一种基于FPGA的温度自动控制系统研究设计

　　2．2 加热致冷切换控制电路

　　系统必须实现加热和制冷2种功能，制冷片当电压极性相反时，其制冷面和散热面也会交换。则系统电路必须包含加热制冷切换模块，该模块采用2个直流继电器来实现，具体电路如图3所示。

　　2．3 FPGA设计

　　FPGA是该温度控制系统设计的核心，在FPGA中实现加热制冷切换控制模块以及A／D采样模块2个核心部分，在加热制冷控制切换模块中，采用2个继电器控制半导体控制制冷片两端电压极性，A／D采样模块采用状态机控制A／D转换器对放大器OPA277的采样过程。具体电路如图4所示。由以上实验数据可以看出，温度读数精度可以达到0．1℃，同时设定的温度读数和最终结果最大偏离为1．1℃，说明该温度自动控制系统精度较高。同时通过第2组数据可以看出，当温差大于15℃时达到指定温度所需的时间只要148 s，说明该系统设计平衡温度时间较短。

　　3 系统软件设计

　　该系统充分利用了FPGA的强大功能，将LCD接口电路，键盘接口电路，信号串并行转换电路，以及DDS信号发生器全部构建在内部，使得硬件连接简单明了，外部硬件只有2个模块：温度信号采集转换模块和制冷片驱动模块。由于外设相对简单，调试时候相当方便，同时可以方便修改FPGA内部结构对系统的功能进一步修改和扩展，使得系统功能更强大，应用范围更广泛。图5为该系统软件设计流程。