基于 FPGA 的室内智能湿度节制系统设想 【摘 要】FPGA 具有系统布局和逻辑单位矫捷、集成度高、编程矫捷等特 点, 是设想智能节制系统的首选手艺。 通过 FPGA 芯片节制并进行了湿度传感器 电模块、功率驱动电模块、湿度报警电模块等模块的设想。按照节制系统 软件流程图进行软件设想。 实践证明,该系统能从动检测室内湿度并进行湿度调 节,具有布局简单、操做便利、不变性好等长处。 【环节词】传感器;FPGA;湿度;节制系统 引言 湿度取人类的和社会勾当亲近相关。 正在工农业出产、 景象形象、 环保、 国防、 科研、航天等部分,经常需要对湿度进行丈量及节制。但正在常规的参数 中,湿度是较难精确丈量的一个参数。丈量湿度要比丈量温度复杂得多,温度是 个的被测参数,而湿度却受其它参数影响,如温度、大气压等[1][2]。常规 湿度丈量方式,如干湿球度计、毛发湿度计等,一方面其丈量的湿度误差较大, 另一方面湿度的校准也存正在坚苦。此外,常规湿度丈量方式无法无效地对湿度进 行调理。 针对这一问题,博马娱乐, 本文操纵 FPGA 芯片设想了一种室内智能湿度节制系统, 用于检测室内湿度并进行湿度调理。 1.智能节制系统工做道理 智能节制系统由如图 2 所示,采用 Altera 公司 Cyclone 系列的 EP1C3T144 芯片做为从控芯片。 起首通过键盘输入设定的湿度值,再操纵湿度检测电检测 室内空气湿度。当室内空气湿度小于 45%RH 时,湿度报警模块报警,节制系统 从动启动蒸汽机,添加空气的水蒸气,以达到添加湿度的目标;当室内空气湿度 大于 65%RH 时,湿度报警模块报警,节制系统从动启动抽风机,削减空气的水 蒸气,以达到减小湿度的目标;当湿度处于 45%RH 和 65%RH 之间时,湿度报 警模块封闭,空气湿度连结正在抱负的形态[3]。室内湿度数据由 LCD 显示,系统 中各电模块的工做电压由电源电压转换模块供给。 图 1 智能湿度节制系统布局图 2.智能湿度节制系统次要功能模块设想 2.2.1 FPGA 从控电芯片 从控电芯片采用 Altera 公司 Cyclone 系列的 EP1C3T144 芯片。 EP1C3T144 是 Altera 公司出产的 Cyclone I 代、内核电压为 1.5V,I/O 工做电压为 3.3V,内 部有 2910 个 LE,13 个 M4K RAM。芯片 IO 端口数适量,价钱相对比力廉价, 施行速度快,能满脚设想要求。 2.2.2 湿度检测电模块 气体的相对湿度,正在很大程度受温度影响。SHT71 型温湿度传感器能间接 取 A/D 转换器毗连,具有响应敏捷、抗干扰能力强、性价比高档长处。SHT71 的供电电压为 3.3V,电源引脚(VDD 取 GND)之间可用去耦电容进行噪声信号 滤波。 为弥补湿度传感器 SHT71 的非线)对湿度数据进行修 正[4]: (1-1) 公式(1-1)中,暗示传感器相对湿度输出值(约为 90~3400) ,按照丈量分 辨率查得相对应的批改系数,取, , ,SHT71 默认丈量分辩率为 12bit (温度) 、 8bit (湿度) 。 因为现实温度取测试参考温度 25℃显著分歧, 湿度信号需要温度弥补,采 用公式(1-2)进行温度弥补。 (1-2) 公式(1-2)中暗示丈量时现实温度,按照丈量分辩率查得相对应的批改系 数,取, 。 2.2.3 功率驱动电模块 室内湿度节制是通过功率驱动电来驱动抽风机和蒸汽机来实现的。因为 FPGA 间接输出的负载能力很是低,故需要驱动电来节制抽风机和蒸汽机。其 中 RL 为负载(抽风机或蒸汽机) 。图 4 为经光耦隔离的双向晶闸管输出驱动电 ,当 FPGA 输出信号 Cs_from_FPGA 为高电平“1”时,经反相器 U4 变为低电 平,光耦二极管导通,使光敏晶闸管导通,导通电流再触发双向晶闸管导通,从 而驱动负载 RL。 图 2 功率驱动电图 2.2.4 湿度报警电模块 如图 5 所示,通过 FPGA 芯片节制 SIGNAL 端信号实现对湿度报警模块的 节制。当湿度高于 65%RH 或低于 45%RH 时,SIGNAL 端输入高电平,电流经 Q2 放大,使蜂鸣器报警;当湿度介于 45%RH 和 65%RH 之间时,SIGNAL 端输 入低电平,蜂鸣器遏制报警。 图 3 湿度报警模块电图 3.智能节制系统法式设想 起首,FPGA 进行复位、设置装备摆设和初始化,接着初始化 LCD 显示模块,由键 盘输入设定的湿度数据。挪用湿度检测电采集法式进行湿度数据采集,颠末数 据转换法式,将十六进制转换成十进制并通过 LCD 显示模块进行显示,通过采 集的湿度数据取设定的湿度数据进行比力, 若采集的湿度数据大于或小于设定的 湿度数据范畴, 则湿度报警电报警,功率驱动电驱动抽风机或蒸汽机进行湿 度调理; 不然湿度报警电封闭。 最初, 从头进行新一轮的湿度数据采集及处置。 4.结语 本文以 FPGA 芯片为从控单位, 设想了一种室内智能湿度节制系统。 以 FPGA 芯片为节制核心,设想了湿度传感器电模块、功率驱动电模块、湿度报警电 模块等从控电模块。 通过节制系统软件流程图进行了软件设想。实践证明该 系统具有布局简单、不变性好、操做便利等长处。 参考文献: [1]章彬宏.基于 CPLD 的数字湿度计设想[J].现代电子手艺, 2004 (19) : 93-94. [2]潘灏, 洪琪.基于 VHDL 的数字湿度计研究[J].电子手艺, 2013 (2) : 22-23. [3]谢正在永.空气湿度取健康[J].科技潮,1999(9) :41. [4]彭介华.电子手艺课程设想指点[M].:高档教育出书社,1997. 。

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