基于FPGA模式的温度检测显示系统

基于FPGA模式的温度检测显示系统

陈喆雷斌

佛山市顺德区美的电热电器制造有限公司广东省佛山市528300

摘要：温度参数是我国传统工业研究新产品的重要考虑因素之一，这种重要性尤其体现在高精尖领域的行业上。掌握精准有效的温度监测与控制系统，对于提升新产品的整体性能、提高整个工业行业的科技水平具有重要意义。本研究基于现有的研究成果，将FPGA引入到温度检测系统进行研究，探讨使用了FPGA模式的温度检测显示系统如何发挥出更加强大的性能，从而寻求更稳定、更有效的温度检测显示系统。

关键词：FPGA；温度检测系统

前言：温度监测显示系统是指利用现代科学技术，使用智能型微型处理器装置对产品运行时的外界环境以及内部温度进行检测并控制，保证产品稳定发挥其性能，并在出现问题时及时反馈，甚至对问题进行自我修复的一整套系统。通俗来讲，也就是指产品的信息处理能力。我国温度检测显示系统目前仍存在着高耗能、低效率、自主能力弱等问题。

1.我国温度检测系统的发展历程

起步较晚、速度缓慢、是我国温度检测显示系统发展的最突出特点，这与我国的国情是息息相关的。建国以后到改革开放之前，我国基于五年计划的基本遵循，经济发展的重心主要集中在重工业上，而对于第三产业和自主芯片研发等却了解甚少。因此，我国的这类仪器大都依赖于进口，长期以来缺乏自主性。我国关于温度检测系统的发展起步是在改革开放以后。基于第三次科技革命在全球范围内的推进，再加上我国政府的重视、高校理工人才的输送以及国外人才的引进，我国的温度检测系统取得了较快发展。但由于我国在起点上落后于其他发达国家，很多产品的温度检测处理器仍然依赖于向国外进口，而我国自主研发的产品则在温度检测的及时性和温度管控的有效性等方面存在着明显的弱势。近年来，一些研究发现，FPGA的信息处理和数据分析性能很强，如果将其应用到温度检测系统中，产品的性能至少可以提高6倍。然而，由于该领域的研究才刚刚着手，技术经验等许多方面还不够成熟，因此仍是一个初步应用环节。由于温度检测对于一项高新技术产品而言，相当于产品心脏的重要地位，因此每一项新技术在温度检测系统中的应用既是大胆的也是谨慎的。大胆主要体现在一项新技术的成功应用将会大大提升一项产品的竞争力，将会形成回笼大量资金进而再投入科技研发的良性循环。而谨慎性主要体现在如果新技术的使用中出现了问题，则企业不仅要承受大量的损失风险，还会面临商誉受损的巨大压力。因此从发展进程上来看，我国的温度检测系统新技术的应用，仍然是在摸索中前进。

2.当前我国温度检测系统存在的问题

我国的温度检测显示系统发展至今，仍然存在着很多问题。首先是由于技术的不成熟，导致检测系统经常容易出现故障，难以稳定发挥作用。此外，系统数据反馈不迅速、不准确，导致出现的问题不能及时解决，而且难以掌握产品运行的实时温度情况。还有一点就是，我国所应用的大部分温度检测系统往往耗能较高。同样的时间内，落后的温度检测系统往往会消耗更多的能量，从而加大产品能耗，影响产品性能。现有温度检测系统简单的组件结构也是其容易出现问题的原因之一。由于组建结构简单，导致产品无法完成复杂的运算，很多高质量高等级的功能都受到限制。由于我国对于专利保护机制的不健全，导致很多不良商家为追求高额利润差，为产品配备大量伪冒低劣的温度检测系统，这种系统价格低廉，功能受限，且使用寿命很低，甚至在未达到使用寿命之时便会出现各种各样的故障。

