基于fpga的多路溫度采集與處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(已修改)
2025-06-30 14:13 本頁面
【正文】 編號 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)基于FPGA的多路溫度采集與處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)FPGAbased Multichannel Temperature Acquisition and Processing System 2011年 06 月28摘要目前溫度測量主要通過單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)控制，但單片機(jī)是基于順序語言的，其描述過程繁瑣，信號采集頻率受單片機(jī)始終頻率的限制，難于實(shí)現(xiàn)高速的溫度測量且不易在線修改，由于傳感器多數(shù)采用的分立元件，如熱敏電阻，熱電偶等，精度很低，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足實(shí)際使用所需要的高精度測溫度要求，筆者采用集成溫度傳感器，是傳統(tǒng)傳感器和集成電路融為一體，極大地提高了傳感器的性能，具有測溫精度高，復(fù)現(xiàn)性好、線性優(yōu)良、體積小、熱容量小、穩(wěn)定性好、輸出電信號大等優(yōu)點(diǎn)。更重要的是采用現(xiàn)場可編程門陣列（FPGA）實(shí)現(xiàn)溫度測量比采用單片機(jī)大大改善設(shè)計(jì)效果，可實(shí)現(xiàn)高速的溫度測量。文中闡述了FPGA的實(shí)現(xiàn)方法及如何利用FPGA器件實(shí)現(xiàn)多路溫度測量。由于FPGA具有集成度高，高速、高效率，內(nèi)部有嵌入式陣列塊等特點(diǎn)，易于實(shí)現(xiàn)FIFO和ROM，可使整個(gè)溫度測量系統(tǒng)主要由硬件實(shí)現(xiàn)。關(guān)鍵詞：fpga，18b20,12864液晶 Abstract（居中）Temperature measurement is currently achieved mainly through the MCU control, SCM is based on the order of language, and its description of the process cumbersome, data acquisition frequency of the restrictions by the MCU clock frequency, highspeed temperature measurement is difficult and not easily modified online, the majority of sensors used in discrete ponents, such as thermistors, thermocouples, etc., the accuracy is very low, far from meeting the needs of the actual use of precision measuring temperature requirements, the author adopts an integrated temperature sensor, a blend of traditional sensors and integrated circuits, which greatly improved the performance of the sensor, with temperature measurement, high precision, good reproducibility, good linearity, small size, small heat capacity, good stability and the advantages of large output signals. More important is the use of field programmable gate array (FPGA) to achieve temperature measurements significantly improve the design than the effect of using single chip, enabling highspeed temperature measurement. Paper describes the FPGA implementation of methods and how to use FPGA devices to achieve multichannel temperature measurement. The FPGA with high integration, highspeed, high efficiency, the internal characteristics of embedded array block, easy to implement FIFO and ROM, make the whole temperature measurement system consists of hardware. Key words:FPGA DS18B20 JM12864 目錄摘要 IAbstract II第一章 緒論 1 引言 1 研究目的與意義 1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀綜述 1第二章 方案論證 3 傳感器的選擇 3 顯示電路的選擇 3 主控制部分的選擇 4 系統(tǒng)方案 4第三章 