FPGA实现的粮仓温湿度模糊监控系统设计

"这篇硕士学位论文详细探讨了基于FPGA的粮仓温湿度模糊监控系统的设计与实现。作者刘朝纯在农业电气化与自动化专业指导下，利用Verilog语言描述了该系统，并提供了相关代码。系统主要包括温湿度传感器、FPGA控制电路、单片机和上位机四个部分。单片机负责数据采集和与上位机通信，FPGA则执行湿度信息处理、温湿度偏差计算、变化率评估以及模糊控制算法，通过RS485总线与上位机进行串行通信，确保实时监控和记录粮仓内的温湿度变化。 该系统设计利用FPGA的优势，简化了硬件结构，便于扩展和升级，提高了系统的可靠性和集成度，降低了开发成本。温湿度传感器选择DS1820（温度）和HSI101（湿度），通过555定时器组成的振荡电路输出与湿度值线性相关的频率脉冲，直接输入FPGA计数，减少了信号处理中的误差。控制电路的编写采用VHDL硬件描述语言，实际样机已经调试成功并达到预期控制效果。 关键词：模糊控制、FPGA、温度传感器、湿度传感器" 该系统的核心知识点包括： 1. FPGA（Field-Programmable Gate Array）的应用：作为核心控制器，FPGA处理传感器数据，执行模糊控制算法，实现对温湿度的有效调节。 2. 温湿度监控：通过DS1820和HSI101传感器监测粮仓内的温度和湿度，这两个参数对粮食存储至关重要。 3. 模糊控制理论：采用模糊逻辑控制策略，能处理非线性和不确定性问题，适应环境变化，提高控制精度。 4. VHDL语言：用于描述和实现FPGA的控制电路，是一种硬件描述语言，便于硬件设计和仿真。 5. 单片机与上位机通信：通过RS485总线进行串行通信，实现数据交换和监控界面的实时更新。 6. 系统集成与优化：通过FPGA实现的控制电路简化了系统结构，提高了系统的可靠性和成本效益。 7. 数据采集与处理：传感器输出的信号直接输入FPGA计数，减少信号处理步骤，降低测量误差。 这个系统的设计不仅适用于粮仓温湿度监控，也为其他需要精确环境控制的领域提供了一种有效的方法。