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![毕业设计论文(恒温箱的控制)[管理资料]](https://uimg.taocdn.com/1c2c912126fff705cc170afb.webp)
摘要温度与生物的生活环境密切相关，不同的生物或物体对温度的要求都不同。
随着智能控制技术不断的发展，在现代工业生产以及科学实验的许多场合，为了获取生物或物体所需求的温度，需要及时准确的获取温度信息，同时完成对温度的预期控制，这时候温度检测与控制系统就显得尤其的重要。
因此，温度检测系统的设计与研究一直备受广大科研者重视。
本次课题设计了一个低成本，高精度的恒温箱。
该设计主要从硬件和软件两个方面出发：1）在硬件上，选择AT89C52单片机为核心，，并以Pt100温度传感器作为温度检测仪器，通过ICL7135模数转换器采集数据，用LED数码管作为显示器，构成了一个恒温箱；2）在软件上，设计了温度检测算法，并在C语言编程环境下，编写了相应的程序来实现所设计的算法。
最后通过Proteus ISIS与Keil的联合仿真，保证了算法的可行性。
通过仿真实验可以发现所设计的系统可以较好的检测、控制并且保持温度。
但是由于温度调节的迟滞性以及设计上的不足，该系统具有一定的局限性。
关键词：温度检测；AT89C52单片机；恒温箱；C语言编程ABSTRACTTemperature is closely related to life and environment. Different creature or object have different requirements to temperature. With the development of the intelligent-control- technology, and in order to arrive to the creature's or object's temperature-demand, we should take the information of temperature timely and accuratly, and control the temperature to the expected degree, in the modern industrial production and scientific experiment many occasions . I n this situation, the testing and controlling system for temperature is especially important. Therefore, the designs for temperature detection system attract researchers' attentions.In this dissertation, we designed a box with constant temperature which has low cost as well as high accuracy. We designed the system mainly from two aspects: hardware and software1)Hardware's design: At first, we chosed AT89C52 SCM as the core of the system. And then we selected TL431 to compose the V constant and Pt100 temperature sensor for testing temperature. At last, we collecte data througn the ICL7135 ADC and display data them on the LED. All of this consists of a the constant-temperature-box;2)Software's design: In this papar, we designed a algorithm detecte temperature and implemented it based on the C programming language's environment. Finally we did a series of simulationexperiment through the Proteus ISIS and Keil to ensure that the algorithm is feasible.Simulation results show that the system designed had a very good effect on temperature's detection, controlling and keeping . Because of the adjustmentand of the temperature and the insufficiency of the design, this system has some limitations.Keywords：Temperature detection;AT89C52 SCM; Box of constant temperature ;C language programming目录第一章绪论 .................................................... 错误!未定义书签。
