基于FPGA的溫度測控器設計

陳海需，張艷山

（黃淮學院 機電工程學院，河南 駐馬店463000）

基于FPGA的溫度測控器設計

陳海需，張艷山

（黃淮學院 機電工程學院，河南 駐馬店463000）

基于提高實際工業生產、生活中溫度檢測控制實時性與快速性，以可編程器件（CPLD/FPGA）芯片EP1C3T144C8和硬件描述語言VHDL平臺，設計一個溫度測控系統，通過對感測值進行與輸入基準值的比較控制調節機制，系統采用自上而下、模塊化的編程思路設計了鍵盤掃描電路、AD轉換、數據處理等模塊，并通過QuartusⅡ仿真實驗，驗證了溫度測控系統的動態響應的正確性與快速性。

FPGA；溫度測控器；VHDL；模塊設計；狀態機

利用數字系統處理模擬信號的情況變得更加普遍，隨著新一代FPGA[1]芯片工藝和設計方法的進步及新的應用領域和市場需求的變化，EDA技術也有突飛猛進的發展。溫度在工業、農業生產中都是非常重要的控制參數[2-4]，其實時性、準確性、動態響應能力是大家所關注的。相比較于單片機大量的指令周期[5]，PLC的功耗、體積與操作限制[6]，利用FPGA體積小、設計靈活、響應速度快、抗干擾能力強的硬件電路特性，采用了 FPGA 芯片EP1C3T144C8來控制A/D轉換器ADC0809對溫度信號進行檢測和控制。

1 系統總體設計方案

系統設計包括硬件部分設計和軟件部分設計，硬件部分：溫度傳感器AD590檢測溫度，模數轉換器ADC0809轉換數據，鍵盤（4×3）輸入預定溫度值，發光二極管顯示控制機制，數碼管顯示預定溫度值和檢測溫度值。軟件部分則是利用VHDL語言編程來實現整個功能，如圖1所示。

圖1 系統總體功能框圖

2 硬件電路設計

2.1 集成溫度傳感器AD590