基于SOPC的晶體生長(zhǎng)信息采集及控件研究的中期報(bào)告

基于SOPC的晶體生長(zhǎng)信息采集及控件研究的中期報(bào)告一、項(xiàng)目背景晶體生長(zhǎng)是現(xiàn)代先進(jìn)材料制備技術(shù)中最重要的一環(huán)，晶體生長(zhǎng)的過程受到很多因素的影響，例如溫度、濃度、溶液流動(dòng)等。為了控制好晶體生長(zhǎng)的這些因素，需要對(duì)晶體生長(zhǎng)過程中的各種信息進(jìn)行實(shí)時(shí)采集、監(jiān)測(cè)和控制。市面上已有成熟的晶體生長(zhǎng)信息采集和控制系統(tǒng)，但部分系統(tǒng)在實(shí)現(xiàn)時(shí)需要使用到許多模塊化設(shè)備，復(fù)雜度較高。為此，我們希望通過基于SOPC（系統(tǒng)級(jí)片上系統(tǒng)）的晶體生長(zhǎng)信息采集及控件研究，實(shí)現(xiàn)在較小的硬件平臺(tái)上的晶體生長(zhǎng)信息采集和控制。二、項(xiàng)目目標(biāo)本項(xiàng)目的主要目標(biāo)是設(shè)計(jì)一種基于SOPC的晶體生長(zhǎng)信息采集及控件系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)以下功能：1.實(shí)時(shí)采集控制板上的溫度、濃度、溶液級(jí)別等數(shù)據(jù)；2.根據(jù)采集數(shù)據(jù)，控制晶體生長(zhǎng)時(shí)的溫度、濃度、溶液流動(dòng)等各種參數(shù)，以達(dá)到最優(yōu)化的晶體生長(zhǎng)結(jié)果；3.使用SOPC來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的控制；三、實(shí)現(xiàn)方案1.實(shí)現(xiàn)硬件平臺(tái)本項(xiàng)目將使用FPGA作為SOPC主芯片，并利用MAX10FPGA作為控制板，通過其GPIO口連接傳感器和執(zhí)行器，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和控制。此外，還將使用LCD顯示屏顯示實(shí)時(shí)采集的數(shù)據(jù)。2.實(shí)現(xiàn)軟件平臺(tái)本項(xiàng)目將使用QuartusII軟件來實(shí)現(xiàn)SOPC硬件部分和NIOSII軟件來實(shí)現(xiàn)軟件部分。NIOSII是一種可定制的軟件流處理器，通過使用NIOSII編譯器將C語言代碼編譯成可在SOPC上運(yùn)行的指令集。通過NIOSII，可以實(shí)現(xiàn)與SOPC硬件控制板的通信和數(shù)據(jù)處理等操作。3.實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和控制算法本項(xiàng)目將使用PID控制算法來實(shí)現(xiàn)晶體生長(zhǎng)參數(shù)的控制，PID控制算法是一種廣泛應(yīng)用的控制算法，經(jīng)過多年的應(yīng)用和實(shí)踐已得到不斷改進(jìn)和優(yōu)化。本項(xiàng)目將使用PID控制算法，通過對(duì)實(shí)時(shí)采集的溫度、濃度、溶液流動(dòng)等數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并根據(jù)最優(yōu)化要求控制晶體生長(zhǎng)參數(shù)。四、預(yù)期成果本項(xiàng)目預(yù)期實(shí)現(xiàn)以下幾項(xiàng)成果：1.基于SOPC的晶體生長(zhǎng)信息采集及控件系統(tǒng)的硬件裝置；2.基于SOPC的晶體生長(zhǎng)信息采集及控件系統(tǒng)的軟件平臺(tái)；3.實(shí)現(xiàn)晶體生長(zhǎng)的溫度、濃度、溶液流動(dòng)等參數(shù)的實(shí)時(shí)采集和控制；4.在硬件平臺(tái)的LCD顯示屏上顯示實(shí)時(shí)采集的數(shù)據(jù)；5.完成中期報(bào)告。五、進(jìn)展情況1.硬件平臺(tái)硬件裝置已經(jīng)完成，并且已成功實(shí)現(xiàn)傳感器和執(zhí)行器的連接以及數(shù)據(jù)采集和控制的功能。2.軟件平臺(tái)正在開發(fā)中，已實(shí)現(xiàn)了主體程序的框架搭建和NIOSII軟核的引入。3.數(shù)據(jù)采集和控制算法正在編寫中，考慮使用C語言編寫。4.中期報(bào)告已完成，匯總了項(xiàng)目的背景、目標(biāo)、實(shí)現(xiàn)方案、預(yù)期成果和進(jìn)