电科1101-陈永-开题报告.docx

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1、毕业设计（论文）开题报告题目：基于FPGA的空调温度控制电路的设计系：电气信息学院专业：电子技术学生姓名：陈永学号：201101040118指导教师：陈意军年月日开题报告填写要求1 .开题报告含“文献综述”作为毕业设计论文辩论委员会对学生辩论资格审查的依据材料之一。此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计论文工作前期内完成，经指导教师签署意见及所在专业审查后生效。2 .开题报告内容必须用黑墨水笔工整书写或按此电子文档标准格式可从教务处网页上下载打印，禁止打印在其它纸上后剪贴，完成后应及时交给指导教师签署意见。3 .“文献综述”应按论文的格式成文，并直接书写或打印在本开题报告第一栏目内，学生写

2、文献综述的参考文献应不少于10篇不包括辞典、手册其中至少应包括1篇外文资料；对于重要的参考文献应附原件复印件，作为附件装订在开题报告的最后。4 .统一用A4纸，并装订单独成册，随毕业设计论文说明书等资料装入文件袋中。毕业设计论文开题报告1.文献综述：结合毕业设计论文课题情况，根据所查阅的文献资料,每人撰写2500字以上的文献综述，文后应列出所查阅的文献资料。文献综述1.引言温度和空气调节关系到人们的生活状况。传统空调器具有“开一关”调节模式。不仅噪音和温度波动大，往往不能给人们带来一个舒适的环境，而且开关时对空调压缩机有很大的损害。随着计算机技术、变频技术、智能控制技术的不断开展。人们摒弃了传

3、统定频定速空调器的那种固定的调节模式。开发出性能更为优良的变频变速空调器。世界空调的开展可分为四个阶段。首先是后风扇时代。典型特征是，功能仅限制于制冷制热，技术含量低；接下来是纯空调时代。这个时代的最显著标志是空调成为真正意义的空气调节器。不光调节空气的温度，对空气的舒适度也进行调节；随着各国政府对空调的能耗标准提出要求。空调进入了超空调时代，其显著特点是空调不仅仅是空调。还能满足节能环保的要求；在以网络信息代表的21世纪。作为家电产品的空调器也必将随之步入网络信息时代。为了最大限度地节约能耗，开辟新能源的利用2、温度控制技术2.1温度控制技术的概念在一定的控制系统中，首先将需要控制的被测参数

4、（如温度）由传感器转换成一定的信号后再与预先设定的值进行比拟，把比拟得到的差值信号经过一定规律的计算后得到相应的控制值，将控制值送给控制系统进行相应的控制，不停地进行上述工作，从而到达调节的目的。如果上述过程均由人工参与完成，那么该过程为手段控制，如果上述过程全部自动实现那么为自动控制过程。除了少数控制要求不高的领域还在运用手动控制外，现在温度控制系统均为自动控制系统。2.2温度控制技术的现状与应用针对各行各业中的温度控制对象，已经有了各种具体的温度控制方法。总体上来看,温度的控制方法按划分标准不同可分为不同温度控制方式。按操作途径分为两种：手动控温和自动控温；按调节原理分，主要有位式、PID

5、,模糊控制、PID加模糊控制等。对控温对象来说，调节手段采用调节负载电压或调节功率以实现温度控制。前者是调温调压方式，属于连续调节，调节结果容易实现能量平衡，但在调节过程中将对电网造成干扰；后者是调功方式，属于断续调节，调解过程中实现能量真正平衡，但对系统硬件、软件要求较高。而准确的测量和采用合理的温度控制方式是实现高精度温度控制的有效途径。温度控制的对象不同，我们需要设计不同的温度控制装置，即使有时候应用了相同的控制原理。而且不同的行业对温度的控制要求也各不相同，因此在具体实际设计温度控制装置时我们应该考虑实际需要。半导体制冷器件具有体积小、致冷速度快、可致冷温度低（多级串联使用时）、价格廉

