有“記憶”的FPGA可編程電阻系統設計

電阻是所有電路中不可缺少的部分，常用的也有很多不同阻值的電阻，一些電路中同一位置不同時刻也需要不同的阻值；精度要求不高時可用滑動變阻器實現，但不能確定具體阻值。隨著電源技術不斷發展，可調型電阻箱應運而生，其原理是通過電阻的串并聯而得到不同阻值，電阻數量較多，并對所需電阻的每一位數選擇對應的檔位。而在一些生產應用中需同時提供幾組不同電阻，且要重復提供，這就需要記錄下來所有阻值，而以前的電阻箱不具備記憶功能，不能滿足要求。

用FPGA實現控制電阻系統設計的方法，是用軟件的方式設計硬件，并進行相應的仿真，整個系統集成在一個芯片上，體積小、功耗低、可靠性高，而且其內部又有存儲單元，所以它是具有“記憶”功能。

硬件電路

FPGA可編程電阻系統的硬件系統主要由：主控制器FPGA，鍵盤輸入電路，繼電器電阻網絡，輸出顯示電路四個功能模塊組成。下面是具體介紹。

主控制器FPGA

FPGA控制中心是整個設計的核心，主要控制實現對系統的鍵盤輸入處理，并根據輸入信息轉換成輸出數據，控制對應的繼電器吸合，從而得到不同阻值。

一般可編程網絡主控制器由數字電路控制或單片機控制，本電路是采用FPGA控制的。近年來，EPGA被廣泛應用在集成電路中，特點是直接面向用戶，具有極大的靈活性和通用性。因此，用來設計可編程電阻的靈活性更好。

圖1

目前市場上主要生產FPGA產品的公司有Lattice、Xilinx、Altera。鑒于產品成本和通用性的考慮，本實驗中采用CycloneII系列，它是第二代低成本的FPGA，獨特性能體現在：NiosII嵌入式處理器支持，嵌入式18*18數字信號處理乘法器，中等容量的片內存儲器(能夠滿足本設計的要求)中等速度的I/O引腳和存儲器接口。所以，在性價比上更適合本設計。