【摘　要】　介紹了一種新型多功能順時(shí)控制系統(tǒng)，重點(diǎn)闡述了應(yīng)用在系統(tǒng)可編程器件（ISP）結(jié)合EPROM來(lái)實(shí)現(xiàn)可編程的順時(shí)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法。
??? 關(guān)鍵詞：在系統(tǒng)可編程，存儲(chǔ)器，順時(shí)控制系統(tǒng)
　　
1　引　言
　　順時(shí)控制系統(tǒng)廣泛地應(yīng)用于工廠機(jī)械、家用電器和玩具等的順時(shí)自動(dòng)控制；學(xué)校、部隊(duì)和機(jī)關(guān)企事業(yè)單位的作息時(shí)間控制也多采用順時(shí)控制系統(tǒng)。傳統(tǒng)的順時(shí)控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法是采用分立元件、中小規(guī)模集成電路、計(jì)算機(jī)控制法和PLC控制法等，其主要缺點(diǎn)是體積大、功耗大、成本高、實(shí)現(xiàn)起來(lái)較麻煩。本文介紹一種基于在系統(tǒng)可編程器件（ISP）和大規(guī)模IC芯片EPROM存儲(chǔ)器來(lái)實(shí)現(xiàn)的可編程的順時(shí)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，該方案的優(yōu)點(diǎn)是體積小、功耗小、調(diào)節(jié)靈活、多功能、可靠性高、編程簡(jiǎn)單、實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)便。該順時(shí)控制系統(tǒng)順時(shí)控制的最小時(shí)間間隔為10秒，每天可以非常方便地設(shè)定多達(dá)360個(gè)時(shí)刻（也可根據(jù)需要，設(shè)定更多時(shí)刻），并可非常隨意地改變?cè)O(shè)定時(shí)刻，實(shí)現(xiàn)一個(gè)控制系統(tǒng)同時(shí)順時(shí)控制多個(gè)目標(biāo)之功用。
2　新型多功能順時(shí)控制系統(tǒng)的工作原理
??? 圖1是多功能順時(shí)控制系統(tǒng)的工作原理框圖。
　　通過(guò)對(duì)ISP器件編程來(lái)實(shí)現(xiàn)時(shí)、分、秒記時(shí)顯示；同時(shí)產(chǎn)生EPROM存儲(chǔ)器的地址信號(hào)，每個(gè)地址信號(hào)對(duì)應(yīng)一個(gè)時(shí)刻。通過(guò)事先對(duì)EPROM存儲(chǔ)器進(jìn)行編程，使得對(duì)應(yīng)于每個(gè)時(shí)刻的地址輸入“0”數(shù)據(jù)信號(hào)，則發(fā)出負(fù)脈沖控制信號(hào)的最小時(shí)間間隔為10
秒，因此，1天（24小時(shí)）可發(fā)出最多360個(gè)控制信號(hào)，如果同時(shí)實(shí)現(xiàn)8路控制，每路1天最多可發(fā)出45個(gè)控制信號(hào)，足以滿足任1路的控制要求。負(fù)脈沖控制信號(hào)的寬度為10秒，可以通過(guò)在ISP器件內(nèi)部編程的脈寬變窄電路使之轉(zhuǎn)換為寬度為1秒～5秒不等的正脈沖控制信號(hào)，此控制信號(hào)再分別經(jīng)過(guò)放大驅(qū)動(dòng)電路來(lái)控制多路執(zhí)行機(jī)構(gòu)工作，實(shí)現(xiàn)1個(gè)控制系統(tǒng)多路控制的功能。
3　新型多功能順時(shí)控制系統(tǒng)的具體實(shí)現(xiàn)方法
　　本數(shù)字系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是采用基于ISP芯片的自頂而下的模塊化設(shè)計(jì)方法。ISP芯片選用Lattice公司的ispLSI1032E器件，該器件有32個(gè)GLB，6000個(gè)PLD等效門，84個(gè)管腳，64個(gè)I／O端，8個(gè)直接輸入端，最高工作頻率為90MHz。設(shè)計(jì)工具選用Lattice公司設(shè)計(jì)的isp EXPERT7．XXSystem應(yīng)用開發(fā)軟件，該軟件是一套進(jìn)行FPLD設(shè)計(jì)的高級(jí)設(shè)計(jì)工具，它基于Windows操作系統(tǒng)，支持多種模塊設(shè)計(jì)輸入方式，如：電路原理圖、ABEL－HDL、VHDL語(yǔ)言、Verilog－HDL語(yǔ)言等。該軟件支持邏輯功能仿真、器件時(shí)序仿真及邏輯綜合，可用原理圖、語(yǔ)言和混合法三種輸入方式工作，它是一種先進(jìn)的FPLD設(shè)計(jì)系統(tǒng)。在順時(shí)控制系統(tǒng)的數(shù)字部分，系統(tǒng)頂層設(shè)計(jì)包括子系統(tǒng)功能分配、內(nèi)部功能塊的 聯(lián)結(jié)和對(duì)外的接口關(guān)系，采用電路原理圖輸入；底層設(shè)計(jì)既可采用VHDL語(yǔ)言、ABEL－HDL語(yǔ)言描述，也可利用isp EXPERT 7．XXSystem強(qiáng)大的宏庫(kù)功能采用原理圖輸入。