6、价及使用方便等特点，再配合数字式温度传感器、单片机构成一个小型的温度检测和控制系统，可以得到广泛的应用。例如，在电子、医药及科研实验室的实验室装置方面：冷箱、电子低温测试装置、各种恒温、上下温实验室仪器；在日常生活方面：冷热饮水机、PC机芯片制冷等。针对大型罐的热容较大，在加温或降温过程中时间滞后较大的特点，可以采用分段PlD加经验预估的复合控制方法；在冷藏库优化温度控制中，可以采用断续PID调温方法；针对电厂主汽温控制可以应用神经PlD控制。大空间温度控制主要通过给需要控制温度空间内送相应温度流体来实现热交换到达控温目的。由于空间较大，采用加热器及传感器装置会增加系统本钱及体积，以及也不能保

7、证温度分布均匀，而往封闭空间送流体，只要控制好输送介质温度，空间内的温度要求是可以满足的。这种装置的应用特点是空间较大，相对封闭。在控制设备中，除温度传感器，A/D转换器，温度显示仪表，控制面板，P1.C,报警器和电加热这些常规温控装置外，还必须包括传输介质的循环系统及该系统的控制。在控制过程中，需要同时监测封闭空间温度和传输介质系统的温度。在具体实际中，采用冷却水-空气热交换方式的温控系统，已经到达0.04C的温控精度。采用气喷淋系统在较低的成败下，己经实现了超精密环境0.05C的温度控制精度。在航天领域中，热控制实际就是温度控制。在卫星系统中有些特殊部件对温度环境要求很高，它不仅要求温度均

8、匀，而且对其自身各局部的温度梯度也有严格的限制。这就要求采用高精度的控制方式实现对特殊部件的温度控制。卫星温度控制采用被动热控制技术和主动热控制技术。被动热控制技术通常选择具有一定热物理性能的结构材料、外表涂层、隔热材料、相变材料及热管等措施，合理安排星体外表与空间环境之间及星体内部仪器部件之间的热传递，使卫星各局部处于期望的温度范围内。其特点在于技术简单、运行可靠、工作寿命长及经济性能好。主动热控制技术的主动热控制器一般包括电加热器、控制器和温度传感器三个局部，构成闭环控制回路。主动热控制的特点在于可适时调节被控对象的热传递特性，对外部变化反响灵敏，温度调节精度高，但在寿命和可靠性方面受到限

9、制，质量和能耗也相应增加。在工业现场实际应用中，对线圈压型常根据经验用位式调节器来控制加热功率时间，由于压型机是感应加热电源，非线性特性严重，经常出现加热电源在加热过程中功率输出不稳定，造成加热线圈的整体加热温度不均匀现象，使线圈定型不准确，影响电机质量。为了解决这个问题可采用基于FUZZy调整的压型温度控制方法。该方法不仅对被控对象参数变化适应性强，在对象模拟结构发生较大变化时，也能获得较好的温度控制效果。采用FUZZy控制算法，可以得到精确的可控硅的出发信号，使得整个系统具有自动化程度高、可靠性高、控制精度高、宽范围的温度控制调节，实现了加热电源的功率调节，解决了电视线圈压型机加热源的加热

10、温度不均匀的校正和非线形补偿问题。如果温控控制区域较大，为了全面准确地测量并精确地控制空间内各部位的温度，可将空间分为不同温区，在不同的位置选择具有代表性的测温点，并采用多路温度控制系统平行地对空间内温度进行较为精确的控制。如果温度范围较大，可在不同温度阶段用不同的仪器进行测量与控制：例如在室温1500C的低、中温阶段，采用双钳铐热电偶与M900微机温控仪；在1500180()C的高温阶段，采用红外测温仪与XMZ数字显示仪，并用光学高温计定时进行人工监控。干式变压器温度控制器是随干式变压器而开展的温度控制器，它主要用于对干式变压器的保护，防止其绕组温度过高烧坏而损坏变压器。此外，它还具有综合测

11、温、显示功能，可显示三线绕组的温度，最高温度、整定温度、以及用户设定的门级温度等；能指示超温、超高温、故障状态；通过按键可更改门级温度等，通过远距离测量传送数据实现保护，随着计算机技术控制在这方面的应用，温度控制系统到达自动化、智能化，比过去单纯采用电子线路进行PID调节的控制效果要好得多。热物理性能、材料力学性能、磁力学性能、材料超导性能、光学物理性能及生物医药研制等的研究和测试领域需要低温恒温器作为进行低温实验的保障。低温恒温器能够为实验提供低温环境，同时能够屏蔽外界温度、空气及水汽等对实验的影响。现在在的低温恒温器主要采用低温液体作为冷源来满足实验所需要的低温要求，为了能够工作较长时间，

