【正文】 顯示。 光源器件在這次設計實驗之中我們選擇LD，相對于LED而言他有許多的優(yōu)點。在此我們使用XX老師的GE薄膜的光纖傳感器來進行設計。在光電接收模塊可以選擇不同的器件，首先來說說光電器件接收的原理：光電接收的器件是根據(jù)光電效應來獲得的，首先我們先來了解一下光電效應，光電效應可以分為內(nèi)光電效應和外光電效應，內(nèi)光電效應可以分為光電導效應和光生伏特效應。光生伏特效應：當入射輻射作用在半導體PN結(jié)上產(chǎn)生本征吸收時，價帶中的光生空穴與導帶中的光生電子在PN結(jié)內(nèi)建電場的作用下分開，形成光生伏特電壓或光生電流。2）缺點：在強光照射下光電轉(zhuǎn)換線性交差；光電弛豫過程較長；頻率響應很低。通過以上的對比我們選擇了PIN型光電二極管，由于其響應頻率很高，速度快又比較容易實現(xiàn)。因此需要一個模數(shù)轉(zhuǎn)換器。ADC0809是8位的逼近式A/D轉(zhuǎn)換器，其內(nèi)部有一個8通道的多路開關，它可以根據(jù)地址碼鎖存譯碼后的信號，只選通8路模擬輸入信號中的一個進行A/D轉(zhuǎn)換，是目前國內(nèi)應用最廣泛的8位通用A/D芯片[4]。　 4）單個+5V電源供電 。 ADS1115ADS1115是業(yè)內(nèi)尺寸最小的16位ADC，ADS1115在節(jié)省空間方面擁有無可比擬的優(yōu)勢，它增加了產(chǎn)品的可集成性。A（典型值）4）電源電壓： – 5）片上集成：6)振蕩器和低漂移基準7)偏移電壓：100181。有如下幾個主要的原因：1）它是16位的ADC，所以它的精度會更加高。C；而ADC0809只能在40176。至此選擇出了模數(shù)轉(zhuǎn)換器是ADS1115。因此，液晶顯示器畫質(zhì)高且不會閃爍。3 FPGA可編程邏輯器件在本設計中的主要的重點就是FPGA，需要用它來驅(qū)動ADS1115和DAC8571，雖然用它實現(xiàn)的功能不是很多，用它實現(xiàn)的功能一個是I2C協(xié)議中的讀信號，另外一個是I2C協(xié)議中的寫信號，但是由于FPGA芯片的可復制性比較高，它運行程序可以并行運行，所以如果需要再用多加個模塊的時候，就可以直接加到FPGA芯片之中，這樣就可以增加系統(tǒng)的集成性和可操作性。使用者可利用特定的計算機開發(fā)工具（軟件包和硬件電路、編程電纜）對其進行加工，即按設計要求將這些芯片內(nèi)部的元件連接起來（此過程稱為編程或設置），使之實現(xiàn)完成某個數(shù)字邏輯電路或系統(tǒng)的功能，成為一個可在實際電子系統(tǒng)中使用的專用集成電路（ASIC）隨著集成電路工藝的日臻完善，集成度急劇攀升，功能日益強大。Lattice 公司 該公司已經(jīng)和AMD公司合并，該公司生產(chǎn)GAL和CPLD產(chǎn)品，目前各學校和各公司制作實驗板的常用芯片為ISP1016和可編程開關GDS14.。中小規(guī)模PLD比較有特色，種類齊全。同以往的PAL、GAL等相比較:FPGA的規(guī)模比較大，適合于時序、組合邏輯等電路應用場合，可以替代幾十塊甚至上百塊通用分立IC芯片，盡管FPGA以及其它類型的PLD器件的結(jié)構(gòu)各有其特點和處，但是概括起來它都是由三大部分組成的: 1）一個二維的邏輯塊陣列，構(gòu)成CPLD器件的邏輯組成核心。另外，還可能有額外的邏輯資源，像ALU、存儲器和譯碼器[9]。注意，邏輯輸出不需要通過觸發(fā)器。不幸的是，在一個FPGA中傳遞時是全部延時的總量。這些控制端允許FPGA輸出到大多數(shù)標準的TTL或CMOS器件。 互連資源FPGA的互連電路與CPLD的完全不同，但它卻非常類似于一個門陣列ASIC的互連電路。