基于fpga的智能温度控制系统的设计随着科技的发展，智能控制系统被广泛应用于工业领域和智能家居中，其中智能温度控制系统是其中的一种。
智能温度控制系统能够根据环境温度变化自动控制加热或制冷设备，从而保证环境温度始终在设定值范围内，提高生产效率和舒适度。
本文将介绍一种基于FPGA的智能温度控制系统设计方案。
1. 系统设计该系统由传感器、FPGA、驱动器以及显示器组成。
传感器用于检测环境温度变化，FPGA用于对传感器信号进行处理，驱动器用于控制加热或制冷设备，显示器用于显示系统状态。
系统设计流程如下：1.1 传感器传感器可以选择温度传感器、热敏电阻传感器或热电偶传感器等。
本系统选用温度传感器，将传感器输出的模拟信号转化为FPGA可读的数字信号，从而实现数字信号化。
1.2 数字信号化将模拟信号数字化是实现控制系统的关键所在。
数字信号化是通过模数转换器（ADC）将模拟信号转化为数字信号的过程。
本系统将模拟信号转化为12位数字信号。
1.3 FPGA处理FPGA芯片（Field-Programmable Gate Array）是一种可编程逻辑器件，它能够快速地对数字信号进行处理。
FPGA芯片是本系统的核心处理器，它被用来对传感器信号进行处理，根据环境温度的变化决定加热还是制冷，从而保持环境温度在设定范围内。
具体的处理流程如下：（1）读取温度传感器数据。
（2）将传感器输出的模拟信号转变为数字信号。
（3）将数字信号与设定的环境温度范围进行比较，以决定是否需要进行加热或制冷。
（4）对加热或制冷设备进行控制。
1.4 驱动器设计由于加热或制冷设备的控制电源电平和FPGA的电平不一致，需要通过驱动器进行转换。
本系统使用驱动器将FPGA输出的信号转化成能够控制加热或制冷设备的继电器信号。
1.5 显示器设计本系统使用7段LED数码管作为显示器，用于显示当前环境温度以及系统状态。
系统状态包括温度过高、温度过低、正常等状态，以告知用户系统运行情况。
综合电子系统设计报告实验名称：基于FPGA的温控系统的设计班级：电子1202学号：姓名：＿＿指导教师：前言基于FPGA与温度传感器DS18B20设计实现了单回路水箱温度PID 控制系统。
软件主要包括PID控制算法及PWM波产生模块、DS18B20驱动模块、数码管显示驱动模块等3个模块。
仿真结果验证了设计的正确性。
实验结果说明，系统输出温度到达微小超调的稳定控制要求，表达了该设计方法的有效性和实用性。
基于微处理器的温度控制系统改变了传统模拟温度控制系统参数整定不灵活的问题。
但是常规微处理器无法防止在恶劣环境下程序跑飞的问题。
利用FPGA实现温度控制系统的设计，不仅可以提高系统的运算速度、减小系统的体积，还可以增强系统的可靠性，具有较强的应用前景。
本设计首先针对Altera公司的CycloneII系列FPGA芯片,基于QUARTUSII软件,采用verilogHDL编程设计了主要包括PID控制算法及PWM波产生模块、DS18B20驱动模块、数码管显示驱动模块等功能模块程序。
然后用Modelsim软件仿真验证了各模块的正确性。
最后以水箱为被控对象，以目前市场上性价比拟高的FPGA芯片EP2C8Q208C8为核心器件,结合温度传感器DS18B20、键盘、数码管以及固态继电器等器件设计实现了单回路水温PID控制系统。
在控制温度为30~90℃的实验条件下，误差小于1℃,系统输出温度到达微小超调的稳定控制要求。
关键词：FPGA DS18B20 PID PWM波一、方案设计1、方案设计比拟温度传感器模块设计方案一：采用热敏电阻pt100。
这种电阻输出的是模拟量，所以硬件构造较复杂,需要用到桥式电路将采集到的温度转化为电压输出，而且为了实现AD转化，还要加放大电路。
另外，这种测温系统难以实现多点测温，也要用到复杂的算法，一定程度上也增加了软件实现的难度。
方案二：采用单总线数字温度传感器DS18B20测量温度，直接输出数字信号。
基于FPGA的温度监控系统摘要本论文介绍了一个基于FPGA的数字温度计电路的设计与实现。
该电路采用数字温度传感器DS18B20采集外界环境温度，同时结合该传感器的数据接口和特点，使用FPGA作为控制器，严格控制DS18B20 的时序,在单总线上实现读写功能，完成测量数字温度的功能。
再将采集的二进制数转换为BCD码,并通过数码管显示。
该系统软件设计通过Verilog HDL 语言进行编译。
这次设计相比于传统的数字温度计具有结构简单，抗干扰能力强，功耗小，可靠性高，反应时间短等优点。
