【正文】 ............................ 12 課題研究 的背景及意義 ................................................................................ 12 國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r ............................................................................................ 14 2 VHDL 及 MAXPLUSⅡ 平臺(tái)介紹 ....................................................................... 15 VHDL 的介紹 ................................................................................................. 15 Max+plusII 的介紹 ......................................................................................... 15 3 原理和方案論證 .................................................................................................... 17 功能原理 ......................................................................................................... 17 控制系統(tǒng) ......................................................................................................... 17 溫度傳感器的方案論證 ................................................................................. 17 A/D 轉(zhuǎn)換器的方案論證 ................................................................................. 20 4 硬件電路設(shè)計(jì) .......................................................................................................... 22 溫度檢測(cè)系統(tǒng) ................................................................................................. 22 溫度傳感器 ..................................................................................................... 22 電源模塊 ......................................................................................................... 23 運(yùn)算放大器模塊 ............................................................................................. 24 AD 轉(zhuǎn)換模塊 .................................................................................................. 24 數(shù)碼管顯示電路 ............................................................................................. 26 鍵盤(pán) ................................................................................................................. 27 5 軟件設(shè)計(jì) .................................................................................................................. 29 電子鐘模塊 ..................................................................................................... 29 溫度檢測(cè)模塊 ................................................................................................. 30 顯示電路模塊 ................................................................................................. 32 6 系統(tǒng)仿真 .................................................................................................................. 