這些連線使得那些因過于復雜而無法裝入某個單一CLB的邏輯能夠被分開裝入多個CLB）。這些CLB可能彼此相互關聯(lián)，但又互相原理。這些長線通常是從一個CLB模塊的末端一直通向另一個CLB模塊，而中間并不與某個開關矩陣相連。它具有特殊的高驅(qū)動能力的時鐘緩沖器——時鐘驅(qū)動器。只有當使用從時鐘緩沖器而來的時鐘信號時，相關的延遲和上升時間才能使微小的和可預測的。標準I2C總線傳輸速率可以到100Kbit/s，通過使用了7位地址碼，就能支持128個設備。多路微控制器能在同一個I2C總線上共存。規(guī)范中要求數(shù)據(jù)線（SDA，串行數(shù)據(jù)線）只有在時鐘（SCL，串行時鐘線）處于低平時才能變化。4）應答：根據(jù)指示位，數(shù)據(jù)在主設備和從設備之間傳輸。5）停止：信號結(jié)束傳輸。3）如果被控器需要延遲下一個數(shù)據(jù)字節(jié)開始傳送的時間，可以通過把SCL電平拉低并保持來強制主控器進入等待狀態(tài)。6）在特殊情況下，若需禁止所有發(fā)生在I2C總線上的通信，可采用封鎖或關閉總線，具體操作為掛接在總線上的任一器件將SCL鎖定在低電平即可[12]?！?邏輯綜合：將源文件調(diào)入邏輯綜合軟件進行綜合，即把語言綜合成最簡的布爾表達式和信號的連接關系。● 編程下載：確認仿真無誤后，將文件下載到芯片中。 I2C協(xié)議設計由于上面介紹的I2C協(xié)議我們可以看到，I2C協(xié)議包括起始，讀，寫，應答，停止五個狀態(tài)，在這五個狀態(tài)中首先確定SCL時鐘信號，然后再根據(jù)SDA_link信號來控制inout型SDA信號是輸入信號還是輸出信號，最難點在于8為數(shù)據(jù)的處理怎么實現(xiàn)八位數(shù)據(jù)的處理尤為重要。實現(xiàn)：reg[8:0] t_delay。 else if(t_delay == 939。b1。b1。 num = 439。一個Byte字節(jié)數(shù)據(jù)的傳輸方式： ADD1: begin if(`SCL_LOW) begin if(num == 439。b1。 end else begin cstate = ADD1。d0: sda_r = db_r[7]。d2: sda_r = db_r[5]。d4: sda_r = db_r[3]。d6: sda_r = db_r[1]。 endcase // sda_r = db_r[439。 //器件地址左移1bit else cstate = ADD1。 // 1地址 end else cstate = ACK1。 sda_r = 139。b1。至此我們的I2C協(xié)議就是個只有SCL時鐘線和SDA數(shù)據(jù)線的黑箱盒[1415]。這個信號只能夠有主機產(chǎn)生。 ADS1115驅(qū)動設計在仿真中之前首先得對ADS1115引腳圖以及作用，然后想想I2C通信怎么來實現(xiàn)ADS1115的驅(qū)動。因此首先得給配置寄存器寫入一些ADS1115需要工作的配置，在此需要發(fā)送四個字節(jié)的數(shù)據(jù)：第一個字節(jié)：0b10010000（前七位I2C地址后接以一寫位）。在此需要把配置ADS1115轉(zhuǎn)化為進行轉(zhuǎn)化狀態(tài)，然后就給指針寄存器寫入這樣的指令。第二個字節(jié)：就是接收轉(zhuǎn)換寄存器中的MSB的相應。 