关键词：数字温度计；FPGA ；Verilog HDL ；DS18B20ABSTRACTThis paper expounds a design and implementation of a digital thermometer circuit based on FPGA. The circuit adopts the digital temperature sensor DS18B20 collecting the environment temperature, combining with the characteristics of the sensor data interface, using FPGA as the controller, strict control over the timing of DS18B20, read and write functions on 1-wire, complete the function of digital temperature measurement. Then measure the binary number into BCD code, and display it on the digital tube. The program design of the system is compiled by Verilog HDL language. Compared to the traditional digital thermometer, it has many advantages such as simpler structure, strong anti-interference ability, low consumption, high reliability, short reaction time.Keywords：Digital thermometer, FPGA, Verilog HDL, DS18B20目录1绪论 (1)1.1课题研究意义 (1)1.2课题相关技术的发展 (3)1.3课题的主要研究容 (4)1.4论文结构安排 (4)2 总体方案的论证 (6)2.1 方案的选择 (6)2.2 方案论证与确立 (8)2.3 Quartus II介绍 (9)3. 系统的硬件设计 (12)3.1 系统的总体结构设计 (12)3.2 数据处理模块 (18)3.3数码管显示模块 (26)4 系统总体模块设计 (29)4.1 Verilog HDL语言介绍 (29)4.2 软件程序设计 (31)5整体编译结果与分析 (37)5.1 整体编译 (37)5.2 程序的下载调试 (38)6 设计中遇到的问题 (41)7结束语 (43)参考文献 (45)附录 (47)附录A系统总体电路图 (49)附录B 系统总程序 (49)附录C 外文翻译 (72)1绪论1.1课题研究意义温度是生活中最基本的环境参数。
20科技资讯 SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION信 息 技 术DOI：10.16661/ki.1672-3791.2018.21.020基于FPGA/SOPC的温度控制系统设计①王佳宁 于存江 程子轩（长春大学电子信息工程学院 吉林长春 130000）摘 要：本文介绍了一种基于FPGA/SOPC和温度传感器DS18B20的硬件电路温度控制方法。
利用DS18B20采集数字信号，采用FPGA芯片进行数据处理，并通过处理后的数据对继电器进行控制，从而实现对温度的实时调控。
本设计利用Verilog HDL在开发环境下进行硬件电路的设计。
最后利用MODELSIM软件进行模拟仿真试验，在0℃~55℃范围内，测量误差为±1℃，从而实现硬件电路的温度控制。
关键词：FPGA SOPC DS18B20 温度控制中图分类号：TN47 文献标识码：A 文章编号：1672-3791(2018)07(c)-0020-02现今，电子元器件在工业领域当中得到了非常广泛的应用，但是其应用效果和作用在不同的温度环境下的表现也有较大差距。
那么，如何更好地发挥元件的功能，就需要提高整个元件的稳定性，也要保持元件的最佳工作温度。
在这里，温度控制链路就起着非常重要的作用。
然而，普通的温控系统对温度采集和数据处理间存在很多不平衡的缺点，如何解决温度采集和处理数据的实时性和精确性，就需要合理的设计方案。
综合考虑，本设计是一种在FPGA 上实现SOPC温度采集和监测控制系统。
SOPC （System On a Programmable Chip ）即可编程片上系统，它将CPU、ROM、RAM、I/O端口和DSP集成到一个FPGA芯片中。
SOPC的设计灵活开放，可以软硬件剪裁、扩展、升级、并具有可编程功能。
1 系统总体方案设计温度控制系统的设计包括以下几个部分：F P GA、DS18B20、MAX232、报警模块、继电器模块和1602LCD 等。
基于FPGA的智能温度控制系统是一种集成了数字逻辑、模拟电路和控制算法的智能化设备，通过对温度传感器采集的数据进行实时处理和分析，实现对温度控制设备的智能控制。
