采用FPGA的可编程电阻的设计

时间:2021-07-14 12:50

本文摘要:现在市场上的各种电阻和电阻箱有不足之处,无法符合一些研发场所的拒绝,为了解决问题这一问题,本文讲解一种基于FPGA的可必要输出阻值获取有所不同电阻的设计方法。FPGA通过掌控继电器的吸合,从而确认与其并联的电阻的终端与否,最后通过电阻的变换获得有所不同阻值。 讲解了该设计的工作原理及软件设计思想,并有部分建模结果。 这种设计用于8421编码原则和硬件描述语言,增加了一些元器件的用于。

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现在市场上的各种电阻和电阻箱有不足之处,无法符合一些研发场所的拒绝,为了解决问题这一问题,本文讲解一种基于FPGA的可必要输出阻值获取有所不同电阻的设计方法。FPGA通过掌控继电器的吸合,从而确认与其并联的电阻的终端与否,最后通过电阻的变换获得有所不同阻值。

讲解了该设计的工作原理及软件设计思想,并有部分建模结果。  这种设计用于8421编码原则和硬件描述语言,增加了一些元器件的用于。比起于市场上的产品,其稳定性更高,抗干扰性更加强劲,体积也更加小,同时,它的操作者更加简单,表明更加直观。

  0章节  电阻完全是所有电路中必不可少的部分,少见的也有很多有所不同阻值的电阻,然而在一些电路中同一方位有所不同时刻还必须有所不同阻值,在一些精度拒绝不高的场合,能用滑动变阻器来构建,但是我们无法确认其明确阻值。随着技术的更进一步发展,为了符合教学研某些场合的必须,阻值确认并固定式的电阻箱应运而生。电阻箱获取阻值的原理是通过电阻的串并联获得的有所不同阻值,因而中用的电阻数量较多,精度也过于低,而且还必须对所须要电阻的每一位数自由选择适当的档位,较为困难,也过于直观。而在一些生产应用于中(如产品校验)须要同时获取几组有所不同电阻,且要反复获取(如做到产品老化检测实验),这就必须将该阻值记录下来,而以前的电阻箱都不具备记忆功能,无法满足要求。

  本文讲解了用FPGA来构建掌控电阻的获取,用软件的方式来设计硬件,设计过程中能用有关软件展开各种建模,同时整个系统可构建在一个芯片上,体积小、功耗较低,可靠性低,又因为其内部有存储单元,所以需要符合上述的“记忆”功能。  1硬件电路  基于FPGA的可编程电阻系统的硬件系统(如图1右图)主要由以下几个功能模块构成:  1.1主控制器FPGA  FPGA(本设计中搭配的是CycloneII系列)控制中心是整个设计的核心,主要掌控构建对系统的键盘输入展开处置,并根据输出的信息转换成输入数据,掌控对应的继电器的吸合,从而获得有所不同的阻值。

  以往可编程网络的主控制器有使用数字电路掌控的,也有使用单片机掌控的,本电路使用FPGA掌控。EPGA是近几年来经常出现并被广泛应用的大规模集成电路器件,它的特点是必要面向用户,具备很大的灵活性和通用性,使用方便,硬件测试和构建快捷,研发效率高,成本低,上市时间较短,技术确保非常简单,工作可靠性好等。因而用来设计可编程电阻其灵活性更佳。

图1。  目前市场上主要生产FPGA产品的公司有Lattice、Xilinx、Altera。在教学过程中,一般用于Altera公司生产的FLEX系列和Cyclone系列较多。

鉴于产品的成本和通用性考虑到,本实验中使用CycloneII,它是第二代低成本FPGA系列,它所享有的独有性能有:NiosII嵌入式处理器反对,嵌入式18*18数字信号处理乘法器,中等容量的片内存储器(需要符合本设计的拒绝)中等速度的I/O插槽和存储器模块。在性价比上更加合适本设计,所以在本设计中搭配此系列。

  1.2键盘输入电路  键盘输入电路主要构建输出电阻值大小的原作,本设计中使用的4*4简陋键盘输入才可满足要求,可获取简单明了的数字键和功能键共16个键,还包括:  数字输出键:数字键0~9,按下数字键,输出一个数字,就可在对应的数码管上表明。  功能键:“电阻1”、“电阻2”本设计可以同时获取两组电阻,可以自由选择电阻1,也可以自由选择电阻2,获取一组电阻,也可以电阻1、电阻2同时自由选择获取两组电阻。  “存储”:每输出完了一个数字后按一下存储键,以便需要将几个数据存储下来,运营后将按数据存储的先后顺序及预置的时间工作,循环提供数据。

  “运营”:此键作为存储完了数据后的启动键。  “暂停”:暂停获取电阻。  “废黜”:可作为改动数据时用,按此键后可以使以前存储的数据都清零,然后重置一组数据。

  1.3继电器电阻网络  电阻网络。其原理图如图2右图,从图中可以显现出,电源的开口要求与其对应的电阻的终端与否,本设计中使用8421编码原理掌控获取各阻值。

图2。  本设计所供用的电阻要准确到0.1Omega;,所以,此电阻网络所用于的电阻都是仪器电阻。

这里我们以获取电阻阻值在1500Omega;以内的电阻为例来解释。此电阻网络使用串联的方式来构建,8421编码方式只要掌控适当的继电器,将其对应的仪器电阻短接就可以构建。以1500Omega;以内电阻为事例,只需16个电阻就可以满足要求。通过掌控继电器J1至J16的插入或开口,其对应的电阻就不会终端或插入,最后终端的电阻串联相乘就得输入的电阻值。

  如通过键盘输入一个预置值,如果输出的数值为545.7Omega;,输入的阻值大小就可以回应R=400+100+40+4+1+0.4+0.2+0.1。即只需将这些电阻必须终端,适当的继电器J1、J2、J3、J5、J7、J11、J13、J15要插入,其余的继电器则开口,对应的二进制代码则为(0101010001010111)B,通过此列可以显现出用16个电阻就可以构建1500Omega;以内的精度可超过0.1Omega;的任何电阻,用于电阻数量小,通过程序来掌控电阻的终端,体积更加小,同时,确保一起也更为便利,如果必须小于1500Omega;的电阻,某种程度可以根据此原理来减少电阻(如8000、4000、2000、1000等),因为此设计中同时获取两个电阻,因而还要16个某种程度的电阻,原理同上(根据有所不同场合如要获取三组或三组以上的电阻只需适当减少才可)。  1.4输入表明电路  输入表明电路主要功能是动态表明对应的键盘输入电阻值的大小、当前工作的步数和预置时间。根据拒绝,本实验使用数码管来表明其阻值才可,需要满足要求,为了表明以上数据,每个阻值的表明最少必须九个数码管,其中五位用来表明当前阻值的大小,两位用来表明当前的工作步数,两位用来表明数据的工作时间,如果使用静态表明掌控将不会必须相当多的插槽末端资源(9×2×8=144个),为了增加对FPGA插槽资源的用于,本设计中使用扫瞄的方式来构建LED的动态显示。


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