FPGA的智能溫度控制設(shè)計(jì)、仿真及調(diào)試

　　一、設(shè)計(jì)要求

　　通過前向溫度采集電路，采集當(dāng)前孵化器內(nèi)部的溫度信號，將采集到的模擬信號通過ADC0809模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片，轉(zhuǎn)變?yōu)?a target='_blank' class='arckwlink_none'>FPGA可控的數(shù)字信號，F(xiàn)PGA芯片根據(jù)輸入的當(dāng)前實(shí)際溫度，控制輸出合理的數(shù)字信號，再由DAC0832轉(zhuǎn)換為模擬信號，輸入到后向加熱執(zhí)行電路，以此來完成對整個(gè)孵化器的溫度控制。整個(gè)系統(tǒng)中，帶有溫度傳感器的前向溫度采集電路作為系統(tǒng)的反饋環(huán)節(jié)，實(shí)時(shí)反映當(dāng)前環(huán)境的具體溫度。

　　二、設(shè)計(jì)思想

　　1.基本原理

　　工程生產(chǎn)中，模擬的建立應(yīng)該盡量簡化，我們將溫度控制中的各個(gè)參數(shù)當(dāng)作置于溫度有關(guān)的函數(shù)來處理。熱量的傳播方向總是從高溫物體傳向低溫物體，就算在同一個(gè)問題內(nèi)部進(jìn)行熱傳導(dǎo)，也是從高溫部分傳向低溫部分。電熱杯加熱系統(tǒng)中，主要是通過電熱絲產(chǎn)生即通過氣體的相互碰撞產(chǎn)生熱量進(jìn)行熱傳遞。溫度在傳遞過程中一定存在時(shí)間延時(shí)，這個(gè)延時(shí)時(shí)間可能是由于體積的大小產(chǎn)生的。

　　2.系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

　　溫度，是一種具有慣性大、滯后性大、非線性和時(shí)變性強(qiáng)等等特點(diǎn)，因此傳統(tǒng)的控制方法想達(dá)到很高的控制要求使很難實(shí)現(xiàn)的。在控制過程中，在溫度不斷變化的過程中，環(huán)境在不斷的變化，同時(shí)隨著加熱和降溫，加熱器件的特性也會(huì)變化，這些都是導(dǎo)致溫度時(shí)變的原因；溫度升高外界環(huán)境對加熱系統(tǒng)吸收熱量的程度不同，直接導(dǎo)致了溫度的非線性變化。但是隨著科學(xué)創(chuàng)新，工業(yè)發(fā)展的強(qiáng)烈需求，各行各業(yè)對溫度控制的適應(yīng)性、精度、穩(wěn)定性方面都提出了更高層次的要求，同時(shí)使溫度控制進(jìn)入了智能化的階段。

　　DAC0832溫度傳感器是數(shù)字型的溫度傳感器。在溫度采集時(shí)，不需要通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器對溫度值進(jìn)行轉(zhuǎn)換，而且在使用時(shí)不需要溫度標(biāo)準(zhǔn)，就可以直接連接到電路中，因此為硬件電路搭建提供了很大的方便，可以使硬件電路結(jié)構(gòu)簡化。同時(shí)，DAC0832溫度傳感器還具有速度快，精度高，成本低的有點(diǎn)。

　　FPGA有豐富的I/O引腳和觸發(fā)器的資源，同時(shí)還具有動(dòng)態(tài)重構(gòu)、可反復(fù)編程的特點(diǎn)，并且可以利用計(jì)算機(jī)對器件進(jìn)行功能仿真。仿真過程中如果出現(xiàn)問題，可以及時(shí)調(diào)整設(shè)計(jì)方案，極大的提高了FPGA的靈活性和通用性。FPGA還具有體積小、集成度高、結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)化、可移植性好和并行運(yùn)算的有點(diǎn)。