本文将介绍基于FPGA的智能温度控制系统的设计方案，并详细阐述系统的原理、结构和实施步骤。
一、设计原理基于FPGA的智能温度控制系统的设计原理主要包括数据采集、数字信号处理和控制策略实施三个方面。
系统通过温度传感器采集环境中的温度数据，经过FPGA进行数字信号处理和控制算法的运算，最终控制温度调节设备的工作状态，以实现温度的精准控制。
二、系统结构1. 传感器模块：包括温度传感器、模拟信号采集电路等，用于采集环境温度数据并转换为数字信号。
2. FPGA芯片：作为系统的核心处理器，负责接收传感器数据、进行数字信号处理和实施控制算法。
3. 数字模拟转换模块：将采集到的模拟信号转换为FPGA可处理的数字信号。
4. 控制执行模块：通过数字信号输出控制温度调节设备，如加热器或制冷器。
5. 显示模块：用于显示当前温度、设定温度和系统状态等信息。
三、系统功能1. 温度采集：实时采集环境温度数据，并进行数字化处理。
2. 控制策略：根据设定的温度范围和控制算法，实现对温度调节设备的精准控制。
3. 实时监测：实时显示环境温度、设定温度和控制设备状态，并可以通过外部接口进行数据传输。
4. 报警功能：当环境温度超出设定范围时，系统能够发出报警信号。
四、实施步骤1. 传感器接入：将温度传感器连接至FPGA的模拟输入引脚，通过模数转换电路将模拟信号转换为数字信号。
2. FPGA程序设计：编写FPGA程序，包括数字信号处理、控制算法和外部接口的设计。
3. 硬件连接：按照设计需求，将FPGA芯片、传感器模块、控制执行模块和显示模块等连接至一块PCB板上。
4. 系统调试：将控制系统连接至温度调节设备，进行系统调试和测试，验证系统功能和稳定性。
5. 性能优化：根据测试结果对控制算法和硬件电路进行优化，提高系统的响应速度和稳定性。
FPGA温度测量设计摘要温度作为一种最基本的环境参数，与人民的生活有着密切关系。
温度的测量和控制在工业、农业、国防、医疗等各个领域中应用普遍。
温度测量仪是一种常用的检测仪器。
本文首先介绍了DS18B20的工作原理，利用数字温度传感器DS18B20的数据接口特点，展示了FPGA（Field-Programmable Gate Array，即现场可编程逻辑门阵列）的使用方法以及Verilog HDL（HDL:Hardware Discription Language）语言的编程，完成了基本温度测量功能。
给出了硬件电路和软件设计，此设备具有结构简单、转换速度快、精确性高，扩展性好等优点。
关键词：FPGA；DS18B20；测温；Verilog HDL语言Design of temperature measurement based on FPGAAbstractTenperture is one of the most basic environmental parameters, and it has a close relationship with people's life. In industry, agriculture, national defense,medical and other fields, temperature measurement and control was widely used.The temperature measuring instrument is a kind of common testing instrument.In this paper,first we introduces the work principle of DS18B20,and the characteristics of data interface of digital temperature sensor DS18B20, demonstrated how to use FPGA（Field-Programmable Gate Array）and the Verilog HDL（HDL:Hardware Discription Language）programming language,accomplished the function of temperature measurement. Given the hardware circuit and software design.The device has the advantages of simple structure,fast transform speed,high accuracy,good scalability,and so on.Key Words: FPGA;DS18B20;Temperature measurement;Verilog HDL language目录中文摘要 (1)英文摘要 (2)1 绪论 (1)1.1题目背景意义 (1)1.2工作内容 (2)1.2.1技术指标和要求 (2)1.2.2设计的难点重点 (2)2 系统方案设计 (3)2.1温度测量原理及方法 (3)2.2系统方案及方框图 (3)2.3FPGA技术 (4)2.4DS18B20温度传感器 (6)2.4.1DS18B20特性介绍 (6)2.4.2DS18B20测温原理 (7)2.4.3DS18B20供电方式 (8)2.4.4DS18B20时序 (9)2.4.5DS18B20操作命令 (10)2.5硬件设计 (11)2.5.1FPGA最小系统硬件原理图 (11)2.5.2DS18B20的连接 (12)2.5.3数码管显示电路 (12)2.5.4电源电路 (13)2.5.5时钟电路 (13)2.5.6复位电路 (13)2.6软件设计流程图 (13)3 功能模块建立及仿真 (15)3.1QuartusⅡ及VHDL语言 (15)3.1.1QuartusⅡ介绍 (15)3.1.2Verilog HDL介绍 (16)3.1.3QuartusⅡ的使用 (17)3.2分频 (19)3.3温度信号采集 (20)3.4数码管显示 (20)3.5顶层原理图 (21)4 下载调试及实际测量 (22)5 设计遇到的问题及误差分析 (23)5.1设计遇到的问题及分析 (23)5.2误差分析 (23)6 总结 (24)致谢 (25)参考文献 (26)毕业设计（论文）知识产权声明 (27)毕业设计（论文）独创性声明 (28)1绪论1.1题目背景意义温度是表征物体冷热程度的物理量，是国际单位制七个基本物理量之一，作为一种最基本的环境参数，与人民的日常生活有着密切关系。
基于FPGA的智能温度控制系统的设计智能温度控制系统是一种基于FPGA（现场可编程门阵列）的系统，旨在实现对温度的精确控制和自动调节。
随着科技的进步和人们对舒适生活的不断追求，温度控制在日常生活和工业生产中变得越来越重要。
传统的温度控制方法常常需要人工干预和手动调节，效率低下且容易产生误差。
因此，开发一种智能温度控制系统来解决这些问题变得至关重要。
本文的目的是设计一种基于FPGA的智能温度控制系统，通过使用FPGA的高度可编程性和强大的实时处理能力，实现对温度的准确测量、控制和调节。
同时，系统将具备智能化的特点，能够根据预设的温度范围和环境条件，自动调节温度并保持在合适的水平。
通过该系统的应用，可以提高温度控制的精确性和效率，提供更加舒适和节能的环境。
本文的框架将按照以下顺序展开：首先，介绍智能温度控制系统的基本原理和架构；然后，详细阐述FPGA在温度控制系统中的应用；接着，说明设计过程中的关键问题和解决方法；最后，对系统进行性能测试和实验验证，并对结果进行分析和讨论。
通过这些内容的阐述，旨在为读者提供有关基于FPGA的智能温度控制系统设计的全面参考，为今后的研究和应用奠定基础。
本文所提出的基于FPGA的智能温度控制系统设计具有一定的创新性和实用性，有望在温度控制领域产生积极的影响。
本文详细描述了基于FPGA的智能温度控制系统的设计过程，包括硬件和软件设计。
硬件设计硬件设计是构建基于FPGA的智能温度控制系统的关键步骤。
以下是硬件设计的主要内容：温度传感器：选择合适的温度传感器，例如热敏电阻或数字温度传感器。
将温度传感器与FPGA连接，以实时获取温度数据。
温度控制器：设计一个可调节的温度控制系统，可以根据测量到的温度对输出进行调整。
使用FPGA内部逻辑和外部元件（如开关和继电器）来实现温度控制功能。
显示界面：设计一个用户友好的显示界面，用于显示当前的温度和控制系统的状态。
可以使用液晶显示屏或LED显示器等显示设备。
湖南文理学院课程设计报告课程名称：通信系统课程设计专业班级：通信1101班学号（06位）学生姓名：指导教师：戴正科完成时间： 2014年 11 月 21 日报告成绩：基于FPGA的智能温度控制的设计目录1.设计题目 (1)2.设计要求 (1)3.设计作用与目的 (1)4.所用设备（仪器）和软件 (2)5.系统设计方案 (2)5.1系统总体设计 (2)5.2工作原理 (3)5.2.1 温度控制系统特性研究 (3)6.智能温度控制器系统硬件设计 (4)6.1 系统方案设计 (4)6.1.1 FPGA与DAC0832结合的目的 (4)6.1.2 系统需求分析 (4)6.1.3系统需求分析 (5)6.2系统结构 (6)6.2.1调试/配置电路 (6)7.智能温度控制系统软件设计 (8)7.1 软件总体设计 (8)7.1.1 设定定义 (8)7.1.2 VHDL实现 (8)7.2 软件程序设计 (9)7.2.1 分频模块 (9)7.2.2 键盘模块 (10)7.2.3 ADC0809 控制模块 (12)7.2.4 三模块连接在一块 (13)7.3 本章小结 (15)8.实验调试结果 (15)8.1 实验条件 (15)8.2 实验结果及分析 (15)8.3 本章小结 (17)9.设计中的问题及解决方法 (18)10.设计心得 (18)11.参考文献 (18)12.附录 (18)1.设计题目基于FPGA的智能温度控制的设计2.设计要求通过前向温度采集电路，采集当前孵化器内部的温度信号，将采集到的模拟信号通过ADC0809模数转换芯片，转变为FPGA可控的数字信号，FPGA芯片根据输入的当前实际温度，控制输出合理的数字信号，再由DAC0832转换为模拟信号，输入到后向加热执行电路，以此来完成对整个孵化器的温度控制。
