基于FPGA的多路温度开关检测系统的设计

摘要

近年来，家电产品普及，越来越多的家电产品进入了各个家庭。大多数家电产品中有个不可或缺的零件就是起热保护作用的温度开关。温度开关的质量直接影响着家电产品的性能，温度开关质量不过关，将影响家电产品正常工作，甚至有可能造成重大的经济损失。传统检测温度开关质量的方法效率低，已经严重制约了温度开关产业的发展，这就要求我们探寻新的检测方法。　　本文首先研究了温度开关的结构、工作原理以及影响温度开关质量的关键因素，分析了已有的检测技术，确定了要检测的参数。同时介绍了燃弧时间理论以及FPGA相关技术，在这些基础上给出了系统的整体设计方案，并对嵌入式系统进行了功能模块划分。在FPGA内部使用Verilog语言设计了多路燃弧信号采集模块、多路选择器模块以及温度采集模块。采用SOPC技术在FPGA内部构建了一个Nios II处理器模块替代传统外置微处理器实现对FPGA内部大部分功能模块的控制，同时负责与上位机进行通信，接收并解析上位机发来的指令，并做出相应的应答。软件部分主要采用C语言对Nios II进行开发。　　最后对系统进行仿真与测试，验证了基于FPGA的多路温度开关检测系统设计的可行性。同时实验结果表明，系统能够同时检测多路温度开关，测量精度达到0.01ms。该设计提高了温度开关的检测效率，同时该系统也容易进行升级。

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第一章 绪论

1.1 课题的背景及意义

1.2 课题的研究现状

1.3 FPGA嵌入式系统的发展与应用

1.4 论文研究内容及结构安排

第二章 相关理论和技术介绍

2.1 温度开关及其检测方法

2.2 燃弧时间理论分析

2.3 FPGA的开发技术

2.4 Nios II处理器

2.5 整体方案设计

2.6 本章小节

第三章 系统硬件电路设计

3.1 主控制模块硬件电路

3.2 信号调理电路

3.3 温度采集电路

3.4 RS-232通信接口电路

3.5 本章小结

第四章 系统功能模块划分与实现

4.1 功能模块的划分

4.2 Verilog模块设计

4.3 Nios II硬件系统的设计与实现

4.4 Nios II软件程序设计

4.5 本章小结

第五章 系统仿真与测试

5.1 系统功能模块仿真

5.2 系统测试及结果分析

5.3 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

参考文献

攻读学位期间主要的研究成果

致谢