测控技能自古以来便是人类日子和出产的重要组成部分。跟着科技的开展，测控技能已进入了全新的年代。近年来。电子技能的快速开展，使得计算机广泛用于自动检测和自动操控体系中，致使电压、电流、温度等的监测越来越重要，现在运用数字体系处理模仿信号的状况也越来越多，但数字体系所处理的信号都是不接连的数字信号，而待测的电压、电流、温度等都是模仿量，这就需求将监测到的模仿信号转化成数字信号，终究由体系进行处理。Actel公司出产的新式FPGAFusion系列处理了数／模转化及上电不行运转等一系列难题。Actel公司宣告推出全新的Fusion交融技能，为处理混合式信号的计划带来真实可编程功用的簇新技能。交融技能率先将混合信号的模仿功用、FLASH内存和FPGA结构集成于单片可编程体系芯片中。交融技能将可编程逻辑的优势带进运用领域中，而这些运用领域直至现在只能选用分立模仿元件和混合信号ASIC供货商供给的器材。与此同时，当交融技能与Actel的ARM7和以8051为根底的软MCU内核共用时，可作为终极的软处理器渠道。这项新技能能发挥Actel以FLASH为根底FPGA的共同优势，包含高绝缘性、三井结构和支撑高压晶体管的才能，以满意混合信号体系规划的严格要求。
1计划挑选
该体系若依据要求可有多种完结计划。
计划一该计划是传统的一位式模仿操控计划。选用模仿电路，用电位器设定给定值，当反响的温度值与设定值比较后，决议加热或不回热。但它使体系受环境的影响大，不能完结杂乱的操控算法，不能用数码显现，不能用键盘设定。
计划二该计划是传统的二位式模仿操控计划。其基本思想与计划一相同，但因为选用上、下限比较电路，所以操控精度进步。这种办法仍是模仿操控方法，因而也不能完结杂乱的操控算法，而使操控精度做得较高，此外仍不能用数码显现和键盘设定。
计划三该计划选用CortexM1FPGA体系来完结。体系硬件用单芯片完结多方面功用，软件编程灵敏，自由度大，可用软件编程完结各种操控算法和逻辑操控，还可完结数码显现和键盘设定等多种功用，体系电路框图如图1所示。
计划一和计划二是传统的模仿操控方法，而模仿操控体系难以完结杂乱的操控规则，操控计划的修正也较费事。计划三是选用以CortexM1为操控中心的操控体系，特别对温度操控，它能到达模仿操控达不到的操控作用，且可完结显现、键盘设定等多种功用，又易于扩展，大大进步了体系的智能化，也使得体系所测成果精度大大进步。故挑选计划三。
2器材介绍
该体系选用的处理器核为32位ARMCortexM1，它是ARM与Actel合作开发，是首个专门针对FPGA运用而规划的ARM处理器。CortexM1处理器的运转速度高达68MHz，可用4353个逻辑单元（TIles）来完结。CortexM1处理器选用三级流水线结构，其指令集运用了经典的Thumb-2指令会集一个子集，所以无需更改，即可运用现有的Thumb代码。装备的CortexM1处理器能够衔接到先进高性能总线（AHB）上，使得规划工程师能够构建自己的子体系，并能容易增加外设功用。
2．1数据收集部分
传感器部分既可选用热敏电阻，也可选用集成的温度传感器。因为热敏电阻的精度、重复性、可靠性都比较差，为了合作开发板的需求，在此选用晶体管作为温度传感器。体系温度检测数据收集部分原理如图2所示。
这儿温度传感器选用的是晶体管2N3904，它是双极型晶体管，在运用中要依照图2所示，将其集电极与基极衔接起来运用。晶体管的温度将会影响PN结上电流与电压的联系，这是Fusion器材能够完结温度监控的理论根底。送到A／D转化器的电压VADC由下面的公式能够得出：
式中：n为晶体管的抱负系数。规划中，2N3904的n=1．008，近似取1。C为模块中ADC的扩大倍数，C=12．5；I，i为模块中用到的两个电流源，I=100μA，i=1OμA；k为波尔兹曼常量，k=1．3806×10-23J／K；q为质子的电量，q=1．602×10-19C，正因为选用的q，所以ADC测得温度值单位为开尔文（Kelvin）；T为体系要丈量的温度，此处为传感器所丈量温度。
2．2键盘操控和操控电路
因为体系在运转时能够与PC通讯，故可直接运用PC机设定上、下限温度值，不需求额定规划键盘电路。可是因为条件有限，关于加热和冷却体系可选用简略的模仿方法完结，经过体系给定信号驱动继电器电路，完结加热和冷却作用，而且在超出规模后进行报警。
2．3数字显现
