基于cpld_fpga的温度测控系统的设计new

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1、工业控制机机电工程技术电工程技术2009年第38卷第12期基于CPLD／FPGA的温度测控系统的设计刘冬香（广州铁路职业技术学院，广东广州510430）摘要：提出了基于CPLD／FPGA芯片的温度测控方案，阐述采用CPLD芯片EPM7128SLC84－15组成的温度测控系统的硬件组成，并着重介绍采用硬件描述语言VHDL编程的模块化设计思路。系统硬件电路简单，性能稳定，可使用于室温控制。关键词：CPLD／FPGA；AD590；温度控制；模块化设计中图分类号：TP273文献标识码：A文章编号：1009－9

2、492(2009)12－0020－021引言出显示；（2）将所测得的温度与预设的温度进行比较，温度检测和控制系统在实际中有着广泛的应用。基于若测得的温度超过预设的温度，则发出报警信号，同时对CPLD／FPGA的温度测控系统，以CPLD／FPGA为控制核心控温装置进行控制。和VHDL语言编程，采用自顶向下的设计方法，采用模块3硬件电路设计化的设计，对功能的修改和增加，只要修改VHDL源程3．1温度传感器序，而不必更改硬件电路。将硬件设计向软件化方向发温度传感器采用AD590，AD590为电流型温度传感器

3、，展，实现在线编程，大大简化数字系统的开发设计过程，它有非常好的线性输出性能，当环境温度为0℃时，其输出从而有效地减少系统的体积，增加系统的可靠性，而且缩电流为273μA，流过AD590的电流与绝对温度成正比，温短开发周期，降低研制成本。目前，基于FPGA／CPLD芯度每增加1℃，其输出电流增加1μA，即电流与温度的关片开发的设计方法正得到越来越多的应用。系是：I＝（273＋T）μA。由AD590组成的摄氏温度测温电2系统基本原理路如图2所示，由图2容易得到输出电压与温度的关系：测控系统的原理框图如图

4、1所示，首先传感器采集温UO＝TV，此信号将送到ADC0809中进行转换［2］。100度信号，将其转化为电压量，由A／D转换器转变为数字量，然后输入到复杂可编程逻辑器件进行处理。处理过程包括：（1）将A／D转换后输入的数字量转化为温度值输图2AD590测温电路3．2CPLD主控电路图1系统总体框图CPLD是系统的核心部件，系统选择MAX7000S系列收稿日期：2009－06－2420机机电工程技术电工程技术2009年第38卷第12期工业控制中典型芯片EPM7128SLC84－15，芯片共有84个管脚，

5、其后外部控制可以使OE由低电平变为高电平（输出有效），中68个管脚为可编程的输入／输出管脚，可以被用户随机此时，0809输出有效数据。地定义成输入、输出或双向功能。该芯片具有在线可编程AD0809的采样控制为一个典型的顺序控制。在顺序功能，可以通过JTAG在线编程，有128个逻辑宏单元和控制中采用有限状态机设计是一种好方法。利用VHDL来2500个可用逻辑门，与高速数据采集系统的要求相符，十描述有限状态机，可以充分发挥硬件描述语言的抽象能分适合高速设计。力，而具体的逻辑化简和电路设计可由计算机自动完成

6、，4软件设计提高了设计的效率，并且条理清晰，修改也十分方便，很CPLD是数据采集过程的核心控制器件。采用自顶向适合顺序控制的系统，同样也适用于复杂时序电路的设计下的设计方法，首先把CPLD内部设计划分为不同的模块，程序。程序流程图如图5所示，仿真电路如图6所示。规定模块的功能，然后再具体实现。在CPLD内部根据实现功能的不同，划分为5个模块：时钟模块、数据采集控制模块、控制执行模块、锁存器模块和译码器模块，具体CPLD的设计原理如图3所示。图5数据采集控制模块流程图4．2译码显示设计（1）译码显示设计

7、图3CPLD设计原理图共用4个LED数码管，两个用来显示键盘设定的温度值，两个用来显示测得的温度值。因为数码管占用的I／O4．1数据采集控制模块口资源较多，所以配用带驱动和锁存功能的十进制译码器A／D转换采用AD0809芯片，用状态机对0809进行采CD4511，编程时设定值的显示与测得值的显示为两个不同样控制，首先必须了解其工作时序，ADC0809的工作时序的模块。如图4所示。START为转换启动控制信号，高电平有效；（2）设定值显示ALE为模拟信号输入选通端口地址锁存信号，上升沿有按键按下一定时间

8、表明按下有效，因为只显示两位数效。一旦START有效后，状态信号EOC即变为低电平，字，所以按一次键，显示移位，前面的被代替，依次类表示进入转换状态，转换结束后，EOC将变为高电平，此推。（3）测量值显示译码显示模块主要实现的功能是将A／D采样的8位二进制数据转换为相应的BCD码，经过译码器译码后在LED上显示相应的温度数据，可通过IF语句编程实现。例如实测温度为25℃时，则：IF20＜＝DATASC＜30THENBCD1:＝2，BCD2:＝DATASC