整个系统中，带有温度传感器的前向温度采集电路作为系统的反馈环节，实时反映当前环境的具体温度。
3.设计作用与目的在空间生命科学试验中，生命培养模拟地面环境要求，主要研究宇空间因素，如失重、宇宙辐射、真空、高温（或低温）等对生命过程的影响。
浅谈高低温温度试验箱电气原理设计高低温温度试验箱是一种用于模拟不同环境温度条件下对产品进行测试的设备。
它通常由外壳、隔热层、制冷/加热系统、控制系统等组成。
其中，电气原理设计是高低温温度试验箱正常运行的关键因素之一、本文将就高低温温度试验箱电气原理设计进行浅谈。
首先，高低温温度试验箱的电气原理设计需要考虑试验箱内部温度的控制。
试验箱内部温度的控制通常通过加热和制冷系统来实现。
加热系统通常采用电热丝或者电热棒加热，而制冷系统则采用压缩机等设备进行制冷。
在电气原理设计中，需要设计合适的加热和制冷系统的控制电路，以便能够精确地控制试验箱内部的温度。
其次，高低温温度试验箱的电气原理设计还需要考虑保护电路的设计。
试验箱内部的加热和制冷系统需要通过电器元件（如温度传感器、继电器等）来进行控制。
在设计中，需要合理设置元件的参数、选用适当的保护电路，以保证试验箱在工作过程中的安全可靠性。
另外，高低温温度试验箱的电气原理设计也需要考虑控制系统的设计。
控制系统通常由温度控制器和人机界面组成。
温度控制器负责监测试验箱内部的温度，并根据设定值进行调节。
人机界面则提供给用户一个直观的操作界面，方便用户对试验箱进行参数设定和监控。
在设计中，需要考虑控制系统的稳定性、精度和可靠性。
此外，高低温温度试验箱的电气原理设计还需要考虑节能与环保。
试验箱在工作过程中会消耗大量的电能，因此需要通过合理的电气原理设计来降低能源消耗。
例如，可以通过优化制冷系统的设计、合理控制加热功率的大小等方式来提高试验箱的能效。
同时，还需要考虑使用环保的电器元件以及合理设计废气处理系统，以满足环保要求。
综上所述，高低温温度试验箱的电气原理设计是实现试验箱正常运行的重要环节。
电气原理设计需要考虑内部温度的控制、保护电路的设计、控制系统的设计以及节能与环保等因素。
通过合理设计，可以提高试验箱的性能和使用寿命，同时提高能效和环保性能。
低温实验中的温度控制技术优化低温实验是科学研究中常见的一种实验方法，通过降低温度可以探索物质的特性和行为。
在低温实验中，温度的控制是非常重要的，因为温度变化对实验结果的影响很大。
因此，优化温度控制技术是提高实验准确性和可靠性的关键。
本文将讨论低温实验中的温度控制技术优化。
首先，温度控制设备的选择是影响实验结果的重要因素。
在低温实验中，常见的温度控制设备包括恒温器、低温冷冻器和液氮等。
恒温器可以提供稳定的控温环境，适用于一些对温度要求不太严格的实验。
但是对于一些要求非常低温的实验，恒温器可能无法满足需求。
这时候，低温冷冻器或液氮可能是更好的选择，它们可以提供非常低的温度，满足特定实验的需求。
因此，在低温实验中，根据实验需求选择合适的温度控制设备是至关重要的。
其次，温度控制的精度也是优化温度控制技术的关键。
在低温实验中，一般要求温度控制精度能达到0.1摄氏度甚至更高。
为了实现这样的精度，可以采用多种方法。
一种常见的方法是使用PID控制算法。
PID控制算法是一种基于比例、积分和微分三个参数的反馈控制方法，通过不断调整控制器的输出来使温度稳定在设定值附近。
另一种方法是使用温度传感器，温度传感器可以实时监测实验温度，并将数据反馈给温度控制器，从而实现温度的精确控制。
此外，在一些对温度要求非常高的实验中，还可以采用超导磁浮技术，利用超导材料的磁浮特性来消除温度对实验结果的干扰，实现更高精度的温度控制。
另外，温度变化的速率也需要考虑。
在一些实验中，温度的变化速率可能对实验结果产生重要影响。
例如，在某些材料的冷却过程中，温度变化速率会影响晶体的生长速度和晶体质量。
为了控制温度变化速率，可以采用温度梯度方法。
温度梯度方法通过在实验器件上设置多个温度探头，同时增加或减少控制器的输出来调整温度的变化速率。
通过合理的控制温度梯度，可以使实验温度达到预定的变化速率，从而获得准确的实验结果。
此外，温度控制的安全性也是需要重视的。
高低温试验箱怎么进行温度控制？
高低温试验仪器设备的相关产品有高低温交变试验箱、恒温恒湿试验箱、高低温湿热交变试验箱等。
高低温试验箱是诸多试验设备里面十分普遍的温度试验设备，一般的检测仪器不外乎温度的控制，其控制方法都大同小异，那就来了解一下高低温试验仪器的温度是如何控制？在工作上，高低温试验仪器是怎样完成高温与低温的呢？
实现高温的过程：高低温试验箱的加热采取特殊的加热方式，迅速提温是个加热的过程。
远红外镍铬合金快速升温电热丝，温度功率均由全智能运算，能做到高精密、高效率的用电效益。
快速的升温和速率，通常是增加电热丝数量和提高温控软件特性来实现。
高低温试验箱具有全自动演算的功能，可将温湿度变化条件立即调整，使温湿度控制更为精准平稳，控制器操作界面设中英文可供选择，实时运转曲线图可由屏幕显示。
实现低温的过程：冷媒经冷凝器和四周介质进行热交换将热量传给四周介质。