3.我国在温度检测系统上的改进研究

针对以上问题，我国对于温度监测系统的改进措施也一直在持续进行着。一些研究机构和相关领域的专家将其他领域的研究方法引入到各具体行业的温度检测系统中，并在各行业的新技术研究方面取得了重大突破。一些研究专家以MATLAB为工具，提出了应用前向多层神经网络建立非线性映射热电偶的逆模型，使热电偶温度测量更加方便。此外，相关专家还设计了改进的光纤温度检测系统，提高了系统温度检测的稳定性和准确性。在此基础上，专家们还提出了一种基于虚拟仪器的温度显示系统，并对温度进行智能数据采集。该系统测量精度较高，维护更加方便。然而，截止到目前为止，国内大部分研究还是与特定的行业或产品有关，并不能从普遍性上解决我国温度检测和显示系统的问题。因此说，我国的温度监测显示上还存在着很大的改进空间。

4.基于FPGA的温度检测系统新技术应用

4.1FPGA的功能概述及在工业行业的应用

FPGA的设计功能强大之处不仅在于简单的芯片研究上，更在于我们能够利用FPGA的模式，来设计其他行业的产品，从而改进和提高其他产品的性能。与其他的模式相比，FPGA主要有以下性能：适用性更广，可以应用在很多行业的领域上；结构构造简化，提高了产品的美观效果；优化芯片体积和功能，提升了产品的整体竞争力。FPGA目前已经应用到了很多行业产品领域中。FPGA芯片在视频分割系统的结构中主要负责进行复杂数据的处理以及存储工作，因此处于中心位置。FPGA芯片还能起到总体控制的作用，保证系统的稳定运行。在数据延迟器和存储设计中，利用FPGA能够对SD卡相关数据进行读写，还可以依据具体算法的需求低FPGA芯片开展编程，更加依据实际情况的变化，实现读写操作的持续更新。这种模式之下只需要利用原有的芯片便可以实现对SD卡的有效控制，明显降低了系统的成本。在通信行业，在终端设备数量比较多的位置，FPGA的用量比较大，基站最适合使用FPGA，基站几乎每一块子板都需要使用FPGA芯片，而且型号比较高端，可以处理复杂的物理协议，实现逻辑控制。同时，由于基站的逻辑链路层，物理层的协议部分需要定期更新，也比较适合采用FPGA技术。目前，FPGA主要在通信行业的建设初期和中期应用，后期逐步被ASIC替代。工业领域主要采用规模较小的FPGA，满足灵活性的需求。

4.2应用FPGA模式对温度检测系统进行改进方案

相对于传统模式来说，FPGA有着超强的性能。将FPGA应用于温度检测系统，可以在很大程度上提升温度检测系统的稳定性与处理信息的能力。应用了FPGA的温度检测系统工作的主要原理是利用FPGA模式控制数字温度传感器的方法。使用FPGA作为中枢控制器,对控制温度传感器进行控制,从而完成测量数字温度读写和传送的功能。采用这种方法，实时温度数据将会被传感器随时记录并传输给计算机，计算机根据预设的方法库对温度进行控制调节，从而及时解决出现的问题，将产品运行时的温度控制在合理可控制的范围内。

4.3FPGA模式的温度检测系统的优点

FPGA在温度检测系统应用中的优势十分明显。其中最明显的优点体现在反馈问题相当及时上。使用FPGA对温度进行检测，可以缩短芯片传输的路径，提升数据的传输速度，从而能够将有效数据实时传送给计算机。此外还体现在预留处理方法库的丰富性上。当系统检测到温度出现异常反应时，就可以通过这个系统在方案库中迅速找到解决问题的方案，及时处理预测可能出现的问题。第三点优势就体现在FPGA对温度检测系统进行了性能上的优化，并且延长了使用寿命。应用了FPGA的温度检测显示系统，较传统的系统芯片有着较长的使用期限，因此可以减少产品更换的成本。

结语：我国的温度检测显示系统发展至今，追求整体性能的优化是日益追求的目标。将FPGA应用到产品的温度检测显示系统中，当温度出现不正常的情况时就可以得到及时反馈并解决，同时还能稳定产品运行时的温度，从而在整体上提升产品性能。

参考文献：

［1］吴磊.嵌入式实时在线初晶温度检测系统.轻金属.2012（08）．

［2］李业,张常年,赵法福,张文.基于嵌入式的铝电解质初晶温度检测系统的研究.中国会议.2010.81-84.