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基于FPGA的具有数字显示的水温测控系统

发布时间:2020-07-21 17:48:01 阅读: 来源:推拉窗厂家

摘要:电压、电流、温度等模拟量的监测在工业生活中都有很广泛的应用,通过监测到的数据,可以对其进行及时调整,为人们的生产生活带来了便利与保证。系统主电路采用Actel公司提供的Fusion系列FPGA,用以实现温度控制。由于加热和制冷部分的条件限制,只采用模拟的方式。电路可实现温度的显示,设置上、下限温度,超出范围报警以及与PC机通信的功能。系统测量精度和控制精度良好。同时,基于FPGA的硬件系统设计方法操作简单,开发成本较低,已成为当今世界上嵌入式系统硬件开发的主流方法之一。关键词:Fusion;内部的温度监控模块;ADC模块;OLED显示

本文引用地址: 测控技术自古以来就是人类生活和生产的重要组成部分。随着科技的发展,测控技术已进入了全新的时代。近年来。电子技术的快速发展,使得计算机广泛用于自动检测和自动控制系统中,以致电压、电流、温度等的监测越来越重要,现在利用数字系统处理模拟信号的情况也越来越多,但数字系统所处理的信号都是不连续的数字信号,而待测的电压、电流、温度等都是模拟量,这就需要将监测到的模拟信号转换成数字信号,最终由系统进行处理。Actel公司出产的新型FPGAFusion系列解决了数/模转换及上电不可运行等一系列难题。Actel公司宣布推出全新的Fusion融合技术,为解决混合式信号的方案带来真正可编程功能的崭新技术。融合技术率先将混合信号的模拟功能、FLASH内存和FPGA结构集成于单片可编程系统芯片中。融合技术将可编程逻辑的优势带进应用领域中,而这些应用领域直至目前只能采用分立模拟元件和混合信号ASIC供应商提供的器件。与此同时,当融合技术与Actel的ARM7和以8051为基础的软MCU内核共用时,可作为终极的软处理器平台。这项新技术能发挥Actel以FLASH为基础FPGA的独特优势,包括高绝缘性、三井结构和支持高压晶体管的能力,以满足混合信号系统设计的严格要求。

1 方案选择 该系统若根据要求可有多种实现方案。 方案一 该方案是传统的一位式模拟控制方案。选用模拟电路,用电位器设定给定值,当反馈的温度值与设定值比较后,决定加热或不回热。但它使系统受环境的影响大,不能实现复杂的控制算法,不能用数码显示,不能用键盘设定。 方案二 该方案是传统的二位式模拟控制方案。其基本思想与方案一相同,但由于采用上、下限比较电路,所以控制精度提高。这种方法还是模拟控制方式,因此也不能实现复杂的控制算法,而使控制精度做得较高,此外仍不能用数码显示和键盘设定。 方案三 该方案采用CortexM1 FPGA系统来实现。系统硬件用单芯片完成多方面功能,软件编程灵活,自由度大,可用软件编程实现各种控制算法和逻辑控制,还可实现数码显示和键盘设定等多种功能,系统电路框图如图1所示。

方案一和方案二是传统的模拟控制方式,而模拟控制系统难以实现复杂的控制规律,控制方案的修改也较麻烦。方案三是采用以CortexM1为控制核心的控制系统,尤其对温度控制,它能达到模拟控制达不到的控制效果,且可实现显示、键盘设定等多种功能,又易于扩展,大大提高了系统的智能化,也使得系统所测结果精度大大提高。故选择方案三。

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