一种基于FPGA的智能温度控制系统技术方案

本发明专利技术提供一种基于FPGA的智能温度控制系统，所述系统包括温度传感器电路模块、直流电机电路模块、系统时钟模块、电源管理结构模块、数码管显示电路模块以及FPGA；所述系统的结构包括分为采集、显示、驱动三个主要部分；所述温度传感器模块、系统时钟模块为系统的采集部分，所述直流电机电路模块、电源管理结构模块作为系统的驱动部分；所述数码管显示电路模块作为系统的显示部分。本发明专利技术提出的系统能应用于各类测温、温控装置，打破了传统的数字显示温度计精确度低的缺点，除去传统温度计的测温功能之外还具有温控功能，能很好的对所测出的温度进行处理，控制模块的插入让其比传统的温度计拥有更加强大的适用性。温度计拥有更加强大的适用性。温度计拥有更加强大的适用性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于FPGA的智能温度控制系统


[0001]本专利技术涉及温控
，具体涉及一种基于FPGA的智能温度控制系统。

技术介绍

[0002]由于社会的持续发展，新产品、新技术百花齐放，电子信息技术更是与日俱进。能肯定的说，电子信息技术的运用是到处都是，电子信息技术也是在不停地影响着我们的生活方式，改变着我们对社会的认知。近几年，由于科学技术的快速发展和社会的前进，人类对温控器的需求也愈来愈高，无论是在哪儿，人们基本想了解此时的温度与气候等情况，传统的温控器因为它的不方便和局限性，已经满足不了人们对生活的需求了。温控器需要一次真正意义的变革，无论是在样式还是在性能上都会产生质的改变，然后数字温控的时期就悄悄的来临了。
[0003]FPGA（Field Programmable Gate Array），就是现场可编程门阵列，是美国的Xilinx公司在20世纪80年代中期首先推出的一类高密度的可编程逻辑元件。其就是由掩膜门阵列演变而来，是在GAL、CPLD以及 PAL等可编程器件的基础之上的发展开发而得到的。综合了低密度的PLD的优点，但是与低密度的PLD相比，FPGA不受“与或”阵列机构，触发器和I/O数量的限制，它既解决了定制电路中的各类的不足，又克服了原来的可编程器件门电路数受到限制的不足。它所实现的复杂逻辑电路是由内部逻辑单元之间的链接来完成的。

