基于FPGA的智能仪表的设计与实现.pdfVIP

· 56 · 工业仪表与自动化装置 2010年第2期 基于FPGA 的智能仪表的设计与实现 黄 森 ，石红瑞 ，张 健 (1．东华大学信息科学与技术学院，上海 201620；2．泰安天然气公司，山东泰安271000) 摘要：介绍了用FPGA实现单芯片智能仪表的设计方案及其软硬件实现。采用Actel公司Fu- sion系列的AFS600，使用模糊 自整定PID控制策略，运用VerilogHDL语言编程实现数据的采集及 处理，同时实现LCD状态显示，并利用串口通信实现上位机监控。以温度为测试对象表明，在智能 仪表控制下，被控参数温度能够得到有效控制，同时监控设备能够实时反映变化过程。 关键词：智能仪表；Actel；现场可编程 门阵列(FPGA)；模糊 自整定PID 中图分类号：TP216 文献标志码 ：A 文章编号：1000—0682(2010)02—0056—04 DesignandimplementationofanintelligentinstrumentbasedonFPGA HUANG Sen’，SHIHongrui，ZHANG Jian (1．CollegeofInformationScienceTechnology，DonghuaUniversity，Shanghai201620，China； 2．TaianNaturalGasCompany，ShandongTaian27100，China) Abstract：A schemeofasingle—chipintelligentinstrumentbasedonthefieldprogrammablegate array(FPGA)wasdesigned．Thehardwareandsoftwareimplementationsofitweregiveninthispaper． TheActelFusionAFS600FPGA chipwasadapted，andfuzzyself—tuningPID controlstrategywasde- veloped．Theacquisition andprocessingoftheprocessvariableswereprogrammedwithVerilogHDL Meanwhile，aLCD screenwasutilizedforstatusdisplayandthecommunicationviaserialportwasused ofrmonitoringonthehostcomputer．Theintelligentinstrumentwasappliedonthecontroloftemperature process．Theexperimentresultsshowedthatthetemperaturewaseffectivelycontrolled，andthecontrol processwasmonitoredbytheuppercomputer． Keywords：intelligentinsturment；Actel；fieldprogrammablegatearray(FPGA)；fuzzyself—tuning PTD 统集成度、可靠性的最佳选择之一 。 0 引言 该文采用美国Actel公司推出的FusionStartKit 随着微电子与计算机技术的飞速发展及电子产 开发平台设计基于FPGA的智能仪表，采用模糊 自 品市场的迅速变化，设计与制造集成电路的任务已倾 整定 PID控制并设计与实现相关外设 ，形成完整的 向于独立设计专用集成电路 (ASIC)来完成 ¨j。FP． 智能仪表。 GA(FieldProrgammableGateArray)现场