FPGA可编程电阻技术发展前途光明

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用FPGA实现控制电阻系统设计的方法，是用软件的方式设计硬件，并进行相应的仿真，整个系统集成在一个芯片上，体积小、功耗低、可靠性高，而且其内部又有存储单元，所以它是具有“记忆”功能。FPGA可编程电阻系统的硬件系统主要由：主控制器FPGA，键盘输入电路，继电器电阻网络，输出显示电路四个功能模块组成。下面是具体介绍。FPGA控制中心是整个设计的核心，主要控制实现对系统的键盘输入处理，并根据输入信息转换成输出数据，控制对应的继电器吸合，从而得到不同阻值。一般可编程网络主控制器由数字电路控制或单片机控制，本电路是采用FPGA控制的。近年来，EPGA被广泛应用在集成电路中，特点是直接面向用户，具有极大的灵活性和通用性。因此，用来设计可编程电阻的灵活性更好。

目前市场上主要生产FPGA产品的公司有Lattice、Xilinx、Altera。鉴于产品成本和通用性的考虑，本实验中采用CycloneII系列，它是第二代低成本的FPGA，独特性能体现在：NiosII嵌入式处理器支持，嵌入式18*18数字信号处理乘法器，中等容量的片内存储器(能够满足本设计的要求)中等速度的I/O引脚和存储器接口。如通过键盘输入一个预置值，如果输入的数值为545.7Ω ，输出的阻值大小就可以表示R=400+100+40+4+1+0.4+0.2+0.1。即只需将这些电阻需要接入，相应的继电器J1、J2、J3、J5、J7、J11、J13、J15要断开，其余的继电器则闭合，对应的二进制代码则为(0101 0100 0101 0111)B，通过此列可以看出用16个电阻就可以实现1500Ω以内的精度可达到0.1Ω的任何电阻，使用电阻数量小，通过程序来控制电阻的接入，体积更小，同时，维护起来也更加方便，如果需要大于1500Ω的电阻，同样可以根据此原理来增加电阻(如8000、4000、2000、1000等)，因为此设计中同时提供两个电阻，因而还要16个同样的电阻，原理同上(根据不同场合如要提供三组或三组以上的电阻只需相应增加即可)。

输出显示电路主要功能是实时显示对应的键盘输入电阻值的大小、当前工作的步数和预置时间。根据要求，本实验采用数码管来显示其阻值即可，能够满足要求，为了显示以上数据，每个阻值的显示至少需要九个数码管，其中五位用来显示当前阻值的大小，两位用来显示当前的工作步数，两位用来显示数据的工作时间，如果采用静态显示控制将会需要相当多的引脚端资源(9×2×8=144个)，为了减少对FPGA引脚资源的使用，本设计中采用扫描的方式来实现LED的动态显示。

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