基于FPGA的智能PILZ温度变送器的研究
智能仪器的出现大大提升了传统仪器的性能与应用范围，并广泛应用于各种领域。在工业控制领域，温度是其中*且zui为重要的测量参数之一，现场大多数设备的可靠、稳定的运行离不开对其温度的监视与控制。而PILZ温度变送器是一种采集温度信号并把它转换成为标准电流信号且具有总线通信功能的仪器，它的可靠性、精确性、智能性是当前PILZ温度变送器研发的重点。

基于FPGA的智能PILZ温度变送器的研究
随着当今世界自动化技术的快速发展和微电子技术的进步,以及现场总线技术的应用逐渐成熟,在生产过程中自动的检测技术的应用也是越来越广,对生产中的信号采集,传输和数据处理要求也是越来越高。而在自动检测中智能仪表的应用也是*,对智能仪表的要求也是越来越高。阐述了智能仪器的一般工作原理，并对以往的单片机和DSP的智能PILZ温度变送器方案的优缺点进行了分析和研究，发现其存储空间和数据处理速度矛盾的现状，以及其它的一些不足之处，并提出的基于Nios Ⅱ软核处理器的智能PILZ温度变送器的设计方案与其优势之处。从硬件、SOPC技术和软件系统三个方面分别对本设计进行了详细论述。该变送器具有接受各种型号的热电阻、热电偶和毫伏信号，热电偶冷端温度补偿，输入输出信号零点满度自校准，信号状态自检测，上位对其内部参数设定等功能。它利用了SOPC技术的特点，在FPGA内部用硬件逻辑资源实现了处理器和各种外设的控制器与接口，并利用Nios Ⅱ自定制指令功能，定制了温度线性化算法模块和中值滤波模块，以加速该智能PILZ温度变送器的数据处理速度。不仅要求其具有相当高的可靠性,稳定性和检测精度,而且要求其具有自动化,多功能和智能化的发展。由于现场总线技术的具有开放性数字式和多点通信的底层控制网络的特点。现场总线技术是实现数字化发展的必然趋势。但是考虑到目前上传统的工业控制领域中基于4~20mA的模拟设备依然在广泛的应用。所以必然实现模拟到数字的过渡,因而HART协议的运用,是实现这一过渡的zui有力的工具。 HART协议是一种用于现场智能仪表和控制室设备之间的通信协议。经过多年的发展,HART技术在国外已经十分成熟,并已成为智能仪表的工业标准。主要研究了符合HART通信协议下的智能仪表进行模拟信号与数字信号的实时传输,研究和设计了智能的PILZ温度变送器系统。该设计主要在HART协议的基础上,首先详细的介绍了智能变送器各硬件模块并设计了变送器系统的硬件模块包括微处理系统模块、传感器模块及通信模块、D/A和A/D模块。然后对该系统的软件进行了设计。对温度漂移和非线性的补偿校正,使用神经网络进行了校正和补偿,使该系统的测量精度极大的提高。对智能变送器的现场通信和系统参数的设置及调试进行了重点介绍。同时还对该系统的软件结构和硬件调试中遇到的问题进行分析和总结。

基于FPGA的智能PILZ温度变送器的研究
智能PILZ温度变送器相比传统的单片机和DSP方案，具有数据处理速度快，存储空间小，资源配置合理，开发周期短等优点。zui后分别在Nios Ⅱ处理器中用实验在存储空间，线性化速度、系统资源利用率和系统精度四个方面对查表法、浮点计算法、软件实现的线性插值法、硬件实现的线性插值法等温度线性化处理算法进行了对比，并验证了该方案的优势。结尾对该智能PILZ温度变送器的进一步工作进行了总结和展望。