| 基于有限状态机的三坐标测量机温度测量系统设计 原文出自【比特网】，转载请保留原文链接：http://network.chinabyte.com/148/11035648.shtml |
| [导读]本文讨论如何利用FPGA设计基于状态机的关节式柔性三坐标测量机的温度测量系统。
1、引言
现在广泛采用的可编程器件有CPLD(复杂可编程逻辑器件)和FPGA(现场可编程门阵列)两大类,它们以优良的可编程性和灵活性,使设计人员在实验室中就可以设计出专用集成电路。在计算机应用、通信、自动控制、仪器仪表等领域备受到广大技术人员的青睐。而在可编程逻辑器件设计中,状态机的设计方法是应用最广泛的设计方法之一, 有限状态机(finite state machine, FSM)及其设计技术是实用数字系统设计的重要组成部分,是实现高效率、高可靠逻辑控制的重要途径,特别在有大量状态转移和复杂时序控制的系统中,更显其优势。本文讨论如何利用FPGA设计基于状态机的关节式柔性三坐标测量机的温度测量系统。
2、状态机
在数字电路系统中，FSM是一种十分重要的同步时序逻辑电路模块。同步时序电路用组合逻辑以及一个或多个触发器实现。一般形式如图1所示，电路有一个原始输入集合W，产生输出集合Z。触发器输出的值形成电路的状态Q。在时钟信号的控制下，触发器输出改变其状态，由触发器输入的组合逻辑决定。这样电路就这一个状态迁移到来一个状态。为了保证在一个时钟周期中只有从一个状态一个状态的一个迁移发生，触发器必须用边沿触发形式[1](上升沿或下降沿)。
设计数字电路时，控制器可用单片机也可用状态机。单片机在编程时可获得外部器件的状态，来确定自己的动作，实现对外设的控制与数据处理;状态机可根据输入信号的变化输出不同的信号或进行相应的操作。在FPGA上面可以设计和综合一个小型的单片机出来，用它作为系统的控制单元，但做法复杂，需要较大规模的FPGA芯片。因此根据实际电路的功能要求设计一个简单的状态机来实现控制功能是简单和经济的做法。
而FPGA作为一种可编程逻辑器件，可以完全由用户通过软件进行配置和编程，从而完成某种特定的逻辑功能[2]。实现所要求的全部功能，扩展性非常好，便于应用中添加更多的逻辑功能，同时利用可编程逻辑器件不但能够节省设计面积，提高系统的稳定性和可靠性，而且使得设计具有很强的灵活性。
3、温度测量系统的设计及电路模块的划分
本设计温度传感器选用Pt100铂电阻温度传感器，模数转换器采用MAXIM公司的基于∑-△原理的18位A/D MAX1402，分辨率高，价格低，性价比高;内置激励电流源，可为铂电阻提供激励电流;内置的可编程增益放大器，可直接转换外部测量的微弱信号;串行数据输入输出[3]。
采用模拟电子开关消除一路铂电阻测温时另一个铂电阻对其产生的影响，即控制电子开关实现测温时ADC内部电流源只流过一个铂电阻温度传感器。
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