LCD引腳圖：圖44 LCD1602引腳圖引腳接口說明表：1602LCD采用標準的14腳（無背光）或16腳（帶背光）接口，各引腳接口說明如下表所示：表43：LCD引腳說明編號符號引腳說明編號符號引腳說明1VSS電源地9D2數(shù)據(jù)2VDD電源正極10D3數(shù)據(jù)3VL液晶顯示偏壓11D4數(shù)據(jù)4RS數(shù)據(jù)/命令選擇12D5數(shù)據(jù)5R/W讀/寫選擇13D6數(shù)據(jù)6E使能信號14D7數(shù)據(jù)7D0數(shù)據(jù)15BLA背光源正極8D1數(shù)據(jù)16BLK背光源負極第1腳：VSS為地電源。第5腳：R/W為讀寫信號線，高電平時進行讀操作，低電平時進行寫操作。第15腳：背光源正極。指令1：清顯示，指令碼01H,光標復位到地址00H位置。指令4：顯示開關控制D：控制整體顯示的開與關，高電平表示開顯示，低電平表示關顯示C：控制光標的開與關，高電平表示有光標，低電平表示無光標 B：控制光標是否閃爍，高電平閃爍，低電平不閃爍。指令8：DDRAM地址設置。在知道LCD1602的引腳圖和內(nèi)部指令操作之后，我們就可以知道用Verilog編寫程序需要的時序圖如下：圖45 LCD驅(qū)動時序圖在數(shù)據(jù)顯示過程中，首先得從FPGA得到我們想要的溫度數(shù)據(jù)，然后再利用FPGA對1602進行時鐘上的操作使LCD能夠顯示想要的數(shù)據(jù)。5 總結(jié)這次設計的主要目的是通過FPGA來實現(xiàn)光纖溫度傳感測試出某一點的溫度，但是在這次畢業(yè)設計當中焊接了電路板，寫出了驅(qū)動的程序，但是沒有把實驗板調(diào)試成功。但是由于低電平這是持續(xù)一個byte，之后fpga就開始了結(jié)束信號，變成了高電平。希望有人接著我的后續(xù)工作，把這個實驗做出來。首先，對于光電數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)我有了個比較大概的了解，知道國內(nèi)階段可能的狀況，可能也許是通過網(wǎng)絡文章的問題可能與實際情況有一定的差距，國外在光電采集器方面比國內(nèi)要先進但是價格是比較昂貴的，然后就是國內(nèi)的光電采集器價格比較便宜但是在精度方面有所欠缺，所以我們需要通過設計一些方案來改變現(xiàn)狀，找準FPGA的高速和集成性高來進行光電數(shù)據(jù)采集和處理。在讀DATASHEET這個方面我有了很大的進步，因為如果不讀懂，器件的操作是完全不知道的，我費了很大的力氣。參考文獻[1] 王天明．多通道通用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)[M]．碩士學位論文．哈爾濱：哈爾濱工程大學，2003．[2] Min Li，Yulin Li．A Fiber optic Temperaturre Sensor based on Interaction of Temperaturedepengdant Refractive Index and Absorption of Germanium Film[J]．2009.[3] 王慶有．光電技術[M]．北京：．[4] 劉樂善，歐陽星明．微型計算機接口技術與應用[M]．武漢：華中科技大學出版社．．[5] Texas Instruments Incorporated．ADS1115 DATASHEET[J]．2008．[6] 康華光，陳大欽，張林．電子技術基礎模擬部分（第五版）[M]．北京：高等教育出版社，2005．[7] 康華光，鄒壽彬，秦臻．電子技術基礎數(shù)字部分（第五版）[M]．北京：高等教育出版社．2005．[8] 胡建軍．基于對等網(wǎng)絡的數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)的設計[J] ．碩士學位論文， 西北工業(yè)大學，2003．[9] 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