5。2。2 温度测量模块 28

5。3 输出电路 29

5。5 分频模块 34

结论 36

参考文献 37

致  谢 38

1 前言

在人们的日常生活、工业制造、制冷等领域，温度作为当前环境的重要因素之一，被人们广泛的作为参考因素来使用，从而保证各项工作的正常运行，如火灾报警、温室或粮仓中温度的实时监测、冷库温度的调节等，因此以温度参数为基础而设计的温度控制系统被广泛开发和使用。使用传统意义上的温度计采集温度信息，不但采集精度低，实时性差，而且操作人员的劳动强度高，不利于广泛的推广。此外由于环境因素导致的数据难以采集的问题，特别是在工厂，火灾等的现场，工作人员不能长时间停留在现场观察和采集温度，就需要实现能够将数据采集并将其传送到一个地方集中进行处理，以节省人力，提高效率，但这样就会出现数据传输的问题，由于厂房大、需要传输数据多，使用传统方法容易造成资源浪费而且可操作性差，精度不高，这都在不同程度上限制了工作的进行和展开。因此，高精度，低成本，实时性好的温度控制系统亟待人们去开发。论文网

随着EDA技术的发展，FPGA得到了越来越广泛的应用，采用FPGA设计控制器，不仅使系统的器件数目大大减少，还具有设计灵活、现场可编程、调试简单和体积小等特点。同时基于FPGA的控制器既可以作为单独的控制芯片模块，作为整个控制系统的控制单元模块，又可以将其嵌入到片上可编程系统中。

基于FPGA的智能温度控制系统，以FPGA为控制核心，采用自顶向下的设计方法，按照模块化设计的思路分别实现各个模块，再加以整合实现整个系统，从而达到了温度控制的目的。本文最后以加热炉为被控对象，选择EP2C35 FPGA作为核心器件，结合温度传感器DSl8B20，键盘、数码管以及固态继电器等器件设计实现了一个单回路炉温模糊PID控制系统。

2 FPGA的基础技术和开发流程

2。1 FPGA的结构

FPGA[1][2]器件的内部结构为逻辑单元阵列LCA(Logic Cell Array)。LCA是一种大规模可编程的逻辑器件，内部有三个模块组成：周边的输入／输出模块IOB(Input Output Block)、可配置逻辑模块CLB(Contigurable Logic Block)和内部连线。内部互连则提供CLB和IOB的互连通道，它具有丰富的布线资源，可一次适应最复杂的互联模式。FPGA器件含有丰富的触发器资源，易于实现时序逻辑，如果要实现较复杂的组合电路，则需要几个CLB结合起来使用。由于FPGA的集成度高，内嵌资源丰富，因此非常适合大型设计。

FPGA属于统计型结构，大多数FPGA的逻辑单元主体为由静态存储器(SRAM)构成的函数发生器，以此可实现逻辑函数功能。而SRAM具有的缺陷是掉电后将丢失原有的逻辑信息。因此在实际应用中需要为FPGA芯片配置一个专用ROM，并将设计好的逻辑信息烧录于此ROM中。电路一旦上电，FPGA就能自动从ROM中读取逻辑信息[3]。

2。2 FPGA开发中的硬件描述语言

HDL(英文全称为：Hardware Description Language)：也就是硬件描述语言[4]。采用此种语言，可以从上到下逐层述设计思想，分模块表示复杂的数字系统。其使用比较普遍，用硬件电路设计的思想编写HDL就是描述一个电路，必须具有硬件思维对电路有大体的了解。

VHDL：在1987年作为IEEE的工业标准硬件描述语言，语言严谨，程序结构相对复杂，比较难学[4]。