隨著當(dāng)前工業(yè)控制自動(dòng)化日益普及，對(duì)于工作環(huán)境中的溫度控制也越來越重要。本設(shè)計(jì)即是針對(duì)某些需要持續(xù)恒溫的特殊環(huán)境而設(shè)計(jì)的自動(dòng)溫度采集控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用FPGA作為硬件核心部分，有效地利用FPGA在可編程門陣列方面的優(yōu)點(diǎn)，最大限度的使硬件電路軟件化，減少了可視硬件的規(guī)模，降低了硬件加工、布線以及元器件采購(gòu)方面的成本與復(fù)雜性，從而降低了故障排查方面的繁雜性。使硬件電路簡(jiǎn)潔，降低了整體占用的空間。相對(duì)于其他的溫度控制系統(tǒng)，具有小巧，維護(hù)維修方便的優(yōu)點(diǎn)，大大的提高了可維護(hù)性，同時(shí)由于采用的元器件都比較常見，整體成本較低。因此很適用于一些小規(guī)模同時(shí)對(duì)溫度精度要求不高的場(chǎng)合。

　　1 系統(tǒng)工作原理

　　通過傳感器實(shí)現(xiàn)對(duì)外界環(huán)境溫度的采集，并將采集到的溫度信號(hào)傳送給FPGA芯片，F(xiàn)PGA芯片能夠自主地對(duì)采集的溫度信號(hào)進(jìn)行處理，并能通過LED顯示當(dāng)前溫度，同時(shí)自動(dòng)將采集到的溫度信號(hào)與預(yù)設(shè)的溫度進(jìn)行比較得出正確的比較結(jié)果，通過I/O端口輸出控制外圍設(shè)備對(duì)環(huán)境溫度進(jìn)行控制，從而達(dá)到實(shí)時(shí)溫度控制的目的。本設(shè)計(jì)中主要有溫度采集模塊、FPGA芯片模塊、LED數(shù)字顯示模塊三部分，系統(tǒng)原理框圖如圖1所示。

　　通過FPGA編程來實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度傳感器的實(shí)時(shí)溫度數(shù)據(jù)采集，并且實(shí)時(shí)地處理采集到的數(shù)據(jù)，將采集到的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為BCD碼通過8段LED數(shù)碼管顯示出此前的溫度。與此同時(shí)，采集到的數(shù)據(jù)將會(huì)與存儲(chǔ)在芯片里的溫度預(yù)設(shè)值比較，并自動(dòng)產(chǎn)生比較結(jié)果，控制外圍設(shè)備對(duì)被測(cè)空間的溫度實(shí)施調(diào)節(jié)控制，從而達(dá)到恒溫的目的，溫度傳感器采集出的溫度數(shù)據(jù)通過二進(jìn)制數(shù)組片選選擇數(shù)據(jù)通過LED顯示，選擇的數(shù)據(jù)再與標(biāo)準(zhǔn)溫度進(jìn)行比較，溫度過高降溫處理、溫度過低則升溫處理。

　　2 主要功能模塊的實(shí)現(xiàn)

　　控制模塊如圖2所示，其中兩個(gè)PNP三極管的作用是在P1輸出控制信號(hào)時(shí)起到開關(guān)作用，根據(jù)圖中的三極管接法，當(dāng)輸出控制信號(hào)為低電平時(shí)，三極管通導(dǎo)，此時(shí)P2繼電器中有電流通過，使其3和6引腳接通。設(shè)計(jì)中由于采用的三極管對(duì)電流的要求較高，而又由于繼電器內(nèi)部可以認(rèn)為相當(dāng)于是一個(gè)電感，因此在繼電器剛剛上電的時(shí)刻，三極管發(fā)射極和集電極電流將會(huì)很大，很容易將三極管燒毀，因此加裝穩(wěn)壓二極管D2，使繼電器上電工作的時(shí)刻，瞬間電流通過二極管回路而不是通過三極管，就可以有效保護(hù)三極管不被燒毀。

　　外部輸出信號(hào)為低電平時(shí)，p2回路導(dǎo)通，引腳6與引腳3有電流，p3導(dǎo)通開始工作，當(dāng)溫度過低時(shí)，燈泡點(diǎn)亮;當(dāng)溫度過高時(shí)，風(fēng)扇工作。從而實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的實(shí)時(shí)控制。