【正文】 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 III 目錄 摘要 ........................................................ I Abstract ................................................... 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(cè)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(cè)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 1 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(duì)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)。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。 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀綜述 近幾年，隨著需求量的不斷增加， FPGA 的技術(shù)得到了迅速發(fā)展。從工藝上來看，目前正處于從 ／ Lm 向 m 過渡時(shí)期，最近已制成了 的器件。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。但是，隨著分布式控制在各個(gè)領(lǐng)域里越來越普遍的應(yīng)用，數(shù)據(jù)采集設(shè)備開始同控制設(shè)備相結(jié)合。所以多點(diǎn)溫度檢測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)的關(guān)鍵在于兩部分：溫度傳感器的選擇和主控單元的設(shè)計(jì)。并且線性好、精度適中、靈敏度高、體積小、使用方便 [1]。使用 LED 數(shù)碼管顯示， 該方案控制最簡單，但是只能顯示非常有限的符號(hào)和數(shù)字，對(duì)于設(shè)計(jì)中顯示功能比較復(fù)雜再加上數(shù)碼管的耗電量比較大。前兩種可顯示數(shù)字、字符和符號(hào)等，而圖形點(diǎn)陣式液晶顯示器還可以顯示漢字和任意圖形，達(dá)到圖文并茂的效果，其應(yīng)用越來越廣泛。且人機(jī)交互友好。 系統(tǒng)方案 系統(tǒng)采用針對(duì)傳統(tǒng)溫度測量系統(tǒng)，測溫點(diǎn)少，系統(tǒng)兼容性及擴(kuò)展性較差的特點(diǎn)，運(yùn)用分布式通訊的思想。溫度采集電路中溫度傳感器為數(shù)字溫度傳感器 DS18B20,通過傳感器實(shí)現(xiàn)對(duì)外界環(huán)境溫度的采集 ,FPGA 將在60 個(gè)計(jì)數(shù)周期內(nèi)將控制信號(hào)傳送至溫度傳感器中 ,使溫度傳感器將溫度信號(hào)送出。另外還支持多種 I/O標(biāo)準(zhǔn)，包括 640Mbps的 LVDS以及頻率為 33MhZ和 66MHZ、數(shù)據(jù)寬度為 32位和 64位的 PCI。 I/O單元分為不同的形式支持不同的接口如 SSTL SSTL3以及 311Mbps的LVDS等，另外 I/O塊配備了專門的外部存儲(chǔ)器接口電路可大大簡化與外部存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)交換，可以達(dá)到 266Mbps的最大數(shù)據(jù)交換速率。 B、 專用外部存儲(chǔ)接口電路 CycloneⅡ器件通過片內(nèi)內(nèi)嵌的專用 接口電路實(shí)現(xiàn)與雙數(shù)據(jù)速率 (DDR)Sdram和 FCram以及單數(shù)據(jù)速率 (SDR)Sdram進(jìn)行快速可靠的數(shù)據(jù)交換，結(jié)合即取即用的IP控制器核可在幾分鐘之內(nèi)將一個(gè) Sdram核 FCram的功能合并到一個(gè)系統(tǒng)中。能使受控振蕩器的頻率和相位均與輸入信號(hào)保持確定關(guān)系的閉環(huán)電子電路。 SDRAM（同步動(dòng)態(tài)隨機(jī)訪問存儲(chǔ)器）具有價(jià)格低廉、密度高、數(shù)據(jù)讀寫速度快的優(yōu)點(diǎn)，從而成為數(shù)據(jù)緩存的首選存儲(chǔ)介質(zhì)。 在以 SDRAM作為緩存的系統(tǒng)中，使用可編程器件對(duì)其進(jìn)行控制具有很強(qiáng)的靈活性。 配置方式及其特