基于FPGA的多路溫度采集與處理系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 5 硬件總體設(shè)計(jì)框圖 5 EP2C5T144C芯片的介紹 5 Cyclone系列FPGA的特點(diǎn) 5 SDRAM控制器 8 配置方式及其特點(diǎn)、用途 8 光耦的介紹 9 光耦的簡介 9 本設(shè)計(jì)中使用的光耦的介紹 10 溫度傳感器18b20的介紹 11 液晶12864介紹 12 12864的特性 12 管腳定義 13 電路設(shè)計(jì) 14第四章 基于FPGA的多路溫度采集與處理系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 15 FPGA內(nèi)部資源分配 15 溫度傳感器18b20的讀寫時(shí)序 16 18b20讀寫時(shí)序的手冊介紹 16 18b20讀寫仿真時(shí)序的結(jié)果 18 液晶12864的讀寫時(shí)序 18 手冊要求的12864的讀寫時(shí)序介紹 18 初始化流程圖 22 仿真結(jié)果圖 24第五章 結(jié)論 25參考文獻(xiàn) 26致謝 27第一章 緒論 引言溫度是現(xiàn)代生活及生產(chǎn)中常見的參數(shù),在工業(yè)生產(chǎn)、科研及醫(yī)療等需要嚴(yán)格進(jìn)行溫度控制的行業(yè)中,需要對溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和處理,就需要精度和自動(dòng)化水平高、應(yīng)用范圍廣的溫度采集系統(tǒng)。FPGA器件高速度、高集成、低功耗、體積小,FPGA器件的出現(xiàn)使得數(shù)字電路的設(shè)計(jì)周期和難度都大大減小,在數(shù)字電路的設(shè)計(jì)中得到廣泛的應(yīng)用。本設(shè)計(jì)采用能適應(yīng)惡劣環(huán)境的數(shù)字化溫度傳感器DS18B20,采用FPGA芯片作數(shù)據(jù)處理,實(shí)現(xiàn)環(huán)境溫度實(shí)時(shí)采集及顯示。 研究目的與意義（縮進(jìn)，正文每段開始的縮進(jìn)好像都有點(diǎn)問題，仔細(xì)修改一下）溫度作為一個(gè)重要的物理量，是工業(yè)生產(chǎn)過程中最普遍、最重要的工藝參數(shù)之一。隨著時(shí)代的進(jìn)步、社會(huì)的發(fā)展、科學(xué)技術(shù)的不斷更新，溫度的采集范圍要求不斷擴(kuò)大，同時(shí)溫度的采集準(zhǔn)確性要求不斷提高。對溫度采集的要求也越來越高，因此，溫度采集和處理技術(shù)的研究也是一個(gè)重要的研究課題本設(shè)計(jì)采用傳感器技術(shù)、FPGA技術(shù)、接口技術(shù)完成的是基于FPGA的多路溫度采集與處理系統(tǒng)，本設(shè)計(jì)結(jié)果實(shí)現(xiàn)16路溫度信號的采集電路并實(shí)現(xiàn)溫度數(shù)據(jù)的現(xiàn)實(shí)，具有測溫精度高、復(fù)現(xiàn)性好、線性優(yōu)良、體積小、熱容量小、穩(wěn)定性好、輸出電信號大等優(yōu)點(diǎn)。更重要的是采用現(xiàn)場可編程門陣列（FPGA)實(shí)現(xiàn)溫度測量比采用單片機(jī)大大改善了設(shè)計(jì)效果，可實(shí)現(xiàn)多路的溫度測量。然后用12864液晶將溫度值顯示出來。 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀綜述近幾年，隨著需求量的不斷增加，F(xiàn)PGA的技術(shù)得到了迅速發(fā)展。從器件的速度來看，已制成了80MHz時(shí)鐘頻率的高速器件，F(xiàn)PGA的速度已不再成為器件選擇的障礙。從集成度來看，實(shí)際使用器件已達(dá)13000門，可滿足ASIC設(shè)計(jì)需求的75 。美國AT＆T在1994年第1季度，推出了門數(shù)高達(dá)1 2000~22000的FPGA器件(產(chǎn)品)。從工藝上來看，／Lm m 過渡時(shí)期。從總的來看，／Lm時(shí)代的門陣列(1985年的水平)，還沒有達(dá)到固定標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)程序階段，也可以說正處于從單一型供貨向多種供貨的轉(zhuǎn)折期。今后根據(jù)用戶的需要將不斷開發(fā)出速度更高，能滿足用戶價(jià)格條件及能成倍增加I／O 引腳數(shù)的新型器件，以擴(kuò)大用戶的選擇范圍。溫度屬于模擬量的采集，也就是數(shù)據(jù)采集，國內(nèi)外數(shù)據(jù)采集領(lǐng)域正發(fā)生著重要的變化。首先，分布式控制應(yīng)用場合中的智能數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)正在發(fā)展。其次，總線兼容型數(shù)據(jù)采集插件的數(shù)量正在增大，與個(gè)人計(jì)算機(jī)兼容的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的數(shù)量也在增加。數(shù)據(jù)采集已長時(shí)間地被認(rèn)為玉數(shù)據(jù)饋送及其他數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)相等同。在工作時(shí)，一些要打印出拷貝，而另一些則把采集的數(shù)據(jù)饋送給主計(jì)算機(jī)
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