35 7 結(jié)論 .......................................................................................................................... 36 基于 CPLD的多功能溫度檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 參考文獻(xiàn) ...................................................................................................................... 37 致謝 ………… .…………………………………………………………………… … .25 附錄 ………………………… … ……………………………………… .…………….2 6 附錄 A 設(shè)計(jì)原理圖 …………………………………………………………… .26 附錄 B 溫度檢測(cè)系統(tǒng)程序 ……………………………………………………. 27 附錄 C 電子時(shí)鐘顯示程序 … ………………………………………………… .35 附件 附件 1 開(kāi)題報(bào)告 附加 2 譯文及原文影音文件 1 緒論 引言 隨著 超大規(guī)模集成電路 (Very Large Scale Integrated circuites)的發(fā)展，硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)的結(jié)合， 片上器件的尺寸 的 縮減，金屬層數(shù)目則繼續(xù)增加 的條件下， 都有利于 CPLD/FPGA(Complex Programmable Logic Device/Field－Programmable Gate Array)在市場(chǎng)上的普及 ， 并推動(dòng)應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)走向 系統(tǒng)級(jí)芯片 設(shè)計(jì)。 基于 CPLD的多功能溫度檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 同時(shí)給出了溫度檢測(cè)系統(tǒng)的各部分硬件設(shè)計(jì)框圖以及相關(guān)的軟件流程圖。（ 1516 周） 6. 畢業(yè)答辯。 此設(shè)計(jì)方案中的重點(diǎn)是 : 1. A/D 轉(zhuǎn)換器的方案設(shè)置 2. 數(shù)字信號(hào) 的裝換 3. 放大器參數(shù)選擇 此設(shè)計(jì)方案中的難點(diǎn)是： 1. 硬件電路的設(shè)計(jì) 2. CPLD 控制模塊的軟件實(shí)現(xiàn) 四、設(shè)計(jì)（研究）進(jìn)度計(jì)劃： 1. 收集相關(guān)資料，分析消化資料。 基于 CPLD的多功能溫度檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 對(duì)每一個(gè)模塊進(jìn)行分析和論證，溫度傳感器的選擇和其電路的分析都要有一個(gè)具體的說(shuō)明。本文設(shè)計(jì)了一個(gè)以 CPLD 可編程邏輯器件為核心的溫度控制系統(tǒng) , 該系統(tǒng)數(shù)據(jù)采樣控制以及功率調(diào)整均由 CPLD 實(shí)現(xiàn)。同時(shí)可以讓電路不 改變的情況下最大性度的擴(kuò)展硬件。而且， CPLD 在設(shè)計(jì)過(guò)程中可用有關(guān)軟件進(jìn)行各種仿真，以確保設(shè)計(jì)的正確性。由于電橋輸出與溫度并非 基于 CPLD的多功能溫度檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 線性關(guān)系，放大環(huán)節(jié)還需進(jìn)行線性化修正。在應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)的環(huán)境下，采用較多的還是用單片機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)的 。 最后， VHDL 所給出的邏輯的模擬與調(diào)試為設(shè)計(jì)工作提供了最大的空間，用戶甚至不必編寫(xiě)任何測(cè)試向量便可以進(jìn)行源代碼級(jí)的調(diào)試。 VHDL 是為了滿足邏輯設(shè)計(jì)過(guò)程中的各種需求而設(shè)計(jì)的。有豐富的軟件支持 VHDL 的綜合和仿真，從而能在設(shè)計(jì)階段就能發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)中的 Bug，縮短設(shè)計(jì)時(shí)間，降低成本。這種語(yǔ)的成就有兩個(gè)方面：描述復(fù)雜的數(shù)字電路系統(tǒng)和成為國(guó)際的硬件描述語(yǔ)言標(biāo)準(zhǔn)。雖然對(duì)于簡(jiǎn)單的邏輯，采用原始邏輯圖或布爾方程輸入可以獲得非常有效的結(jié)果，但對(duì)于復(fù)雜的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，應(yīng) 用以上兩種方案就很容易產(chǎn)生錯(cuò)誤，而必須依靠一種高層的邏輯輸入方式，這樣就產(chǎn)生了硬件描述語(yǔ)言 HDL（ hardware description language） ，其中符合 IEEE1076標(biāo)準(zhǔn)的 VHDL的應(yīng)用成為新一代 EDA解決方案中的首選。再加上 因特網(wǎng)發(fā)展的趨勢(shì)也有利于 其發(fā)展 ，所有這些門(mén)電路能用許多線快速輕松地連接起來(lái)，有助于加速芯片實(shí)現(xiàn)過(guò)程并增強(qiáng)性能 [1]。 該溫度檢測(cè)系統(tǒng)既有 高精度，高穩(wěn)定性、 抗干擾性強(qiáng) , 應(yīng)用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)，又提高了測(cè)量的自動(dòng)化水平，同時(shí)具有較高的性價(jià)比。 