此循环周而复始从而达到降温的目的。
高低温试验箱选用均衡控温（BTC），既在制冷系统在连续工作的情况下，控制系统根据设定的温度点通过PID全自动运算输出的结果去控制加热输出量，达到一种动态平衡。
高低温试验箱采用集中式蒸发器和加热器，在常压下运行制冷系统。
由于冷媒在制冷系统中循环而不断地吸收侧室里的热量，风机逼迫侧室内的空气回流，使侧室的温度均匀，从而满足试验要求。
基于Nios Ⅱ的高低温实验箱温度控制设计
林辉;刘显强;余灵峰
【期刊名称】《计算机光盘软件与应用》
【年(卷),期】2011(000)006
【摘要】本文以FPGA的Nios Ⅱ为平台实现高低温试验箱的温度控制.主要采用Nios Ⅱ嵌入式处理器和比例、积分、微分控制算法(PID),以及PLL等技术,设计出高精度、高可靠性、可灵活编程升级和系统稳定的控制系统.
【总页数】1页(P170-170)
【作者】林辉;刘显强;余灵峰
【作者单位】电子科技大学光电信息学院,成都,610054;电子科技大学光电信息学院,成都,610054;电子科技大学光电信息学院,成都,610054
【正文语种】中文
【中图分类】TH789
【相关文献】
1.基于NIOSⅡ的光纤光栅温度传感解调系统 [J], 王盛慧;王子峰
2.基于NiosⅡ软核的近红外温度的温度测量 [J], 李鹏程
3.基于NIOSⅡ的SD卡读写控制设计 [J], 孔凡鹏;付友涛
4.基于NiosⅡ嵌入式的温度传感器的设计与实现 [J], 王康佳
5.基于软核Nios Ⅱ的SOPC智能温度变送器 [J], 王延年;邓毓
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关于高低温试验箱控制部分的研发设计发布时间：2022-07-20T09:21:05.201Z 来源：《科学与技术》2022年30卷第5期第3月作者：廖丽娟夏永红刘宝丰[导读] 试验箱属人工模拟气候环境试验的设备，可作高低温试验，是某公司重要实验室对重要产品零部件廖丽娟夏永红刘宝丰北方重工业集团有限公司内蒙古包头市 014030【摘要】试验箱属人工模拟气候环境试验的设备，可作高低温试验，是某公司重要实验室对重要产品零部件进行高低温条件下性能试验的设备。
由于试验台高低温功能故障，达不到性能试验要求的指标，导致公司对要进行的产品零部件性能试验瘫痪。
通过深入、反复研究恒温控制的方法和原理，结合现场试验箱的实际情况，采用触摸屏一体机的这种恒温控制方式，可将温度控制在±0.2℃范围内，且平均温度变换速率≧2℃/min，提升技术要求的部分指标。
同时之前设备出现故障都是由厂家技术人员到现场维修，通过自主研发设计控制部分，提升了企业自主维保设备的效率和水平。
【关键词】高低温恒温控制维修一、项目研究目标和内容1.试验箱现面临没有制热功能，且制冷最低-40℃，不能满足实验要求，改造后参数保证在恒温控制、温度范围在-80℃～150℃、温度变换速率≧1℃/min、温度波动度±0.5℃。
2.试验箱老化严重，频繁出现故障，停机时间过长，严重影响试验进度，由于厂家保护知识产权，设备故障需要厂家进行维修，为避免维修通道不畅通，特研发设计自主产权，同时提升温度变换速率并保证其稳定可靠。
3.购买新的试验箱价格昂贵，为节省投资对试验箱进行控制部分的改造，以最低的投入达到最好的效果。
二、项目达到的量化指标1.项目自2022年4月开始实施，经过1个月的研发设计、安装调试，完成了高低温试验箱控制研发设计项目。
2.温度波动度由原来的±0.5℃提升到±0.2℃。
3.改造完成后试验箱可以满足-80℃～150℃的温度范围。
FPGA论文高低温实验箱温度控制论文
摘要：本文以fpga的niosⅱ为平台实现高低温试验箱的温度控制。
主要采用niosⅱ嵌入式处理器和比例、积分、微分控制算法（pid），以及pll等技术，设计出高精度、高可靠性、可灵活编程升级和系统稳定的控制系统。
关键词：fpga；温控；niosⅱ；pid
temperature control design of high and low temperature test box based on niosⅱ
lin hui,liu xianqiang,yu lingfeng
(school of optoelectronic information,university of electronic
science&technology,chengdu610054,china)
abstract:this paper provides a temperature control method for high-low test box based on the fpga of niosⅱ platform.this system who is high accuracy,high reliability,flexible programming,easy upgrades and stability,is mainly designed by using niosⅱembedded processor,pid and pll technology.
