基于CPLD的低功耗爆炸場溫度測試系統

摘要：為了測量爆炸場等惡劣環境下溫度的動態變化，分析炸藥或相關彈藥的爆炸參數，設計了基于CPLD的低功耗溫度存儲式測試系統；運用鎢錸熱電偶溫度傳感器匹配先進的電源管理模塊，并結合動態存儲測試技術，能夠應用于環境條件比較差的惡劣環境中，在可靠可信、微功耗的基礎上能得到較好的實驗數據。
關鍵詞：溫度；動態存儲；CPLD；鎢錸熱電偶；低功耗

隨著科技的發展和現代化工業生產的需要，溫度的測量和控制越來越受到人們的關注，對溫度的準確采集及合理調控，將會對溫度要求較高的工作環境起到至關重要的作用。尤其是在炸藥爆破等惡劣環境條件下對爆炸場溫度的分布規律的研究有助于為炸藥和相關彈藥的威力考核及分析提供依據。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試電路對爆炸場溫度進行動態測試。

1 系統設計方案
1．1 動態存儲測試
所謂存儲測試技術，是指在對被測對象無影響或影響在允許范圍的條件下，在被測體內置入微型存儲測試儀器，現場實時完成信息快速采集與存儲，事后回收記錄儀，由計算機處理和再現被測信息的一種動態測試技術。
1．2 測試系統總體設計
本次設計的溫度測試系統，主要是利用CPLD來實現。溫度傳感器將外界溫度信號轉換為微弱的電壓信號，通過模擬電路部分將輸入信號進行放大和濾波，再經過A／D轉化電路把模擬信號轉換為數字信號，然后經過FIFO存入存儲器，計算機通過接口電路對數據進行讀取。溫度測試系統的原理框圖如圖1所示。其中，A／D轉換器、FIFO、存儲器和電源管理模塊都是由CPLD控制。

2 關鍵技術
2．1 主控芯片CPLD的選擇
在本次設計中使用Xilinx公司生產的XCR3128作為溫度測試系統的主控CPLD芯片。XCR3128有100個引腳，其中有76個I／O引腳，4個信號接口，4個全局時鐘，7個VCC，8個GND，1個PORT_EN；共包含128個宏單元，VCC為3．6 V，電流限制為200mA。XCR3128封裝小，功耗低，充分滿足了實際需要。
在本次設計中，控制部分主要由CPLD控制電路時序和工作模式的產生。控制功能圖如圖2所示，主要功能有：