　　計(jì)數(shù)器和譯碼驅(qū)動(dòng)器設(shè)計(jì)在ISP內(nèi)部，10進(jìn)制計(jì)數(shù)器是最基本的模塊，用ABEL－HDL語(yǔ)言描述如下：

　　在10進(jìn)制計(jì)數(shù)器基礎(chǔ)上構(gòu)成60、24進(jìn)制計(jì)數(shù)器，譯碼驅(qū)動(dòng)器也用語(yǔ)言描述。通過(guò)手動(dòng)校時(shí)、校分，可以任意設(shè)定控制系統(tǒng)工作的起始時(shí)間。秒脈沖信號(hào)由石英晶體振蕩器和分頻器產(chǎn)生。為了對(duì)EPROM編程，需要把時(shí)間信號(hào)送到EPROM的地址端，為使時(shí)間最小間隔為10秒鐘，需要引出時(shí)十位Q1、Q0信號(hào)，時(shí)個(gè)位Q3、Q2、Q1、Q0信號(hào)，分十位Q2、Q1、Q0信號(hào)，分個(gè)位Q3、Q2、Q1、Q0信號(hào)，秒十位Q2、Q1、Q0信號(hào)等16根信號(hào)線。EPROM27128有14根地址線，需要用4片EPROM27128存儲(chǔ)器，圖3是全譯碼法構(gòu)成的4×16K×8存儲(chǔ)器。

　　例如：時(shí)間08：25：30秒對(duì)應(yīng)地址為：212BH，即在該地址單元寫入0信號(hào)。
　　時(shí)間15：38：40秒對(duì)應(yīng)地址為：55C4H，即在該地址單元寫入0信號(hào)。
　　現(xiàn)采用SUPERPRO／L＋編程器，對(duì)4片EPROM27128分別進(jìn)行編程，編程時(shí)編程器電纜線與計(jì)算機(jī)相連，編程的數(shù)據(jù)直接寫入數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，然后對(duì)EPROM27128進(jìn)行編程操作。如編程有誤或改變控制時(shí)刻，需擦除后重新編程。
　　因有8個(gè)數(shù)據(jù)輸出端，故同時(shí)可以控制8路執(zhí)行機(jī)構(gòu)。
??? 圖4是EPROM輸出后信號(hào)處理圖。

　　脈寬變化電路的作用是把10秒寬的負(fù)脈沖信號(hào)變?yōu)?秒～10秒寬度不等的正脈沖信號(hào)。圖5是設(shè)計(jì)在ISP器件內(nèi)部的脈寬變化電路。
　　預(yù)置時(shí)間到時(shí)，10秒寬的正脈沖打開門電路1，讓1Hz的脈沖通過(guò)，計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)，同時(shí)，打開門電路　　

2，使之輸出從0電平到1電平，用原理圖設(shè)計(jì)的寬度預(yù)置模塊是門電路組合電路，到預(yù)置時(shí)間時(shí)發(fā)出低電平，關(guān)閉門電路1、2，使門電路2從1電平回到0電平，門電路2輸出所需寬度的脈沖信號(hào)。
　　在頂圖原理設(shè)計(jì)中，輸入輸出必須加緩沖器，鎖定在ispLSI1032E的管腳上，本研究的技術(shù)路線是：數(shù)字系統(tǒng)部分設(shè)計(jì)→輸入計(jì)算機(jī)產(chǎn)生JEDEC文件→下載到ISP器件里→對(duì)EPROM編程→設(shè)計(jì)外圍電路（脈沖產(chǎn)生電路、穩(wěn)壓電路、放大驅(qū)動(dòng)電路、信號(hào)處理電路等）→繪制總原理圖和接線圖→安裝、調(diào)試→測(cè)試、驗(yàn)證。
　　本文介紹的采用在系統(tǒng)可編程邏輯器件和EPROM存儲(chǔ)器相結(jié)合設(shè)計(jì)的新型多功能順時(shí)控制系統(tǒng)，不僅簡(jiǎn)化了硬件的開發(fā)和制造過(guò)程，而且使體積大大減少，提高了系統(tǒng)的可靠性，可同時(shí)控制8路執(zhí)行機(jī)構(gòu)。最為重要的是可以在不修改硬件電路的
基礎(chǔ)上，僅僅通過(guò)修改設(shè)計(jì)和對(duì)EPROM重新編程即可實(shí)現(xiàn)不同時(shí)間的控制，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，使用靈活方便。