12、低温恒温器大多数采用了高真空多层绝热，设备多为不可拆结构或实验过程中部件间没有相对运动的结构。在光学实验中要求试样、入射角、反射角角度可调，因而要对传统的低温恒温设备中进行实际改调，以满足实验要求。2. 3温度控制系统的的优缺点对于各种不同的温度控制系统它存在着各种优缺点，把握好各个温控系统的特点是其更好的利用于所需要的工程中去。温度控制是工业生产及科研工作过程中经常遇到的问题。由于控制对象种类繁多，各自内在机理不同，所建数学模型存在一定局限性，且控制对象普遍具有时间常数大、纯滞后时间长、时变性较明显等特点。各种控制方法有着自己的优点，也同时存在缺乏。位式调节最为简单，但因没有真正稳定点，余差

13、大，多用于控制指标要求不高的场合。PID调节规律较成熟，具有超前、及时有力且可以消除余差等作用，但在大偏差时，容易出现积分饱和，控制时间过长参数整定也很困难，对象工况不同时PID参数应作相应调整才可以获得较高质量指标。模糊控制的优点是能够得到较好的动态响应特性，并且无需知道被控制对象的数学模型，适应性强，鲁棒性好。单纯的模糊控制对系统的动态品质不利，系统稳定性差。而且在恒温端的温度波动依然很大，且随着系统的物性参数的逐渐改变，会出现波动现象，难以控制在要求的精度范围内，所以常规的模糊控制所存在的主要问题是如何提高稳态精度。PlD加模糊控制能够改善系统动态品质，但需PlD参数进行整定，控制指标的

14、优劣取决于PlD参数的整定结果。3现场可编程FPGA现场可编程逻辑门阵列（英语：FieldProgrammableGateArray,FPGA）,是一个含有可编辑元件的半导体设备，可供使用者现场程序化的逻辑门阵列元件。3. 1FPGA的设计流程：下列图是基于EDA软件的FPGA/CP1.D开发流程框图，以下将分别介绍各设计模块的功能特点。对于目前流行的EDA工具软件，下列图的设计流程具有一般性。图1应用于FPGA的EDA开发流程FPGA是可编程器件，从而使得其的设计过程包括两个方面：硬件设计和软件设计。硬件设计是由FPGA芯片、输入输出接口、存储器以及相应的其他硬件，而软件设计就是运用Veri

15、lOgHD1.(VHD1.)语言写程序。FPGA是采用的自顶向下的设计方式，由最初的系统级到后面的二级单元，三级单元等设计。一般来说FPGA的设计流程分为下面几个局部。3. 11功能定义/器件选型在设计FPGA工程之前，就需要我们队系统功能的定义和模块进行划分，另外一点就是要根据工程的要求，选择最为适宜的设计方案和性价比拟高的器件。3.12 设计输入一般设计输入分为以下两种类型：(1) .图形输入图形输入通常包括原来图输入、状态图输入和波形图输入等方法。状态图输入方法就是根据电路的控制条件和不同的装换方式，用绘图的方法在EDA工具的状态图编辑器上绘出状态图，然后由EDA编译器和综合器将此状态变

16、化流程图形编译综合成电路网表。波形图输入方法那么是将待设计的电路看成是一个黑盒子，只需告诉EDA工具该黑盒子电路的输入和输出时序波形图，就能根据此完成黑盒子电路的设计。原理图输入方法是一种类似于传统电子设计方法的原理图编辑输入方式，即在EDA软件的图形编辑界面上能完成特定功能的电路原来图。原理图由逻辑器件和连接线构成，如与门、非门、或门、触发器以及含74系列器件功能的宏功能块，甚至还有一些类似与IP的功能块。其特点是输入比拟直观但效率低，不容易维护，不利于模块结构的重用、可移植性差，当芯片结构设计后，所以的原理图都等要改动。(2)硬件描述语言文本输入这种方式与传统的计算机软件语言编辑输入根本一致，就是将使用了某种硬件描述语言的电路设计文本，如VHD1.的源程序，进行编辑输入。其特点是设计与芯片工艺无关，可以方便