keywords:fpga;temperature control;niosⅱ;pid
高低温试验箱常用于工业产品高、低温的可靠性试验，也是军品必备的常规实验平台。
但国内的高低温试验箱有价
格昂贵，尤其是高精度控制的试验箱更是价格不菲，而且稳定性差等缺点。
为了克服这些缺陷，本设计使用了altera 公司的cycloneⅱ的ep2c35系列器件作为硬件开发平台，对温控系统采用增量式数字pid控制算法进行处理，提高了运算速度和回路的调节时间，从而提高高低温实验箱的精度和实时性。
一、系统整体设计
系统的整体设计主要包括两部分：硬件部分和软件部分。
硬件部分主要是由键盘、lcd、ad、输出电路、传感器和电源模块组成。
软件部分主要是实现pll分频、pid算法以及pwm波形的产生等。
如下图1所示。
（一）系统硬件的设计
选用altera公司的ep2c35系列器件作为开发核心器件，采用sopc技术通过在fpga中植入嵌入式系统处理器niosⅱ作为核心控制电路，利用fpga中的可编程逻辑资源和ip软核来构成该嵌入式系统处理器的用户接口模块，借助于avalon总线，实现对外围键盘的输入、sdram的程序运行、flash的程序存储、lcd的显示和ad转换器反馈信号的采集等硬件的控制，从而实现温度的调节和设定。
（二）系统软件的设计
软件部分主要是利用fpga的可编程能力实现对温度调
节中采集到的信号进行处理。
1.pid算法的实现
本设计采用增量式数字pid控制算法，其算法流程图如下图2所示。
其中，r（k）为给定值，c（k）为实际输出值，e（k）为控制器pid的输入，在实际编程时可预先算出，存入预先固定的单元，设初值e（k-1）和e（k-2）为0。
2.pwm波形的实现
pwm是利用数字输出对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术，基于fpga实现的pwm控制器具有结构简单、控制精度高、开关频率可调、接口简单、响应速度快、可现场编程等特点。
其主要的verilog程序如下：
always@（poscdge clk8s or posedge clk30ms）begin if（clk8s）count<=10'do； //8s清零一次，开始新周期
elsecount<=count+1； //计数器加
end
assign pwm_out=（count<duty）? 1'b1：l'b0；//根据定义的duty产生pwm信号
3.pll分频
在sopc builder中设计一个niosⅱ软核，处理器的频
率设定为100mhz，而系统的晶振频率为50mhz，所以这里需要一个pll倍频作用来满足niosⅱ软核对频率的需要，并为sdrom提供100mhz的时钟，还为niosⅱ和pwm等提供定时采样信号所需的时钟。
pll的设计使用quartusⅱ软件自带的lpm来直接实现
二、结束语
本设计通过对niosⅱ的软硬件调试以及板级仿真，实现了对温度的精确、实时控制，满足设计的初期要求，具有较强的实用性。
参考文献：
[1]翟尧杰.嵌入式pid神经网络调节器的研究[d].广东:广州大学,2010
[2]夏宇闻.verilog数字系统设计教程[m].北京:北京
航空航天大学出版社,2005
[作者简介]林辉（1982-），海南海口人，在读硕士研究生，专业：电路与系统，研究方向：数字电路设计与应用；刘显强（1986-），四川泸州人，在读硕士研究生，专业：电路与系统，研究方向：嵌入式系统。
