基于CPLD的低功耗爆炸場(chǎng)溫度測(cè)試系統(tǒng)

摘要：為了測(cè)量爆炸場(chǎng)等惡劣環(huán)境下溫度的動(dòng)態(tài)變化，分析炸藥或相關(guān)彈藥的爆炸參數(shù)，設(shè)計(jì)了基于CPLD的低功耗溫度存儲(chǔ)式測(cè)試系統(tǒng)；運(yùn)用鎢錸熱電偶溫度傳感器匹配先進(jìn)的電源管理模塊，并結(jié)合動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)測(cè)試技術(shù)，能夠應(yīng)用于環(huán)境條件比較差的惡劣環(huán)境中，在可靠可信、微功耗的基礎(chǔ)上能得到較好的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。
關(guān)鍵詞：溫度；動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)；CPLD；鎢錸熱電偶；低功耗

隨著科技的發(fā)展和現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)的需要，溫度的測(cè)量和控制越來(lái)越受到人們的關(guān)注，對(duì)溫度的準(zhǔn)確采集及合理調(diào)控，將會(huì)對(duì)溫度要求較高的工作環(huán)境起到至關(guān)重要的作用。尤其是在炸藥爆破等惡劣環(huán)境條件下對(duì)爆炸場(chǎng)溫度的分布規(guī)律的研究有助于為炸藥和相關(guān)彈藥的威力考核及分析提供依據(jù)。文中利用CPLD作為主控芯片，使用鎢錸熱電偶溫度傳感器并配以高效低功耗的測(cè)試電路對(duì)爆炸場(chǎng)溫度進(jìn)行動(dòng)態(tài)測(cè)試。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案
1．1 動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)測(cè)試
所謂存儲(chǔ)測(cè)試技術(shù)，是指在對(duì)被測(cè)對(duì)象無(wú)影響或影響在允許范圍的條件下，在被測(cè)體內(nèi)置入微型存儲(chǔ)測(cè)試儀器，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)完成信息快速采集與存儲(chǔ)，事后回收記錄儀，由計(jì)算機(jī)處理和再現(xiàn)被測(cè)信息的一種動(dòng)態(tài)測(cè)試技術(shù)。
1．2 測(cè)試系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)
本次設(shè)計(jì)的溫度測(cè)試系統(tǒng)，主要是利用CPLD來(lái)實(shí)現(xiàn)。溫度傳感器將外界溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換為微弱的電壓信號(hào)，通過(guò)模擬電路部分將輸入信號(hào)進(jìn)行放大和濾波，再經(jīng)過(guò)A／D轉(zhuǎn)化電路把模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，然后經(jīng)過(guò)FIFO存入存儲(chǔ)器，計(jì)算機(jī)通過(guò)接口電路對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行讀取。溫度測(cè)試系統(tǒng)的原理框圖如圖1所示。其中，A／D轉(zhuǎn)換器、FIFO、存儲(chǔ)器和電源管理模塊都是由CPLD控制。

2 關(guān)鍵技術(shù)
2．1 主控芯片CPLD的選擇
在本次設(shè)計(jì)中使用Xilinx公司生產(chǎn)的XCR3128作為溫度測(cè)試系統(tǒng)的主控CPLD芯片。XCR3128有100個(gè)引腳，其中有76個(gè)I／O引腳，4個(gè)信號(hào)接口，4個(gè)全局時(shí)鐘，7個(gè)VCC，8個(gè)GND，1個(gè)PORT_EN；共包含128個(gè)宏單元，VCC為3．6 V，電流限制為200mA。XCR3128封裝小，功耗低，充分滿足了實(shí)際需要。
在本次設(shè)計(jì)中，控制部分主要由CPLD控制電路時(shí)序和工作模式的產(chǎn)生?？刂乒δ軋D如圖2所示，主要功能有：