[实用新型]基于FPGA+Arduino的新式家庭用电控制系统

权利要求书

1.一种基于FPGA+Arduino的新式家庭用电控制系统，其特征在于包括：系统供电模块，用于将12V供电转换成FPGA芯片和Arduino主控芯片所需的专用供电，保证系统稳定无故障运行；可编程逻辑关系模块，采用FPGA芯片，用于系统的输入输出之间的可编程逻辑关系的配置；低压开关输入模块，用于对输入FPGA芯片和Arduino主控芯片的电平控制；高压供电输出模块，用于对外带载的供电输出控制；MCU主控模块，采用Arduino控制芯片，用于使系统能够精确定时定点控制。

2.根据权利要求1所述的基于FPGA+Arduino的新式家庭用电控制系统，其特征在于：所述系统供电模块采用双12V冗余供电系统，两路供电电源分别从J1和J2两个接口输入，分别通过接口P13和P14后链接熔断电阻R256和R257进入防反接保护模块，该防反接保护模块采用两个肖特基二极管D56与D58、D57与D59分别组成，当供电接反无法通过正向二极管D56和D57，当正向二极管故障短路之后反向二极管D58和D59仍能保证反向电压不能正常进去DC12V电源网络中。

3.根据权利要求2所述的基于FPGA+Arduino的新式家庭用电控制系统，其特征在于：所述系统供电模块采用多个电路转换模块将DC12V供电分别转换成DC1.2V、DC2.5V、DC3.3V和DC5V，各个电路转换模块采用芯片MP2307开关电源模块分别独立设计构成的DC/DC变换器，所述芯片MP2307开关电源模块包括使能开机、时钟震荡、电荷泵电容增压、输出滤波与电压控制闭环回路电路；其中，DC1.2V供电电路中包括由C43和R246组成的电容充电延时电路、增压电容C36、由电感L2和电容C38、电容C39、电容C42组成的LC滤波电路、续流二极管D52、由R250和R252组成的分压反馈电路来保证输电电压稳定在1.2V；所述DC2.5V、DC3.3V和DC5V供电电路也是采用与所述1.2V供电电路相同的电路结构来实现电压转换。

4.根据权利要求3所述的基于FPGA+Arduino的新式家庭用电控制系统，其特征在于：所述系统供电模块启用锁相环供电为2.5V，为了避免两端信号串扰保证2.5V供电系统与锁相环均能正常工作采用CLC滤波电路。

5.根据权利要求2所述的基于FPGA+Arduino的新式家庭用电控制系统，其特征在于：系统供电模块还包括电源指示灯模块，所述电源指示灯模块，采用分压电阻和LED指示灯串联来显示每一路供电是否正常，其中，1.2V供电电路采用1.2V作为控制信号，通过Q53NPN型三极管作为驱动2.5V直接供电，并且通过电阻R269分压限流防止Q53发射结过压与过流而烧穿，同时控制D60指示灯亮度，保证指示灯不因驱动三极管全部导通产生的过压与过流。

6.根据权利要求1所述的基于FPGA+Arduino的新式家庭用电控制系统，其特征在于：所述可编程逻辑关系模块采用的FPGA芯片为Altera CycloneIII系列240引脚芯片，所述FPGA芯片采用3.3V、2.5V、1.2V三种供电，其中内核与锁相环供电无法改变，输入输出引脚供电电压采用3.3V用于方便与MCU进行对接；所述FPGA芯片的时钟上采用两个50MHZ有源晶振Y1和Y2，用于方便系统调用与备用。

7.根据权利要求6所述的基于FPGA+Arduino的新式家庭用电控制系统，其特征在于：所述FPGA芯片外加16MB配置存储芯片EP3CS16；为方便编程与调试系统还保留JTAG和AS双接口。