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摘要：当前国家经济水平增加迅猛,人民生活水平持续提升,全国用铝量屡革新高,生产量也急剧增加。炼铝目前主要采取的是预焙槽炼铝,这种方式电能很大一部分转化成了热能,使铝电解液的温度维持在一个很高的值。一般只要保证铝电解液温度略高于初晶温度,电解铝就可以正常安全地进行,由此通过降低铝电解液温度可以节省大量的能源消耗,作用重大。目前检测铝电解槽的电解液温度集中于采取离线检测方式,这种方式不能实时反映电解液的初晶温度,对于工厂的实时生产制约帮助有限。为了满足实时性生产的需要,设计了一种嵌入式在线初晶温度检测系统。该系统通过热电偶实时的采集电解槽中电解液的温度,温度信号经过热电偶的转换之后变为毫伏级的模拟低电压信号。经过差分输入的放大电路与滤波电路后,电压信号变化范围变为0-2.5V,此电压信号经过A/D转换电路后变为数字信号送入数据采集板上的FPGA中进行存储。嵌入式制约器将暂存于FPGA的FIFO中的数据读入内存,通过查热电偶分度表的方式得到对应的温度值,然后绘制出步冷曲线求出初晶温度。本论文重点是探讨嵌入式初晶温度检测系统中数据如何采集、存储以及数据如何在FPGA与嵌入式系统之间交换,主要完成的工作有：(1)设计嵌入式数据采集与制约系统整体案例。(2)数据采集板电路设计,包括前端模拟放大电路设计、滤波调理电路设计、ADC电路设计以及FPGA数据采集电路设计。(3)FPGA程序设计,程序划分为多个模块,包括AD制约模块、数据采集存储模块、数据读取制约模块以及采集板上的继电器、LED灯等的逻辑制约模块。关键词：数据采集论文FPGA论文FIFO论文嵌入式系统论文
摘要4-5
Abstract5-9
1 绪论9-13
1.1 课题探讨背景及作用9-10
1.2 国内外探讨近况10-11
1.3 本论文的探讨内容及章节安排11-13
2 嵌入式系统设计案例及相关技术探讨13-24
2.1 铝电解初晶温度测量原理13-14
2.2 嵌入式技术14-18
2.2.1 嵌入式系统的基本概念14
2.2.2 嵌入式技术的进展经历14-15
2.2.3 嵌入式系统的组成15-16
2.2.4 嵌入式系统的选型16-18
2.3 FPGA技术18-22
2.3.1 FPGA技术介绍18-19
2.3.2 FPGA设计流程19-21
2.3.3 Verilog HDL介绍21-22
2.4 系统总体设计案例22-24
3 系统硬件电路设计24-43
3.1 热电偶测温电路设计24-26
3.2 数据采集板电路设计26-38
3.2.1 模拟放大电路设计26-31
3.2.2 滤波调理电路设计31-32
3.2.3 A/D转换电路设计32-35
3.2.4 FPGA电路设计35-38
3.3 嵌入式制约板电路38-43
4 FPGA数据采集与数据交换设计43-54
4.1 FPGA总体架构设计43
4.2 FPGA顶层制约模块设计43-46
4.3 ADS1278制约模块设计46-49
4.4 数据读写模块与FIFO设计49-54
5 测试与浅析54-57
5.1 数据采集板放大电路测试54-55
5.2 FPGA程序正确性验证55-57
6 结论57-58