基于CPLD的低功耗爆炸场温度测试系统

摘要：为了测量爆炸场等恶劣环境下温度的动态变化，分析炸药或相关弹药的爆炸参数，设计了基于CPLD的低功耗温度存储式测试系统；运用钨铼热电偶温度传感器匹配先进的电源管理模块，并结合动态存储测试技术，能够应用于环境条件比较差的恶劣环境中，在可靠可信、微功耗的基础上能得到较好的实验数据。
关键词：温度；动态存储；CPLD；钨铼热电偶；低功耗

随着科技的发展和现代化工业生产的需要，温度的测量和控制越来越受到人们的关注，对温度的准确采集及合理调控，将会对温度要求较高的工作环境起到至关重要的作用。尤其是在炸药爆破等恶劣环境条件下对爆炸场温度的分布规律的研究有助于为炸药和相关弹药的威力考核及分析提供依据。文中利用CPLD作为主控芯片，使用钨铼热电偶温度传感器并配以高效低功耗的测试电路对爆炸场温度进行动态测试。

1 系统设计方案
1．1 动态存储测试
所谓存储测试技术，是指在对被测对象无影响或影响在允许范围的条件下，在被测体内置入微型存储测试仪器，现场实时完成信息快速采集与存储，事后回收记录仪，由计算机处理和再现被测信息的一种动态测试技术。
1．2 测试系统总体设计
本次设计的温度测试系统，主要是利用CPLD来实现。温度传感器将外界温度信号转换为微弱的电压信号，通过模拟电路部分将输入信号进行放大和滤波，再经过A／D转化电路把模拟信号转换为数字信号，然后经过FIFO存入存储器，计算机通过接口电路对数据进行读取。温度测试系统的原理框图如图1所示。其中，A／D转换器、FIFO、存储器和电源管理模块都是由CPLD控制。

2 关键技术
2．1 主控芯片CPLD的选择
在本次设计中使用Xilinx公司生产的XCR3128作为温度测试系统的主控CPLD芯片。XCR3128有100个引脚，其中有76个I／O引脚，4个信号接口，4个全局时钟，7个VCC，8个GND，1个PORT_EN；共包含128个宏单元，VCC为3．6 V，电流限制为200mA。XCR3128封装小，功耗低，充分满足了实际需要。
在本次设计中，控制部分主要由CPLD控制电路时序和工作模式的产生。控制功能图如图2所示，主要功能有：