本文關(guān)鍵詞：基于FPGA自由感應(yīng)加熱智能控制技術(shù)研究

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【摘要】：當(dāng)今各國(guó)都提倡節(jié)能環(huán)保,并鼓勵(lì)對(duì)節(jié)能環(huán)保技術(shù)的研究與應(yīng)用。自由感應(yīng)加熱技術(shù)作為一種新型的加熱技術(shù),不僅能夠節(jié)能,而且又能環(huán)保,符合各國(guó)的發(fā)展理念。本文研究的課題是基于FPGA的自由感應(yīng)加熱智能控制技術(shù),在我國(guó)追求智能化、一體化的商業(yè)大環(huán)境下,該技術(shù)相較于傳統(tǒng)的自由感應(yīng)加熱技術(shù)更加高效可控,具有很強(qiáng)的應(yīng)用研究?jī)r(jià)值。本論文在深入研究自由感應(yīng)加熱技術(shù)的基礎(chǔ)上,結(jié)合FPGA高效的數(shù)據(jù)處理功能,設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了應(yīng)用于自由感應(yīng)加熱電磁爐的智能控制系統(tǒng)�？刂葡到y(tǒng)硬件電路主要包括自由感應(yīng)加熱主電路、數(shù)據(jù)采集電路、主控芯片工作電路、顯示電路以及其他外圍電路,其中主控芯片電路采用Altera公司的EP4CE15F17C8作為主控芯片,通過改變PWM波的占空比控制系統(tǒng)的輸出功率。本文設(shè)計(jì)的自由感應(yīng)加熱智能控制系統(tǒng)主要依據(jù)模塊化設(shè)計(jì)思想,把整個(gè)自由感應(yīng)加熱控制系統(tǒng)按功能需求分成負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)處理的數(shù)據(jù)處理模塊和負(fù)責(zé)控制外部器件的控制模塊。其中,數(shù)據(jù)處理模塊又分為負(fù)責(zé)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行FFT變換的FFT功能模塊、負(fù)責(zé)求幅值的求模運(yùn)算模塊以及負(fù)責(zé)確定諧振頻率的工作頻率計(jì)算模塊,最終實(shí)現(xiàn)對(duì)前端A/D傳輸過來(lái)的采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行FFT處理,得到反饋信號(hào)的諧振頻率;控制模塊包含8個(gè)子模塊,分別為負(fù)責(zé)時(shí)鐘分頻與倍頻的時(shí)鐘模塊、負(fù)責(zé)系統(tǒng)功率輸出的功率控制模塊、負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)采集并判斷的AD采樣模塊、負(fù)責(zé)存儲(chǔ)反饋信號(hào)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)緩存模塊、負(fù)責(zé)檢測(cè)有/無(wú)鍋具的檢鍋模塊、負(fù)責(zé)檔位選擇以及開/關(guān)機(jī)的按鍵模塊、負(fù)責(zé)風(fēng)扇和蜂鳴器驅(qū)動(dòng)的保護(hù)模塊、負(fù)責(zé)顯示系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的顯示模塊,最終生成相應(yīng)控制信號(hào)對(duì)整個(gè)硬件系統(tǒng)進(jìn)行智能控制。本論文設(shè)計(jì)的程序模塊在ModelSim中驗(yàn)證通過,整個(gè)智能控制系統(tǒng)程序被下載到FPGA板卡上進(jìn)行了實(shí)際測(cè)試,測(cè)試結(jié)果表明,本文設(shè)計(jì)的自由感應(yīng)加熱控制系統(tǒng)能夠穩(wěn)定安全的運(yùn)行,達(dá)到設(shè)計(jì)目標(biāo)。
【關(guān)鍵詞】：自由感應(yīng)加熱 智能控制 FPGA 快速傅里葉變換
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TM925.5
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 緒論11-19
• 1.1 課題的研究背景及意義11-12
• 1.2 自由感應(yīng)加熱電磁爐的國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r12-14
• 1.3 自由感應(yīng)加熱技術(shù)的簡(jiǎn)介14-15
• 1.4 FPGA技術(shù)的簡(jiǎn)介15-18
