基于FPGA的温度自动控制系统

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。

4 测试数据与分析
考虑到外部环境的变化会对系统调温造成一定干扰，因此将装置放在装有空调的实验室进行调试，同时为了精确测定木盒内部温度，以便选择相应的PID控制系数，选用高精度的数字温度计同时对盒内温度进行实时测量。表1给出了实际测试的比较结果。

5 结束语
本系统软件设计的关键在于控制算法。PID结合拟合分段算法必须尽量减少其他因素的影响，精确确立相应的PID参数。而硬件设计应选用高精度高速器件，以获得足够快的速度与足够高的精度，绝热和散热是设计成功的决定因素。木盒绝热性差，盒内温度受到外界影响大，只有绝热好，温度变化才能理想。此外，制冷片热端的散热对系统也有很大影响。系统测量的误差来源主要是温度传感器在测量温度时存在非线性误差，前级放大电路引入新的干扰，A／D采样时带来的量化误差等。另外，由于后级功率控制电路中的光电耦合开关具有一定的功率损耗，导致控制加热或升温时间内达不到设定的功率，以致温度调节存在误差。