。對于點火電壓、電流數據則采用中斷方式取得，即采樣和A/D轉換完成后，CPLD向控制電路發出中斷，控制電路再通過CPLD從SRAM中取得數據。

2.1 主程序的設計

控制電路加電或復位后，AT89C52就開始執行主程序，流程圖如圖4所示。CPLD在上電后，配置完成前，CONF_DONE(如圖3所示)引腳被CPLD下拉為低電平。一旦CPLD配置成功，CONF_DONE引腳被CPLD釋放，由上拉電阻接到高電平。所以，控制電路加電或復位后，只要發現CONF_DONE引腳為低電平時，就對CPLD進行配置。初始化的任務是特殊功能寄存器的初始化、CPLD內觸發器的清零和置1、默認采樣頻率的設置以及液晶的初始設置。