技术实现思路

[0004]本专利技术要解决的技术问题是提供一种既具有测温功能之外还具有温控功能，能很好的对所测出的温度进行处理的基于FPGA的智能温度控制系统。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术采用以下技术方案：一种基于FPGA的智能温度控制系统，所述系统包括温度传感器电路模块、直流电机电路模块、系统时钟模块、电源管理结构模块、数码管显示电路模块以及FPGA；所述系统的结构包括分为采集、显示、驱动三个主要部分；所述温度传感器模块、系统时钟模块为系统的采集部分，所述直流电机电路模块、电源管理结构模块作为系统的驱动部分；所述数码管显示电路模块作为系统的显示部分。
[0006]进一步地，所述温度传感器模块的信号线拉电阻至电源端。
[0007]进一步地，所述直流电机电路模块设有直流电机、三极管；所述直流电机一端接地，另一端接信号控制，当信号控制为高电平时电机开始转动。
[0008]进一步地，所述直流电机电路模块与FPGA之间设有三极管；所述三极管的接入端连接电阻。
[0009]进一步地，所述系统时钟模块的电路中采用有源晶振；所述有源晶振采用直流电源作为供电电源。
[0010]进一步地，所述数码管显示模块采用共阳极数码管，阳极K端输入，电阻串联在电路中，起限流的作用，数码管段选端主要作为控制输入端，数码管段选的控制信号则有FPGA
端输出，输出的TTL电平信号。
[0011]进一步地，所述电源管理电路中设有中间层电容。
[0012]进一步地，所述温度传感器模块采用的温度传感器为DS18B20。
[0013]本专利技术提出的系统能应用于各类测温、温控装置，打破了传统的数字显示温度计精确度低的缺点，除去传统温度计的测温功能之外还具有温控功能，能很好的对所测出的温度进行处理，控制模块的插入让其比传统的温度计拥有更加强大的适用性。
附图说明
[0014]图1为系统结构图；图2为温度传感器模块电路图；图3为直流电机模块电路图；图4为系统时钟电路模块电路图；图5为电源管理结构模块电路图；图6为数码管显示电路模块电路图。
具体实施方式
[0015]下面结合附图以及实施例对本专利技术作进一步说明。其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本专利技术的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
[0016]本专利技术提供一种基于FPGA的智能温度控制系统，系统包括温度传感器电路模块、直流电机电路模块、系统时钟模块、电源管理结构模块、数码管显示电路模块以及FPGA；系统的结构包括分为采集、显示、驱动三个主要部分；温度传感器模块、系统时钟模块为系统的采集部分，所述直流电机电路模块、电源管理结构模块作为系统的驱动部分；数码管显示电路模块作为系统的显示部分。
[0017]图1为本专利技术设计的系统结构，开始时温度信号通过DS18B20温度传感器被采集接着输出数字信号，然后把输出的信号送到FPGA系统中并对其进行三部分处理，最后由译码器将输入的二进制信号转变为10进制信号显示到数码管中而且将输入的二进制信号传送到比较器中与设置的阈值信号进行对照，由对照结果控制输出的电平，从而达到对外接元器件的控制作用，在该设计中通过阈值信号的对比，当输出结果为高电平时则驱动电机，当设定值在阈值以下或者超出最高值时则输出低电平，电机停止运转。
[0018]该系统中按键输入部分采取自动按键作为键盘的输入模块，它的作用主要是作为复位按键和其它功能按键等按键，该部分的功能按键主要是指对温度控制系统部分的按键控制；输入部分还包括FPGA的时钟输入电路，此设计过程中硬件系统的时钟电路是采用有源晶振来作为系统振荡电路，其时钟为50MHz，由该时钟给硬件系统的整个时钟；本系统中的电源部分电路主要包括直流5V电源和直流3.3V电源以及直流1.2V电源，主要供给系统主板、FPGA I/O、FPGA内部供电；下载电路部分主要包括JATG电路和ASP电路。FPGA的内部设计作为该系统设计中的软件设计。该系统设计是基于FPGA的温度控制系统的设计，因此设计输出设备主要用LED即数码管作为系统的输出设备输出其显示数据状态。最后是Flash电
路，Flash主要用来作为程序的存储电。
[0019]温度传感器模块电路如图2所示，本次温度传感器使用的是DS18B20，主要有三个引脚，图中1引脚为电源部分，2引脚为数据线，3为地线，主要控制原理为信号线上拉电阻到电源。
[0020]直流电机模块电路如图3所示，该电机为直流电机，控制原理是电机一端接地，另一端接信号控制，当信号控制为高电平时电机开始转动，由于FPGA引脚的驱动能力不够，因此设计采用三极管作为放大的作用，三极管输入端接电阻起到限流的作用。
[0021]图4为时钟电路模块电路图，该电路中时钟电路所采用的晶振为50MHz的有源晶振，该有源晶振主要采取3.3V的直流电源作为系统时钟电路供电电源。电路中C2电容主要的作用是在电路中作为滤波作用，时钟输出端CLK电阻R3在该电路中的主要作用是起到阻抗匹配的作用，因此此电路的设计能够稳定的输出系统设计所要求的频率，经过电路的仿真和实际电路的测试，此时钟电路能够稳定的输出50兆赫兹的时钟频率，在示波器中可以观察其频率漂移的误差范围大概小于等于
±
100KHz，在示波器中可以测试观察可以看到频率中的纹波很小可以忽略不计，该1时钟电路是FPGA最小系统中常用的系统本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于FPGA的智能温度控制系统，其特征在于，所述系统包括温度传感器电路模块、直流电机电路模块、系统时钟模块、电源管理结构模块、数码管显示电路模块以及FPGA；所述系统的结构包括分为采集、显示、驱动三个主要部分；所述温度传感器模块、系统时钟模块为系统的采集部分，所述直流电机电路模块、电源管理结构模块作为系统的驱动部分；所述数码管显示电路模块作为系统的显示部分。2.根据权利要求1所述的智能温度控制系统，其特征在于，所述温度传感器模块的信号线拉电阻至电源端。3.根据权利要求1所述的智能温度控制系统，其特征在于，所述直流电机电路模块设有直流电机、三极管；所述直流电机一端接地，另一端接信号控制，当信号控制为高电平时电机开始转动。4.根据权利要求3所述的智能温度控制系...

【专利技术属性】
技术研发人员：侯占华，
申请(专利权)人：株洲市智汇知识产权运营服务有限责任公司，
类型：发明
国别省市：