2. 此任務(wù)書(shū)最遲必須在畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開(kāi)始前一周下達(dá)給學(xué)生。 本課題要求以可編程邏輯器件 CPLD為基礎(chǔ)，運(yùn)用 VHDL語(yǔ)言和 EDA設(shè)計(jì)軟件 (MAX+PlusⅡ )設(shè)計(jì) 制作智能數(shù)字溫度 檢測(cè)系統(tǒng) 的專用集成芯片，結(jié)合 A/D 轉(zhuǎn)換芯片、 LED數(shù)碼管構(gòu)成一個(gè)數(shù)字檢測(cè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的檢測(cè)和時(shí)間的顯示。采用 EDA 技術(shù)進(jìn)行電子設(shè)計(jì)，可使整個(gè)系統(tǒng)大部分集成在一個(gè)芯片上，從而達(dá)到體積小、功耗低、系統(tǒng)穩(wěn)定、可靠的特點(diǎn)。如不夠填寫(xiě)，可另加頁(yè)。本課題以可編程 邏輯器件 CPLD 為基礎(chǔ)，運(yùn)用 VHDL 語(yǔ)言和 EDA 設(shè)計(jì)軟件 (MAX+PlusⅡ )設(shè)計(jì)制作智能數(shù)字溫度檢測(cè)系統(tǒng)的專用集成芯片，結(jié)合 A/D 轉(zhuǎn)換芯片、 LED 數(shù)碼管構(gòu)成一個(gè)數(shù)字檢測(cè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的檢測(cè)并且同時(shí)顯示時(shí)間，另外還帶有一個(gè)蜂鳴器作為鬧鈴。 VHDL作為 IEEE標(biāo)準(zhǔn)的硬件描述語(yǔ)言和 EDA的重要組成部分，在電子設(shè)計(jì)的存檔、程序模塊的移植、 ASIC設(shè)計(jì)源程序的交付，IP核的應(yīng)用等方面擔(dān)任著不可或缺的角色。一般地說(shuō)， EDA解決方案均采用計(jì)算機(jī)自頂向下的設(shè)計(jì)方式：在底層設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)邏輯進(jìn)行必要的描述，并依賴特定的軟件執(zhí)行邏輯優(yōu)化 （ logic optimization） 與器件映射 （ device mapping） ，最后再使用由各芯片生產(chǎn)廠商提供的編譯器執(zhí)行布線 （ route） 和網(wǎng)單優(yōu)化 （ list optimization） 。 1987 年底 ， VHDL 被 IEEE 和美國(guó)國(guó)防部確認(rèn)為標(biāo)準(zhǔn)硬件描述語(yǔ)言 。支持設(shè)計(jì)庫(kù)和設(shè)計(jì)的重復(fù)使用，與硬件獨(dú)立，一個(gè)設(shè)計(jì)可用于不同的硬件結(jié)構(gòu)，而且設(shè)計(jì)時(shí)不必了解過(guò)多的硬件細(xì)節(jié)。在新的世紀(jì)中， VHDL 語(yǔ)言將承擔(dān)起大部分的數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)任務(wù)。其二， VHDL 采用類似高級(jí)語(yǔ)言的語(yǔ)句格式完成對(duì)硬件行為的描述，這也是為什么我們把 VHDL 稱為 “編程語(yǔ)言 ”的原因。在采用熱電偶，金屬測(cè)溫電阻， 集成溫度傳感器 三種不同傳感器時(shí)，只有使用 集成溫度傳感器 才能達(dá)到最佳的效果。 在國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有的電阻式數(shù)字溫度表，一般采用電橋?qū)㈦娮柁D(zhuǎn)化為電壓，經(jīng)適當(dāng)放大后，通過(guò) A/D 轉(zhuǎn)換器變成溫度的數(shù)字信號(hào)。用我們的 CPLD 制作的溫度計(jì)與其它實(shí)現(xiàn)方法如單片機(jī)相比，它將 單片機(jī)用以實(shí)現(xiàn)運(yùn)算的硬件電路以軟件的形式下載到芯片中，例如單片機(jī)要用兩級(jí)運(yùn)放來(lái)實(shí)現(xiàn)乘與減的運(yùn)算，而用 CPLD 實(shí)現(xiàn)的系統(tǒng)只用 VHDL 語(yǔ)言在芯片內(nèi)部編程即可，降低了系統(tǒng)電路的復(fù)雜程度。其硬件描述語(yǔ)言決定系統(tǒng)功能使的溫度檢測(cè)電路具有較好的靈活性和適應(yīng)性。隨著 EDA 技術(shù)的發(fā)展 , 基于可編程邏輯器件的電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單方便，應(yīng)用越來(lái)越廣。 (4)顯示模塊 ,產(chǎn)生數(shù)碼管的片選信號(hào) ,并將數(shù)值處理模塊輸出的 BCD 碼譯成相應(yīng)的 7 段數(shù)碼驅(qū)動(dòng)值。 至于軟件方面，程序的編寫(xiě)均采用 VHDL 語(yǔ)言，這樣有比較好的統(tǒng)一。（ 1314 周） 5. 編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。 本文以 Ahera 公司 MAX7000S 系列EPM7128S 為核心， 利用集成電流型溫度傳感器 AD590 實(shí)現(xiàn)智能化溫度檢測(cè)。 基于溫度檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求，介紹了以 CPLD(復(fù)雜可編程邏輯器件 )實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路，并且結(jié)合設(shè)計(jì)中的分析和研究，給出用 VH