一種基于FPGA的溫度自動控制系統(tǒng)研究設計

　　2．2 加熱致冷切換控制電路

　　系統(tǒng)必須實現(xiàn)加熱和制冷2種功能，制冷片當電壓極性相反時，其制冷面和散熱面也會交換。則系統(tǒng)電路必須包含加熱制冷切換模塊，該模塊采用2個直流繼電器來實現(xiàn)，具體電路如圖3所示。

　　2．3 FPGA設計

　　FPGA是該溫度控制系統(tǒng)設計的核心，在FPGA中實現(xiàn)加熱制冷切換控制模塊以及A／D采樣模塊2個核心部分，在加熱制冷控制切換模塊中，采用2個繼電器控制半導體控制制冷片兩端電壓極性，A／D采樣模塊采用狀態(tài)機控制A／D轉換器對放大器OPA277的采樣過程。具體電路如圖4所示。由以上實驗數(shù)據(jù)可以看出，溫度讀數(shù)精度可以達到0．1℃，同時設定的溫度讀數(shù)和最終結果最大偏離為1．1℃，說明該溫度自動控制系統(tǒng)精度較高。同時通過第2組數(shù)據(jù)可以看出，當溫差大于15℃時達到指定溫度所需的時間只要148 s，說明該系統(tǒng)設計平衡溫度時間較短。

　　3 系統(tǒng)軟件設計

　　該系統(tǒng)充分利用了FPGA的強大功能，將LCD接口電路，鍵盤接口電路，信號串并行轉換電路，以及DDS信號發(fā)生器全部構建在內(nèi)部，使得硬件連接簡單明了，外部硬件只有2個模塊：溫度信號采集轉換模塊和制冷片驅動模塊。由于外設相對簡單，調(diào)試時候相當方便，同時可以方便修改FPGA內(nèi)部結構對系統(tǒng)的功能進一步修改和擴展，使得系統(tǒng)功能更強大，應用范圍更廣泛。圖5為該系統(tǒng)軟件設計流程。