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基于FPGA的高温测量系统仿真研究

徐卜一  
【摘要】: 温度检测对工业生产等各个领域都有着非常重要的意义和价值,因此良好的温度检测系统对于温度检测来说就显得尤为重要。本课题设计的系统以FPGA为载体,在继承传统的温度检测装置——光学高温计设计思想的基础上,分析其在使用过程中测量结果的准确性受使用者经验影响这一缺点,并针对这一缺点做了相应的改进,将其改进成为一类可以自动进行测量自动进行显示的光电高温计。 课题在整个系统的设计上分为外部硬件电路和相应的片上控制电路部分。在外部硬件电路的设计过程中,引用了目前技术已经相当成熟的BUCK电路作为调节灯丝电源的开关电路;互补推挽驱动电路作为功率放大电路,为开关器件提供足够大的驱动电压;选用ALTERA公司的FLEX10K系列芯片作为片上的控制电路,以及外部检测电路等所构成的硬件电路,并对所选择的硬件电路在Multisim2001环境下进行了功能性仿真,证明了所选择电路的正确性。在控制系统设计方面,严格遵守了FPGA自顶向下的设计方法,采用VHDL语言编写的程序用于对外界硬件电路的控制及PWM波的输出。外部硬件电路的选择及其仿真、控制系统程序的编写是本文的核心。 系统在设计过程中充分考虑到了外界的干扰及其抑制的措施,并对不同的干扰提出了相应的解决方案。该系统的特点是:使用简便;首次将FPGA用于温度检测控制系统上体现了时代的前瞻性;使用对象广,可以被应用在冶金及玻璃熔炉的温度检测上。本文介绍了该系统的研究:包括光路系统、片上系统,外部硬件系统的设计及其仿真。


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