基于PC104总线和CPLD的大功率电子设备冷却系统的研究

摘要

电子设备的正常使用跟温度有很大关系。美国权威报告称:电子设备的失效有55％是由温度引起。然而大功率电子设备如雷达发射机、电力变压器等更是被广泛地运用在国防建设和工业生产领域。因此，大功率电子设备的冷却系统研究具有重要的意义。随着控制理论和冷却技术的发展，电子设备的冷却系统逐步实现了自动化、智能化，嵌入式技术和EDA技术的发展为大功率电子设备的冷却系统提供了新的设计方案。
　　 本文在总结国内外相关研究的基础上，以电子设备的冷却系统为研究对象，设计了一种基于PC104总线和CPLD的大功率电子设备冷却系统。该系统包括常规风一水换热和压缩制冷两种工作模式，系统控制器能够对9路传感器信号进行采集;并利用复杂可编程逻辑电路的扩展功能对39路开关输入输出信号进行灵活控制;同时带有VGA显示接口和RS485、RS422异步通信接口，对系统运行状态进行良好显示和有效监控。控制器硬件设计在传感器信号采集电路、电源模块电路、电路板设计上都采取了抗干扰措施，使系统更加稳定可靠;软件设计上紧密结合硬件资源，结合多任务操作系统的思想采用时钟调度法处理各项任务，实现任务模块化，提高了代码的有效性和系统的实时性。压缩制冷模式下的控制算法将模糊控制和PID控制结合起来，扬长避短，使得系统控制既具有模糊控制灵活和适应性强的特点，又具有PID控制精度高的优点。
　　 综合实验结果表明结合嵌入式技术与EDA技术优点的冷却系统降低了系统的复杂度和功耗，方便了系统功能的扩充和升级，提高了系统运行的稳定性和可靠性，控制算法智能化，达到了系统的控制精度要求。

目录

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摘要

第一章 绪论

1．1 课题研究的背景和意义

1．2 电子设备的冷却技术及发展现状

1．3 国内外研究现状

1．4 课题的任务和主要工作

1．5 本章小结

第二章 大功率电子设备冷却系统的构成及原理

2．1 循环冷却系统概述

2．2 冷却系统的工作条件和要求

2．3 冷却系统的构成及原理

2．4 冷却系统的控制方案

2．5 冷却系统的电气控制

2．6 本章小结

第三章 冷却系统控制器的硬件设计

3．1 硬件总体设计方案

3．2 PC104总线知识及主控板选型

3．3 EDA工具及CPLD器件选型

3．3．1 MAX+PUS Ⅱ的介绍

3．3．2 CPLD器件的选型

3．4 模拟信号采集及A/D转换模块电路的设计

3．5 电源模块的设计

3．6 串口通信模块电路设计

3．7 开关输入输出控制模块电路的设计

3．7．1 开关输入电路

3．7．2 开关输出电路

3．7．3 键盘电路

3．7．4 蜂鸣器报警电路

3．8 PC104总线接口和CPLD逻辑电路设计

3．8．1 PC104接口电路设计

3．8．2 CPLD电源选择和全局引脚的应用

3．9 硬件抗干扰的设计

3．10 本章小结

第四章 冷却系统的软件设计

4．1 集成开发环境介绍

4．1．1 Turbo C 3．0的介绍

4．2 软件设计框图及模块程序介绍

4．2．1 程序模块化

4．2．2 程序模块的调度

4．2．3 定时中断服务程序

4．2．4 串口中断服务程序

4．3 模块程序介绍

4．3．1 键盘程序

4．3．2 界面显示设计

4．3．3 信号采集程序

4．3．4 冷却控制程序

4．3．5 模糊PID调节

4．3．6 故障报警程序

4．4 软件抗干扰设计

4．5 本章小结

第五章 系统的调试与实验

5．1 硬件调试

5．2 软件调试

5．3 实验测试与结果

第六章 总结与展望

6．1 总结

6．2 展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的学术论文