基于FPGA的VHDL语言温度控制

《基于FPGA的VHDL语言温度控制》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、基于FPGA的恒温控制系统孵化器是一种最新的孵化禽蛋的机器，通过人工制造适合禽蛋孵化的恒温环境，来以较小的经济投入孵化禽蛋，通过调查，市面上的孵化器多数是以模拟电路的方式制造恒温环境,如下图这种模拟电路控制在实际应用中很难做到恒温控制，温度会在最终归的预设值附近上下浮动，影响禽蛋的孵化。而且，孵化器的温度设置也是模拟电路，这样是完全达不到精准的温度设置。通过学习FPGA，我设想运用数字电路来对禽蛋孵化器内部温度进行控制，来实现可控，可调，温度恒定的禽蛋孵化器。具体的设计框架如下通过前向温度采集电

2、路，采集当前孵化器内部的温度信号，将采集到的模拟信号通过ADC0809模数转换芯片，转变为FPGA可控的数字信号，FPGA芯片根据输入的当前实际温度，控制输出合理的数字信号，再由DAC0832转换为模拟信号，输入到后向加热执行电路，以此来完成对整个孵化器的温度控制。整个系统中，带有温度传感器的前向温度采集电路作为系统的反馈环节，实时反映当前环境的具体温度，具体的电路图如下。前向温度采集电路图此电路设计以AD590作为温度触感器，通过添加相应的调节电阻，让温度与输出电压保持一个相对线性的关系其中：

3、为调零电阻为调满度电阻最终得到的温度与输出电压的关系式为：模数转换芯片采用的是ADC0809，具体的连接电路图如下IN0—IN7管角中任选一路作为前向温度采集电路的输入，VCC与同时接+5V电压，与GND接地，OUT1—OUT8数据输出端连接FPGA，START，OE，EOC，ADDA-C均连接FPGA，根据ADC0809的工作时序图，由FPGA给出相应的信号控制ADC0809。数模转换部分采用的是DAC0832，具体连接图如下DI0-DI7分别于FPGA的8位数据输出端相连，因为DAC0832

4、工作在连续的负反馈电路中，故采用直通的工作方式，将WR1与WR2直接与地相连，ILE与CS，Xfer引脚均接至FPGA，有FPGA发送控制信号来控制DAC0832的工作。输出引脚Iout1与Iout2连接一个流压转换器，将输出的电流信号转换为需要的电压信号，并进行适当的放大。最后输出到孵化器的加热电路。FPGA模块控制ADC0809的工作状态，并接收来自ADC0809的数字信号，与键盘输入的预设信号进行比较后，将控制信息传送给DAC0832，经由数模转换器转换后加在发热装置两端，对整个孵化器内部

5、温度进行控制。整个的FPGA模块分为以下几个部分；分频模块：由于外界的时钟源一般都较高，而ADC0809以及键盘扫描模块需要的时钟频率较低，故需要对外界时钟源进行分频，这里外界输入时钟源为20MHz，对其进行64分频。波形仿真图如下：从波形图可以看出，clk每经过64个脉冲，clk1跳转一次。分频模块工作正常；统计报告图如下：分频模块的VHDL文件见附录1.键盘模块：键盘模块的脉冲输入来自分频模块。其中，输入端口为两位二进制数，分别接两个按键，来对预设温度进行加减调控。输出有两个端口，xians

6、hi端口作为保留端口，存储着当前预设温度的数值，可外接显示设备。zhi端口为信息传送端口，其存储值为当前预设温度值经由采集电路温度—电压公式换算后的十进制数值。换算公式如下：例：38摄氏度对应的ADC0809输出数据为5*38*256/100/5,得到十进制值为97；波形仿真图如下：图（1）图（2）图中，shuru（1）为温度减按键，shuru（0）为温度加按键，相应的预设温度对应相应的ADC0809输出值，由图2得，当预设温度为38摄氏度时，对应换算后的ADC0809输出数据为97，与计算相符

7、。键盘输入模块工作正常。统计报告图如下：键盘模块的VHDL文件见附录2.ADC0809控制模块：经查阅资料，DAC0832需采用直通式，故，将DAC0832的控制语句直接写在了ADC0809的控制语句块内。ile为输出到ADC0832的输入锁存允许信号，cont为ADC0832WR1,WR2,CS等引脚。Wendu为预设温度的输入引脚。din为ADC0809转换后的输出信号，dout为受FPGA控制的输出到DAC0832的控制信号。clk8为来自为频器的时钟信号。根据ADC0809的时序图，总结

8、出相应的状态转移图，一次来编写控制ADC0809的VHDL语言文件，状态转移图如下：具体波形仿真图如下：波形仿真建立在预设温度为38摄氏度的条件下。前面提到，38摄氏度对应的ADC0809输出值为97，VHDL程序中设定，当ADC0809输入值大于或等于97时（当前温度大于或等于预设温度），FPGA输出到DAC0832的控制信号为0，即停止加热。当ADC0809输入值小于92（即36摄氏度，与设定温度相差大于两度）时，FPGA输出到DAC0832的控制信号为255，即以最大功率加热。当ADC08