基于FPGA的溫度自動(dòng)控制系統

3 系統軟件設計
該系統充分利用了FPGA的強大功能，將LCD接口電路，鍵盤(pán)接口電路，信號串并行轉換電路，以及DDS信號發(fā)生器全部構建在內部，使得硬件連接簡(jiǎn)單明了，外部硬件只有2個(gè)模塊：溫度信號采集轉換模塊和制冷片驅動(dòng)模塊。由于外設相對簡(jiǎn)單，調試時(shí)候相當方便，同時(shí)可以方便修改FPGA內部結構對系統的功能進(jìn)一步修改和擴展，使得系統功能更強大，應用范圍更廣泛。圖5為該系統軟件設計流程。

4 測試數據與分析
考慮到外部環(huán)境的變化會(huì )對系統調溫造成一定干擾，因此將裝置放在裝有空調的實(shí)驗室進(jìn)行調試，同時(shí)為了精確測定木盒內部溫度，以便選擇相應的PID控制系數，選用高精度的數字溫度計同時(shí)對盒內溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)測量。表1給出了實(shí)際測試的比較結果。

5 結束語(yǔ)
本系統軟件設計的關(guān)鍵在于控制算法。PID結合擬合分段算法必須盡量減少其他因素的影響，精確確立相應的PID參數。而硬件設計應選用高精度高速器件，以獲得足夠快的速度與足夠高的精度，絕熱和散熱是設計成功的決定因素。木盒絕熱性差，盒內溫度受到外界影響大，只有絕熱好，溫度變化才能理想。此外，制冷片熱端的散熱對系統也有很大影響。系統測量的誤差來(lái)源主要是溫度傳感器在測量溫度時(shí)存在非線(xiàn)性誤差，前級放大電路引入新的干擾，A／D采樣時(shí)帶來(lái)的量化誤差等。另外，由于后級功率控制電路中的光電耦合開(kāi)關(guān)具有一定的功率損耗，導致控制加熱或升溫時(shí)間內達不到設定的功率，以致溫度調節存在誤差。