1 导言
无功补偿设备是用于补偿电网无功功率的缺乏，进步功率因数，确保供电体系安全运转和节省电能的设备，其中心是操控仪。本操控仪集无功补偿、电度量计量、电能质量监测及通讯于一体，对电网参数进行实时采样与核算并把各项参数显现在LCD上，还可通过键盘进行体系参数设置，用于改动操控仪的运转形式等。
操控仪的最小体系由单片机80C196KC和可编程单片机外围接口芯片PSD834F2组成，这样既省去了地址锁存器和译码器等一些小规模芯片，使硬件电路得到了简化，又进步了体系的可靠性。体系运转所需求的程序、数据和参数均放在PSD834F2中。用杂乱可编程逻辑器材（CPLD）替代一些数字器材扩展体系的外围电路，进一步进步了体系的功用，还便于调试和保护。本文以下将详细介绍如何用CPLD来扩展键盘和显现电路。
2 键盘输入模块的硬件规划
键盘输入首要用于现场电流变比，电容器组数，单组电容器容量，电压上、下限，谐波上限，操控仪地址编号等体系参数设置。并且与显现模块合作用于检查各相电压、电流，无功功率，有功功率，功率因数等的状况。
规划键盘时，假如选用软件扫描的方法，尽管硬件电路简略，但扫描会耗去CPU不少时刻，下降体系的全体功用;假如选用接口芯片8279来办理键盘，虽可替代CPU完结对键盘的操控，减轻CPU的担负，但8279体积大且功用单一。所以，本体系选用杂乱可编程逻辑器材（CPLD）来规划键盘的接口电路，完结对键盘的扫描作业，当有键按下时，则发生中止信号供CPU读取扫描码。除此之外，CPLD还可完结其它模块的接口电路以及完结地址译码等功用。
本体系选用4X4键盘，其硬件电路如图1：
图1 4X4 键盘框图
CPLD选用Lattice公司的ispLSI1016E-100L器材，该器材包含32个I/O引脚，4个专用引脚，集成密度为2000个PLD等效门，引脚至引脚的推迟为7.5ns，作业频率为100MHz。该器材由集总布线区（GRP）和全能逻辑块（GLB）构成，GLB通过GRP连接起来。［page］
对杂乱可编程逻辑器材（CPLD）内部逻辑功用的描绘方法有多种，本体系选用了原理图输入与VHDL言语描绘相结合的方法，这样能够发挥两者的优势，加速开发进程。设计时选用层次化规划，描绘体系整体功用的最上层运用原理图输入，而原理图中的某些功用模块选用VHDL编写。实践原理图如图2：
图2 键盘逻辑实践原理图
上图中Module 1模块完结分频功用，CLK来自单片机80C196KC的CLKOUT脚，其周期为3个时钟振动周期，占空比为33%。若单片机用16M晶振，其频率约为：16M/3=5.33M。Module 1 把频率降至约1K，Module 2模块以一秒的距离使O3～O0顺次循环输出低电平进行键盘扫描 。当有键按下时，I3～I0中有一个为低电平，异或门输出1个高电平脉冲，锁存键盘状况并向单片机请求中止。体系为键盘分配的地址空间为0xf100～0xf1ff，在此范围内可读取键盘的扫描码。
因为篇幅有限，以下只给出Module 2的VHDL句子，详细如下：
LIBRARY ieee;
USE ieee.STd_logic_1164.ALL;
USE ieee.std_logic_unsigned.ALL;
ENTITY Module2 IS
PORT ――界说端口
（ clk ：IN std_logic;
q ：OUT std_logic_vector（3 DOWNTO 0）
）;
END Module2;
ARCHITECTURE Module2 of Module2 IS
BEGIN
PROCESS（clk）
VARIBLE sum：integer：=0; ――界说变量sum，初值为0
BEGIN
IF（clk’event AND clk=’1’）THEN
sum：=sum+1; ――clk为上升沿时，sum加1
IF（sum》=5）THEN
sum：=1;
END IF;
END IF;
CASE sum IS ――依据sum输出相应的值
WHEN 1 =》 q《=“1110”;
WHEN 2 =》 q《=“1101”;
WHEN 3 =》 q《=“1011”;
WHEN 4 =》 q《=“0111”;
WHEN THERS =》 q《=“1111”;
END CASE;
END PROCESS;
END Module2;［page］
3 键盘扫描码与相应键的对应联系
中止服务程序读取寄存器FD18中的扫描码，通过判别就可知道按下的是哪一个键，然后转入相应的程序进行处理。键号和扫描码的详细对应联系如表1：
表1 键号和扫描码对应表
4 键盘输入模块的软件规划
体系的一些基本参数能够通过键盘来设置或改动，每按下一键，CPLD扫描到键值后向CPU请求中止。CPU进入键盘办理中止程序后，读取、存储键值并置接收到键值标志。主程序识别到标志，对接收到的键值进行处理。
参数设置格局是：A＊＊B＊＊…＊B。也就是说，按‘A’键进入设置状况，‘＊＊’的组合表明设置项目，‘B’承认设置项目，‘＊＊…＊’所设置项目的数值，最终的‘B’是完毕符，表明此次设置完毕。设置过程的软件处理流程如图3：
图3 体系参数设置处理流程图
5 完毕语
用杂乱可编程逻辑器材（CPLD）扩展的键盘接口通过有用，作用较好，既进步了单片机的响应速度，又简化了硬件电路。此外，CPLD还可用于其它的接口规划，使其功用得到进一步表现。
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