用于气体压强参数自动检测的CPLD控制模块设计开题报告

1. 研究目的与意义

随着大规模集成电路技术的发展，人们对于测量仪器的精确度、稳定性、自动化和数字化要求有了进一步的提高。数字气压计在生产、生活中有了广泛的应用，已经快速发展为一项非常重要的技术，气压检测在农业、军事、医学、化工、气象观测等领域发挥着不可替代的作用。

和电流强度、热力学温度、光强度等物理量一样，在我们的生产生活中，气体压强也是重要的物理量之一，许多内外部的物理变化及化学变化会受到气压的影响。随着技术的不断发展，各个领域的研究人员已经提供了多种气体压强测量方式，其中半导体技术的快速发展给社会生产生活带来了重大的影响,也对气体压强的测量技术的发展起到了一定的推动作用。半导体技术的每一次发展都是以新材料生长制备方式取得突破为基础的。分子束外延、金属有机物化学气相沉积、脉冲激光沉积等已成为当前先进材料生长的代表性技术。先进的生长技术在提高材料水平和生长质量的同时，也对材料生长的环境提出了更高要求，包括不断提高的生长温度，精确地气体氛围、合适的反应室压强等。其中反应室压强的调节可通过气体真空泵来实现，但是准确的控制还需配装备对应的测试装置。

如今，数字气压测量技术已经快速发展成为一项尤为重要的技术，其身影在诸多领域发挥着重要的作用如：气象观测、医学化工、工农业生产等。在气象观测领域，气象数据的真实性是气候观测的核心，通过数字气压计测量分析气压数据，可以及时掌握天气信息。在工业生产领域，通过数字气压计测量切割辅助气体气压，可以随时调整切割板材种类和厚度。在这些领域使用高精度测量仪器获取准确的结果，不仅能使测量技术得到进一步的提高，而且能够推动现代科技社会的新型技术得到进一步的发展。

2. 研究内容和预期目标

研究内容：

本课题主要是通过cpld为核心设计完成的自动气压测量装置，具体研究内容如下：

（1）气体压强自动测量装置原理

3. 研究的方法与步骤

研究方法：

本课题采用的研究方法是理论与实践相结合的方法。所谓理论：是用所学的电路知识去分析硬件电路是否能搭建。所谓实践：是靠自己的动手能力来实现本课题的研究，利用quartus软件编写相关时序控制程序，仿真测试结果。针对多种应用下的气体压强控制要求，本课题以cpld为控制核心设计一套通用性强的气体压强测试装置，能够按照具体使用要求为外置的气体压强传感器提供电能供给，灵活切换输入信号的选择，并对前端放大信号进行合适处理，再通过控制高精度adc将处理后的模拟信号转换为数字信号并进行自动处理，实现相应气体压强的自动准确测量，测量结果还能用lcd进行显示。

4. 参考文献

[1]王金明. 数字系统设计与verilog hdl.第7版[m]. 电子工业出版社, 2019.

[2]夏宇闻.verilog数字系统设计教程 (第3版)[m].北京航空航天大学出版社.2017年

[3]陈大勇, 涂建辉, 廉吉庆,等. 一种原子气室缓冲气体压强的测量方法[j]. 时间频率学报, 2019, v.42(01):14-18.

5. 计划与进度安排

1. 第1-3周，查找、整理资料，提出设计方案并论证可行性；学习cpld开发设计流程；撰写开题报告；

2. 第4-6周，根据硬件电路平台查阅相关器件的工作数据手册，学习其接口协议和工作流程，初步编写其pld控制的veriloghdl模块程序；

3. 第7-9周，调试优化cpld控制的核心功能模块，继续设计数据处理、lcd显示等pld功能模块并进行仿真调试；