该体系选用较先进的液晶显现屏对成果进行显现，形象直观。这儿选用的是有机电致发光器材（OrganicLightEmitTIngDevice。OLED）SSD1303T6。OLED相关于液晶显现器LCD来说，其主要优势在于驱动电压低，功耗小，自动发光，平板超薄，呼应速度快，工艺相对简略等。SSD1303是晶门公司选用TAB封装的单色OLED模组。这种根据CMOS工艺的驱动%&&&&&%集成了行、列驱动器、操控器和SRAM，可支撑的最大分辨率为132×64，能够显现4色区域色，并可编程完结256灰度．可完结水平翻滚显现。SSD1303供给有6800，8080，SPI等用于与微处理器（MCU）进行通讯的显现接口形式。该规划中选用SPI接口进行通讯。因为OLED操控芯片中未包含字库，这儿自行规划了字库，选用8×8点阵显现。字库规划典范如图3所示，其为字符“C”的字库模型。
该规划中所需字符比较简略，依照需求自行规划了字符“O～9”，“．”，“：”，“T”。因为字库较小，选用数组方法寄存数据。如下程序所示。
{0x00，0x00，0x00，0x00，0xff，0x00，0x00，0x00}，／／［1］
{0x00，0x00，0xf1，0x91，0x91，0x8f，0x00，0x00}，／／［2］
{0x00，0x00，0x91，0x91，0x91，0xff，0x00，0x00}，／／［3］
{0x00，0x00，0x1f，0x10，0x10，0xff，0x00，0x00}，／／［4］
{0x00，0x00，0x9f，0x91，0x91，0xf1，0x00，0x00}，／／［5］
{0x00，0x00，0xff，0x91，0x91，0xf1，0x00，0x00}，／／［6］
{0x00，0x00，0x01，0x01，0x01，0xff，0x00，0x00}，／／［7］
{0x00，0x00，0xff，0x91，0x91，0xff，0x00，0x00}，／／［8］
{0x00，0x00，0x8f，0x89，0x89，0xff，0x00，0x00}．／／［9］
{0x04，0x02，0x82，0xfe，0x82，0x02，0x04．0x00}，／／T［10］
{0x00，0x60，0x60，0x00，0x00，0x00，0x00，0x00}，／／。［11］
{0x00，0x6c，0x6c，0x00，0x00，0x00．0x00．0x00}，／／：［12］
}；
3体系规划
这儿规划的温度测控体系选用Actel公司的SoPC处理计划，它根据嵌入式软核CortexM1核，在性能上CortexM1可满意当时大部分嵌入式产品的规划。该体系的主电路选用Actel公司供给的Fusion系列FPGA，完结温度操控，因为加热和制冷部分条件的约束，只选用模仿方法。电路可完结温度显现，设置上、下限温度，超出规模报警以及与PC机通讯的功用。体系丈量精度和操控精度均杰出。
3．1硬件规划原理
体系的硬件渠道大致可分为以下几个功用模块：模仿输入模块、微处理器及其外围模块、UART模块、时钟发生模块、PWM模块。这些功用模块都由Actel公司供给的知识产权核（IP核）组成。在Coreconsole中，将各个模块装备，经过模块的总线接口与体系总线AHB，APB互联。终究的成果如图4所示。其间，右上角的信号衔接为衔接到顶层模块的信号。
如图4所示，其间CortexM1为微处理器核，担任处理收集到数据，并发生相应的操控信号给外围操控电路；CoreAHBNvm为操控FLASH的软核，使体系上电即可运转，掉电不丢掉；CoreAI为模仿输入模块，担任将外围收集的模仿信号数据转化为数字信号。交由处理器处理；Coreu-ARTapb为串口通行核，担任将处理的数据经过串口发送给PC，使其能实时交互和操控；Core-GPIO和CoreGPlO_01两个核为通用I／O核，别离担任OLED的数据通讯和外围操控信号的输出。
体系的外围温度超越上限报警和加热模仿的电路如图5所示。
3．2软件规划部分
体系主要功用是将体系收集到的模仿信号经过硬件转化成数字信号，将监测到的数据经过UART发送到PC的超级终端加以显现出来；而且可在体系运转初始阶段设置温度的上、下限值，在超出温度规模时报警，且发生相应的操控信号进行加热或许冷却。各个模块的运转由微处理器CortexM1进行和谐。体系不断监测模仿输入端，假如模仿输入有改变，就进行A／D转化，并将转化后的成果发送给CortexM1；CortexM1再将接收到的成果在规则时间内经过UART发送到PC的超级终端显现和在体系配接的OLED屏上彩色显现。
该规划的体系运用软件是在Actel公司的SoftConsole开发渠道上完结的。因为程序比较杂乱，能够分为几个子程序，详细包含：对CoreUART，CoreAI，LED屏等的初始化装备，以及主要功用中CortexM1．c主程序的完结。体系流程图如图6所示。
4结语
经实践调试与运转，超级终端上得到了监测到的温度值，而且能完结温度超出规模时报警和正常操控下完结加热和冷却的作用。该规划能实时丈量并显现温度值，且精度高，反响快，到达了预期规划方针。
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