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用FPGA實(shí)現(xiàn)控制電阻系統(tǒng)設(shè)計(jì)的方法，是用軟件的方式設(shè)計(jì)硬件，并進(jìn)行相應(yīng)的仿真，整個(gè)系統(tǒng)集成在一個(gè)芯片上，體積小、功耗低、可靠性高，而且其內(nèi)部又有存儲(chǔ)單元，所以它是具有“記憶”功能。FPGA可編程電阻系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)主要由：主控制器FPGA，鍵盤(pán)輸入電路，繼電器電阻網(wǎng)絡(luò)，輸出顯示電路四個(gè)功能模塊組成。下面是具體介紹。FPGA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)輸入處理，并根據(jù)輸入信息轉(zhuǎn)換成輸出數(shù)據(jù)，控制對(duì)應(yīng)的繼電器吸合，從而得到不同阻值。一般可編程網(wǎng)絡(luò)主控制器由數(shù)字電路控制或單片機(jī)控制，本電路是采用FPGA控制的。近年來(lái)，EPGA被廣泛應(yīng)用在集成電路中，特點(diǎn)是直接面向用戶(hù)，具有極大的靈活性和通用性。因此，用來(lái)設(shè)計(jì)可編程電阻的靈活性更好。

目前市場(chǎng)上主要生產(chǎn)FPGA產(chǎn)品的公司有Lattice、Xilinx、Altera。鑒于產(chǎn)品成本和通用性的考慮，本實(shí)驗(yàn)中采用CycloneII系列，它是第二代低成本的FPGA，獨(dú)特性能體現(xiàn)在：NiosII嵌入式處理器支持，嵌入式18*18數(shù)字信號(hào)處理乘法器，中等容量的片內(nèi)存儲(chǔ)器(能夠滿足本設(shè)計(jì)的要求)中等速度的I/O引腳和存儲(chǔ)器接口。如通過(guò)鍵盤(pán)輸入一個(gè)預(yù)置值，如果輸入的數(shù)值為545.7Ω ，輸出的阻值大小就可以表示R=400+100+40+4+1+0.4+0.2+0.1。即只需將這些電阻需要接入，相應(yīng)的繼電器J1、J2、J3、J5、J7、J11、J13、J15要斷開(kāi)，其余的繼電器則閉合，對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制代碼則為(0101 0100 0101 0111)B，通過(guò)此列可以看出用16個(gè)電阻就可以實(shí)現(xiàn)1500Ω以?xún)?nèi)的精度可達(dá)到0.1Ω的任何電阻，使用電阻數(shù)量小，通過(guò)程序來(lái)控制電阻的接入，體積更小，同時(shí)，維護(hù)起來(lái)也更加方便，如果需要大于1500Ω的電阻，同樣可以根據(jù)此原理來(lái)增加電阻(如8000、4000、2000、1000等)，因?yàn)榇嗽O(shè)計(jì)中同時(shí)提供兩個(gè)電阻，因而還要16個(gè)同樣的電阻，原理同上(根據(jù)不同場(chǎng)合如要提供三組或三組以上的電阻只需相應(yīng)增加即可)。

輸出顯示電路主要功能是實(shí)時(shí)顯示對(duì)應(yīng)的鍵盤(pán)輸入電阻值的大小、當(dāng)前工作的步數(shù)和預(yù)置時(shí)間。根據(jù)要求，本實(shí)驗(yàn)采用數(shù)碼管來(lái)顯示其阻值即可，能夠滿足要求，為了顯示以上數(shù)據(jù)，每個(gè)阻值的顯示至少需要九個(gè)數(shù)碼管，其中五位用來(lái)顯示當(dāng)前阻值的大小，兩位用來(lái)顯示當(dāng)前的工作步數(shù)，兩位用來(lái)顯示數(shù)據(jù)的工作時(shí)間，如果采用靜態(tài)顯示控制將會(huì)需要相當(dāng)多的引腳端資源(9×2×8=144個(gè))，為了減少對(duì)FPGA引腳資源的使用，本設(shè)計(jì)中采用掃描的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)LED的動(dòng)態(tài)顯示。

教學(xué)設(shè)備同樣有FPGA實(shí)訓(xùn)設(shè)備，比如實(shí)驗(yàn)箱等等。

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