基于FPGA的可直接輸入阻值提供不同電阻

現(xiàn)在市場(chǎng)上的各種電阻和電阻箱有不足之處，不能滿足一些研發(fā)場(chǎng)所的要求，為了解決這一問(wèn)題，本文介紹一種基于FPGA的可直接輸入阻值提供不同電阻的設(shè)計(jì)方法。FPGA通過(guò)控制繼電器的吸合，從而確定與其并聯(lián)的電阻的接入與否，最后通過(guò)電阻的疊加得到不同阻值。介紹了該設(shè)計(jì)的工作原理及軟件設(shè)計(jì)思想，并有部分仿真結(jié)果。

這種設(shè)計(jì)使用8421編碼原則和硬件描述語(yǔ)言，減少了一些元器件的使用。相比于市場(chǎng)上的產(chǎn)品，其穩(wěn)定性更高，抗干擾性更強(qiáng)，體積也更小，同時(shí)，它的操作更簡(jiǎn)便，顯示更直觀。

0 引言

電阻幾乎是所有電路中必不可少的部分，常見(jiàn)的也有很多不同阻值的電阻，然而在一些電路中同一位置不同時(shí)刻還需要不同阻值，在一些精度要求不高的場(chǎng)合，可用滑動(dòng)變阻器來(lái)實(shí)現(xiàn)，但是我們不能確定其具體阻值。隨著技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，為了滿足教學(xué)研某些場(chǎng)合的需要，阻值確定并可調(diào)的電阻箱應(yīng)運(yùn)而生。電阻箱提供阻值的原理是通過(guò)電阻的串并聯(lián)得到的不同阻值，因而用到的電阻數(shù)量較多，精度也不夠高，而且還需要對(duì)所需電阻的每一位數(shù)選擇相應(yīng)的檔位，比較麻煩，也不夠直觀。而在一些生產(chǎn)應(yīng)用中(如產(chǎn)品校驗(yàn))需同時(shí)提供幾組不同電阻，且要重復(fù)提供(如做產(chǎn)品老化檢測(cè)實(shí)驗(yàn))，這就需要將該阻值記錄下來(lái)，而以前的電阻箱都不具備記憶功能，不能滿足要求。

本文介紹了用FPGA來(lái)實(shí)現(xiàn)控制電阻的提供，用軟件的方式來(lái)設(shè)計(jì)硬件，設(shè)計(jì)過(guò)程中可用有關(guān)軟件進(jìn)行各種仿真，同時(shí)整個(gè)系統(tǒng)可集成在一個(gè)芯片上，體積小、功耗低，可靠性高，又因?yàn)槠鋬?nèi)部有存儲(chǔ)單元，所以能夠滿足上述的“記憶”功能。

1 硬件電路

基于FPGA的可編程電阻系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)(如圖1所示)主要由以下幾個(gè)功能模塊組成：

1.1 主控制器FPGA

FPGA(本設(shè)計(jì)中選用的是CycloneII系列)控制中心是整個(gè)設(shè)計(jì)的核心，主要控制實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的鍵盤(pán)輸入進(jìn)行處理，并根據(jù)輸入的信息轉(zhuǎn)換成輸出數(shù)據(jù)，控制對(duì)應(yīng)的繼電器的吸合，從而得到不同的阻值。

以往可編程網(wǎng)絡(luò)的主控制器有采用數(shù)字電路控制的，也有采用單片機(jī)控制的，本電路采用FPGA控制。EPGA是近幾年來(lái)出現(xiàn)并被廣泛應(yīng)用的大規(guī)模集成電路器件，它的特點(diǎn)是直接面向用戶，具有極大的靈活性和通用性，使用方便，硬件測(cè)試和實(shí)現(xiàn)快捷，開(kāi)發(fā)效率高，成本低，上市時(shí)間短，技術(shù)維護(hù)簡(jiǎn)單，工作可靠性好等。因而用來(lái)設(shè)計(jì)可編程電阻其靈活性更好。