有“记忆”的FPGA可编程电阻系统设计

2014-10-09 09:58 来源:电子信息网 作者:娣雾儿

键盘输入电路

键盘输入电路主要体现在输出电阻值的设定,本设计采用4*4简易键盘输入即可满足要求,提供简单明了的数字键和功能键共16个键,包括:

数字输入键:数字键0~9,按下数字键,输入一个数字,就可在对应的数码管上显示。

功能键:电阻1”电阻2”本设计可以同时提供两组电阻,可以选择电阻1,也可以选择电阻2,提供一组电阻,也可以电阻1、电阻2同时选择提供两组电阻。

“存储:每输入完一个数字后按一下存储键,以便能够将几个数据存储下来,运行后将按数据存储的先后顺序及预置的时间工作,循环提供数据。

“运行:此键作为存储完数据后的启动键。

“停止:停止提供电阻。

“复位:可作为修改数据时用,按此键后可以使以前存储的数据都清零,然后重置一组数据。

继电器电阻网络

电阻网络原理图如图2所示,可以看出,开关闭合决定着对应电阻的接入与否,本设计采用8421编码原理控制各阻值。

电阻2

图2

本设计使用的电阻都是精密电阻,这里我们以提供电阻阻值在1500Ω以内的电阻为例来说明。此电阻网络采用串联方式,8421编码方式只要控制相应的继电器,将其对应的精密电阻短接就可以实现。以1500Ω以内电阻为例,只需16个电阻就可以满足要求。通过控制继电器J1J16的断开或闭合,其对应的电阻就会接入或断开,最后接入的电阻串联相加就得输出的电阻值。

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

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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FPGA 电阻

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