基于FPGA的冷藏车空调控制系统的研究与设计

发布时间：2017-06-21 13:04

  本文关键词：基于FPGA的冷藏车空调控制系统的研究与设计，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着科学技术的飞速进步,人生人们生活质量得到了极大的提高,消费者对于食品、药品的关注重点已经从供应量转变到其质量和安全方面上来。冷链运输成为保障品、药品质量的重要方法,而冷链运输中冷藏车车厢温度的控制又成为冷链运输的关键问题之一。因此实现运输过程中对冷藏车车厢温度的实时监控和自动调节对保证食品、药品安全,减少运输过程中的损耗有着重要意义。本文采用FPGA技术和自顶向下的设计理念,在一片FPGA芯片中嵌入NiosII软核处理器、JTAG下载控制、SDRAM控制器、Flash控制器、PIO接口、温度采集控制器、显示控制器等模块。基于SOPC技术设计开发了一种冷藏车空调控制系统,实现了冷藏车车厢温度的实时监测、工作模式设定、故障自动检测,并能够将相关数据、工作模式以及故障代码等进行显示。本研究的主要研究内容及结果如下:(1)根据厂家给出的系统功能和相关控制参数要求确定控制系统总体设计方案,合理选取FPGA芯片、FLAH芯片、SDRAM芯片、显示器和温度传感器等主要器件。(2)采用E_Play-SOPC EP4CE40开发板为硬件开发平台,对整个系统进行了硬件设计:温度采集、终端显示、控制面板输入、负载隔离与驱动等电路。(3)利用QuartusII开发工具,,对NiosII软核CPU、SDRAM存储器、FLASH控制器、JTAG控制器、显示控制器、温度数据采集接口等模块进行了硬件配置。(4)完成了系统软件设计。利用NiosII IDE9.0软件开发工具,结合C/C++语言,开发出满足系统工艺要求的控制程序,完成模块控制程序的编辑与编译,并将其下载到硬件系统进行了模拟调试。(5)调试结果表明,该控制器满足系统工艺要求,实现了厂家要求的全部功能,在循环-监测工作模式和连续工作模式两种工作模式下,均能满足温度控制范围,此外还实现了高速锁定,智能除霜、手动除霜和显示等功能。(6)本文以FPGA为载体设计的冷藏车空调控制系统,具有片上可编程特性、可移植性强、设计周期短、灵活度高、可靠性强等特点。
【关键词】：FPGA 冷藏车 空调控制器 Nios II Quartus II
【学位授予单位】：中原工学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U463.851;TN791;TP273
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1.绪论9-14
• 1.1 课题研究的背景与意义9-11
• 1.2 国内外研究现状11-12
• 1.3 课题主要研究内容12-14
• 2.系统总体方案设计14-17
• 2.1 系统功能及参数14
• 2.2 系统总体设计14-16
• 2.3 本章小结16-17
• 3.器件选型与单元电路设计17-26
• 3.1 系统主控FPGA芯片17
• 3.2 温度采集模块硬件设计17-19
• 3.3 JTAG接口和配置芯片19
• 3.4 SDRAM与FLASH19-21
• 3.5 显示模块硬件设计21-22
• 3.6 控制面板硬件设计22-23
• 3.7 信号隔离与继电控制电路设计23-24
• 3.8 其他硬件电路的设计24-25
• 3.8.1 电源模块硬件设计24-25
• 3.8.2 系统复位电路设计25
• 3.9 本章小结25-26
• 4.硬件系统的开发与设计26-31
• 4.1 开发工具介绍26-27
• 4.1.1 QuartusII介绍26
• 4.1.2 SOPC Builder介绍26-27
• 4.2 NiosII硬件系统主要构成27
• 4.3 NiosII硬件系统设计27-30
• 4.3.1 NiosII系统硬件配置27-30
• 4.3.2 温度采集控制器设计30
• 4.3.3 时钟模块的设计30
• 4.4 本章小结30-31
• 5.系统软件设计与模拟调试31-49
• 5.1 NiosII IDE介绍31-32
• 5.2 系统软件设计32-42
• 5.2.1 主控模块软件设计32-33
• 5.2.2 功能设定模块软件设计33-34
• 5.2.3 启动模块软件设计34-35
• 5.2.4 温度采集模块软件设计35-39
• 5.2.5 制冷模块、制热模块、融霜模块软件设计39-40
• 5.2.6 显示模块软件设计40-42
• 5.2.7 关机模块软件设计42
• 5.2.8 系统总体控制流程42
• 5.3 系统模拟调试42-47
• 5.3.1 模拟调试结果44-47
• 5.4 本章小结47-49
• 6.总结与展望49-50
• 参考文献50-53
• 附录：硕士研究生学习期间发表论文53-54
• 致谢54

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