基于FPGA的制冷机温度控制器设计开题报告

全文总字数：5399字

1. 研究目的与意义

20世纪90年代出现的 EDA技术是电子设计的重要工具，其核心是利用计算机完成电路设计的全程自动化，EDA技术应用于芯片设计和系统设计，极大的提高了电路设计的效率和可靠性，节省了设计成本，减轻了设计人员的劳动强度。它结合传感技术及计算机等高新技术，并综合应用了机械技术发展的新成果，不管是在民用工业，还是在国民经济建设中都有着极其广泛的应用前景，广泛应用于工业自动化，智能仪器仪表的设计制造中，消费电子产品领域，通信方面及武器装备等，含盖了生产、生活、军事各个领域，实现了电子产品的准确化、智能化、最优化和多功能化，发挥着越来越重要的作用，引起了各个国家的高度重视。依靠EDA的控制技术作为现代高科技的重要组成部分，推动着自动化生产、计算机、材料加工、医疗、纺织等相关领域的发展。是衡量一个国家科学技术水平的重要标志。正由于用EDA控制器改造落后的设备具有性价比高、提高设备的使用寿命、提高设备的自动化程度的特点，所以电冰箱的 电控系统也采用了EDA为其各功能控制实现的核心。

本设计以制冷机的电控系统为控制对象，以EDA为控制核心，通过电路设计，扩展外围电路，实现温度控制，温度的显示功能。

2. 国内外研究现状分析

现场可编程门门阵列FPGA (Field Programmable Gate Array) 是20 世纪80 年代中期出现的高密度可编程逻辑器件。FPGA 具有掩膜可编程门阵列的通用结构, 它由逻辑功能块排成阵列, 并由可编程的互连资源连接这些逻辑功能块来实现不同的设计。中国EDA市场已渐趋成熟，中国自1995年以来加速开发半导体产业，先后建立了几所设计中心，推动系列设计活动以应对亚太地区其它EDA市场的竞争。在信号的处理和整个系统的控制中，FPGA不但能大大缩减电路的体积，提高电路的稳定性，而且其先进的开发工具使整个系统的设计调试周期大大缩短。现在FPGA已经在很多地方得到了研究、应用和发展。例如：在中国，京微雅格提出并发展了一系列自我创新的概念和核心技术(如微处理器与可编程模块的融合，高速布线网络DCC在互连架构中的应用，以及无缝的软硬兼施等)，同时在我们已有的产品中得以实现，并申请专利技术60多项(已授权的美国专利有28项)；东北石油大学研究出了基于FPGA的出租车计费器，该计费器采用FPGA实现计费器系统，单芯片全硬件逻辑实现。在国外，Aldec公司推出的Active - HDL软件,是一个功能强大的FPGA/CPLD 设计和仿真软件, 它可以嵌入很多公司的第三方综合工具和布局布线工具,当嵌入相应的综合工具和布局布线工具,就可以完成时序仿真和程序下载。

在EDA软件开发方面，目前主要集中在美国。但各国也正在努力开发相应的工具。日本、韩国都有ASIC设计工具，但不对外开放。中国华大集成电路设计中心，也提供IC设计软件，但性能不是很强。相信在不久的将来会有更多更好的设计工具在各地开花并结果。据最新统计显示，中国和印度正在成为电子设计自动化领域发展最快的两个市场，年夏合增长率分别达到了50%和30%。

3. 研究的基本内容与计划

对基于fpga的制冷机温度控制器设计进行硬件，软件进行相关设计，利用protel、quartus、keil c、完成完成设计和编程，自行完成系统的制作，实现预期功能。

1、准备工作---撰写开题报告（第1周第3周）

2、分析论证并确定设计方案（第4周第5周）

4. 研究创新点

1、FPGA克服了原有PLD 电路数有限的缺点, 是一种灵活有效的数字集成电路的设计和验证工具。FPGA 开发周期短, 费用低, 采用FPGA 设计制冷机温度控制器, 用户不需投片生产就能得到合用的芯片; FPGA 可以在实现算法的手段上更具灵活性, 能加快算法实现速度, 提高实时性。

2、目前基于智能温度传感器的测温设计大多是单片机程序。本课题尝试使用FPGA芯片进行设计。FPGA内部有丰富的触发器和I/O引脚，同时具有静态可重复编程和动态在系统重构的特性，极大地提高了设计的灵活性和通用性，更适用于电子系统的开发。