隨著當(dāng)前工業(yè)控制自動化日益普及，對于工作環(huán)境中的溫度控制也越來越重要。本設(shè)計即是針對某些需要持續(xù)恒溫的特殊環(huán)境而設(shè)計的自動溫度采集控制系統(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，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。使硬件電路簡潔，降低了整體占用的空間。相對于其他的溫度控制系統(tǒng)，具有小巧，維護維修方便的優(yōu)點，大大的提高了可維護性，同時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)模同時對溫度精度要求不高的場合。

　　1 系統(tǒng)工作原理

　　通過傳感器實現(xiàn)對外界環(huán)境溫度的采集，并將采集到的溫度信號傳送給FPGA芯片，F(xiàn)PGA芯片能夠自主地對采集的溫度信號進行處理，并能通過LED顯示當(dāng)前溫度，同時自動將采集到的溫度信號與預(yù)設(shè)的溫度進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)備對環(huán)境溫度進行控制，從而達到實時溫度控制的目的。本設(shè)計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編程來實現(xiàn)對溫度傳感器的實時溫度數(shù)據(jù)采集，并且實時地處理采集到的數(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，采集到的數(shù)據(jù)將會與存儲在芯片里的溫度預(yù)設(shè)值比較，并自動產(chǎn)生比較結(jié)果，控制外圍設(shè)備對被測空間的溫度實施調(diào)節(jié)控制，從而達到恒溫的目的，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 主要功能模塊的實現(xiàn)

　　控制模塊如圖2所示，其中兩個PNP三極管的作用是在P1輸出控制信號時起到開關(guān)作用，根據(jù)圖中的三極管接法，當(dāng)輸出控制信號為低電平時，三極管通導(dǎo)，此時P2繼電器中有電流通過，使其3和6引腳接通。設(shè)計中由于采用的三極管對電流的要求較高，而又由于繼電器內(nèi)部可以認為相當(dāng)于是一個電感，因此在繼電器剛剛上電的時刻，三極管發(fā)射極和集電極電流將會很大，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，就可以有效保護三極管不被燒毀。

　　外部輸出信號為低電平時，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，燈泡點亮;當(dāng)溫度過高時，風(fēng)扇工作。從而實現(xiàn)對溫度的實時控制。