• 1.4.1 FPGA基本結(jié)構(gòu)15-17
• 1.4.2 FPGA未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)17-18
• 1.5 本論文的結(jié)構(gòu)安排18-19
• 第二章 硬件系統(tǒng)的原理分析及電路設(shè)計(jì)19-34
• 2.1 自由感應(yīng)加熱的原理分析19-23
• 2.1.1 自由感應(yīng)加熱的基本原理19-21
• 2.1.2 自由感應(yīng)加熱的趨膚效應(yīng)21-22
• 2.1.3 自由感應(yīng)加熱的基本實(shí)現(xiàn)方式22-23
• 2.2 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)23-24
• 2.3 主控芯片選型24-25
• 2.4 硬件電路設(shè)計(jì)25-33
• 2.4.1 數(shù)據(jù)采集電路25-28
• 2.4.1.1 異常狀態(tài)的數(shù)據(jù)采集26-27
• 2.4.1.2 負(fù)載檢測(cè)電路的數(shù)據(jù)采集27-28
• 2.4.2 FPGA電路28-31
• 2.4.2.1 FPGA引腳分配電路29-30
• 2.4.2.2 FPGA的時(shí)鐘電路30
• 2.4.2.3 FPGA的配置下載電路30-31
• 2.4.3 數(shù)碼管顯示電路31-32
• 2.4.4 電源電路32-33
• 2.5 本章小結(jié)33-34
• 第三章 數(shù)據(jù)處理模塊的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)34-46
• 3.1 快速傅里葉變換的原理34-35
• 3.2 快速傅里葉變換算法的選擇35-36
• 3.3 數(shù)據(jù)處理模塊的設(shè)計(jì)及仿真36-43
• 3.3.1 FFT功能模塊的設(shè)計(jì)及仿真37-41
• 3.3.1.1 FFT IP核的參數(shù)設(shè)置37-38
• 3.3.1.2 FFT IP核的I/O數(shù)據(jù)流結(jié)構(gòu)38
• 3.3.1.3 FFT IP核的引擎結(jié)構(gòu)38-39
• 3.3.1.4 FFT IP核的復(fù)數(shù)乘法器39
• 3.3.1.5 FFT功能模塊的設(shè)計(jì)及仿真39-41
• 3.3.2 求模運(yùn)算模塊的設(shè)計(jì)及仿真41-42
• 3.3.3 工作頻率計(jì)算模塊的設(shè)計(jì)及仿真42-43
• 3.4 數(shù)據(jù)處理模塊的整體實(shí)現(xiàn)43-45
• 3.5 本章小結(jié)45-46
• 第四章 基于FPGA的模塊化設(shè)計(jì)46-65
• 4.1 FPGA開發(fā)流程46-49
• 4.2 FPGA設(shè)計(jì)工具-QUARTUS II49-50
• 4.3 FPGA設(shè)計(jì)原則50-51
• 4.4 控制模塊的設(shè)計(jì)51-62
• 4.4.1 時(shí)鐘模塊51-53
• 4.4.2 功率控制模塊53-55
• 4.4.3 AD采樣模塊55-56
• 4.4.4 數(shù)據(jù)緩存模塊56-57
• 4.4.5 顯示模塊57-59
• 4.4.6 檢鍋模塊59-60
• 4.4.7 保護(hù)模塊60-61
• 4.4.8 按鍵模塊61-62
• 4.5 控制模塊的整體實(shí)現(xiàn)62-64
• 4.6 本章小結(jié)64-65
• 第五章 基于MODELSIM的功能仿真及測(cè)試結(jié)果65-76
• 5.1 FPGA仿真工具-MODELSIM65-67
• 5.2 控制模塊的仿真67-74
• 5.2.1 時(shí)鐘模塊的仿真68-69
• 5.2.2 功率控制模塊的仿真69-70
• 5.2.3 AD采樣模塊的仿真70-71
• 5.2.4 數(shù)據(jù)緩存模塊的仿真71-72
• 5.2.5 顯示模塊的仿真72
• 5.2.6 檢鍋模塊的仿真72-73
• 5.2.7 保護(hù)模塊的仿真73-74
• 5.2.8 按鍵模塊的仿真74
• 5.3 測(cè)試結(jié)果74-75
• 5.3.1 鍋具檢測(cè)結(jié)果74-75
• 5.3.2 功率測(cè)試結(jié)果75
• 5.4 本章小結(jié)75-76
• 第六章 全文總結(jié)及展望76-78
• 6.1 全文總結(jié)76-77
• 6.2 展望77-78
• 致謝78-79
• 參考文獻(xiàn)79-81
• 附錄81-82

【相似文獻(xiàn)】

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