fpga论文高低温实验箱温度控制论文

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1、FPGA论文高低温实验箱温度控制论文摘要：本文以fpga的niosⅱ为平台实现高低温试验箱的温度控制。主要采用niosⅱ嵌入式处理器和比例、积分、微分控制算法（pid），以及pll等技术，设计出高精度、高可靠性、可灵活编程升级和系统稳定的控制系统。关键词：fpga；温控；niosⅱ；pidtemperaturecontroldesignofhighandlowtemperaturetestboxbasedonniosⅱlinhui,liuxianqiang,yulingfeng(schoolofoptoelectronicinformation,universityo

2、felectronicscience&technology,chengdu610054,china)abstract:thispaperprovidesatemperaturecontrolmethodforhigh-lowtestboxbasedonthefpgaofniosⅱplatform.thissystemwhoishighaccuracy,highreliability,flexibleprogramming,easyupgradesandstability,ismainlydesignedbyusingniosⅱembeddedprocessor,pid

3、andplltechnology.keywords:fpga;temperaturecontrol;niosⅱ;pid高低温试验箱常用于工业产品高、低温的可靠性试验，也是军品必备的常规实验平台。但国内的高低温试验箱有价格昂贵，尤其是高精度控制的试验箱更是价格不菲，而且稳定性差等缺点。为了克服这些缺陷，本设计使用了altera公司的cycloneⅱ的ep2c35系列器件作为硬件开发平台，对温控系统采用增量式数字pid控制算法进行处理，提高了运算速度和回路的调节时间，从而提高高低温实验箱的精度和实时性。一、系统整体设计系统的整体设计主要包括两部分：硬件部分和软件部分。硬件

4、部分主要是由键盘、lcd、ad、输出电路、传感器和电源模块组成。软件部分主要是实现pll分频、pid算法以及pwm波形的产生等。如下图1所示。（一）系统硬件的设计选用altera公司的ep2c35系列器件作为开发核心器件，采用sopc技术通过在fpga中植入嵌入式系统处理器niosⅱ作为核心控制电路，利用fpga中的可编程逻辑资源和ip软核来构成该嵌入式系统处理器的用户接口模块，借助于avalon总线，实现对外围键盘的输入、sdram的程序运行、flash的程序存储、lcd的显示和ad转换器反馈信号的采集等硬件的控制，从而实现温度的调节和设定。（二）系统软件的设计软件

5、部分主要是利用fpga的可编程能力实现对温度调节中采集到的信号进行处理。1.pid算法的实现本设计采用增量式数字pid控制算法，其算法流程图如下图2所示。其中，r（k）为给定值，c（k）为实际输出值，e（k）为控制器pid的输入，在实际编程时可预先算出，存入预先固定的单元，设初值e（k-1）和e（k-2）为0。2.pwm波形的实现pwm是利用数字输出对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术，基于fpga实现的pwm控制器具有结构简单、控制精度高、开关频率可调、接口简单、响应速度快、可现场编程等特点。其主要的verilog程序如下：always@（poscdgeclk8s

6、orposedgeclk30ms）beginif（clk8s）count<=10'do；//8s清零一次，开始新周期elsecount<=count+1；//计数器加endassignpwm_out=（count

7、使用quartusⅱ软件自带的lpm来直接实现二、结束语本设计通过对niosⅱ的软硬件调试以及板级仿真，实现了对温度的精确、实时控制，满足设计的初期要求，具有较强的实用性。参考文献：[1]翟尧杰.嵌入式pid神经网络调节器的研究[d].广东:广州大学,2010[2]夏宇闻.verilog数字系统设计教程[m].北京:北京航空航天大学出版社,2005[作者简介]林辉（1982-），海南海口人，在读硕士研究生，专业：电路与系统，研究方向：数字电路设计与应用；刘显强（1986-），四川泸州人，在读硕士研究生，专业：电路与系统，研究方向：嵌入式系统。