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)-預(yù)覽頁
【正文】 ，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。 第二章 方案論證溫度檢測系統(tǒng)有共同的特點(diǎn)：測量點(diǎn)多、環(huán)境復(fù)雜、布線分散、現(xiàn)場離監(jiān)控室遠(yuǎn)等。溫度傳感器應(yīng)用范圍廣泛、使用數(shù)量龐大，也高居各類傳感器之首。綜上所述，本設(shè)計(jì)中溫度傳感器部分采用方案二進(jìn)行設(shè)計(jì)。顯然不是我們的首要之選。綜上所述，本設(shè)計(jì)中顯示部分采用方案二進(jìn)行設(shè)計(jì)。但是在一些環(huán)境比較惡劣的場合，由于PC機(jī)的體積大，攜帶安裝不方便，性能不穩(wěn)定，給工程帶來很多麻煩！方案二：此方案采用FPGA實(shí)現(xiàn)，F(xiàn)PGA的高速度、高集成、低功耗、體積小使得數(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。設(shè)計(jì)一種可以用于大規(guī)模多點(diǎn)溫度測量的巡回檢測系統(tǒng)。通過FPGA編程實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)采集溫度傳感器的溫度數(shù)據(jù),并實(shí)時(shí)處理采集到的數(shù)據(jù),并將其轉(zhuǎn)換為BCD碼通過數(shù)碼管（液晶）顯示出當(dāng)前的溫度。下面具體介紹其的特點(diǎn)。支持32B/66MHz PCI接口，每個(gè)I/O單元提供從管腳到FPGA內(nèi)核的多條路徑，以便器件滿足相關(guān)的建立和保持時(shí)間。，DQS信號(hào)位于輸入的DQ信號(hào)中央，用來驅(qū)動(dòng)全局時(shí)鐘網(wǎng)絡(luò)，DQ信號(hào)在時(shí)鐘的上、下沿被FPGA的寄存器采樣并使用第二組上升沿采樣的內(nèi)部寄存器使之與系統(tǒng)時(shí)鐘同步。 數(shù)字鎖相環(huán)主要由相位參考提取電路、晶體振蕩器、分頻器、相位比較器、脈沖補(bǔ)抹門等組成。但是SDRAM存儲(chǔ)體結(jié)構(gòu)與RAM有較大差異，其控制時(shí)序和機(jī)制也較復(fù)雜，限制了SDRAM的使用。為了使設(shè)計(jì)具有模塊化和可重復(fù)使用的優(yōu)點(diǎn)，設(shè)計(jì)了一個(gè)簡化的SDRAM接口電路。由于SRAM的易失性，每次系統(tǒng)上電時(shí)必須重新配置數(shù)據(jù)，即ICR（InCircuit Reconfigurability）。以Altera公司的FPGA為例，因其本身不能控制時(shí)序，就有專用的EPC系列配置器件供其使用。 Altera公司生產(chǎn)的具有ICR功能的FPGA器件有FLEX6000、FLEX10K、APEX和ACEX等系列，它們可以用以下方式進(jìn)行配置： l 216。 被動(dòng)并行同步方式（PPS），使用微處理器的并行同步接口； l 216。 6AS主動(dòng)串行配置方式，目前只支持Cyclone系列。配置數(shù)據(jù)被同步在DCLK輸入上，1個(gè)時(shí)鐘周期傳送1位數(shù)據(jù)。以光為媒介把輸入端信號(hào)耦合到輸出端的光電耦合器，由于它具有體積小、壽命長、無觸點(diǎn)，抗干擾能力強(qiáng)，輸出和輸入之間絕緣，單向傳輸信號(hào)等優(yōu)點(diǎn)，在數(shù)字電路上獲得廣泛的應(yīng)用。光耦合器一般由三部分組成：光的發(fā)射、光的接收及信號(hào)放大。又由于光耦合器的輸入端屬于電流型工作的低阻元件，因而具有很強(qiáng)的共模抑制能力。光耦合器是70年代發(fā)展起來產(chǎn)新型器件，現(xiàn)已廣泛用于電氣絕緣、電平轉(zhuǎn)換、級(jí)間耦合、驅(qū)動(dòng)電路、開關(guān)電路、斬波器、多諧振蕩器、信號(hào)隔離、級(jí)間隔離 、脈沖放大電路、數(shù)字儀表、遠(yuǎn)距離信號(hào)傳輸、脈沖放大、固態(tài)繼電路(SSR)、儀器儀表、通信設(shè)備及微機(jī)接口中。.由于發(fā)光器件（砷化鎵紅外二極管）是阻抗電流驅(qū)動(dòng)性器件，而噪音是一種高內(nèi)阻微電流電壓信號(hào)。光電耦合器件的時(shí)間常數(shù)通常在微秒甚至毫微秒極。信息經(jīng)過單線接口送入DSl820或從DSl820送出，因此從主機(jī)CPU到DSl820僅需一條線(和地線)，DSl820的電源可以由數(shù)據(jù)線本身提供而不需要外部電源。每一個(gè)DSl820包括一個(gè)唯一的64位長的序號(hào)，該序號(hào)值存放在DSl820內(nèi)部的ROM(只讀存貯器)中。DSl820中還有用于貯存測得的溫度值的兩個(gè)8位存貯器RAM編號(hào)為0號(hào)和1號(hào)。DSl820的引腳如下圖所示。如：00AAH為+85℃,0032H為25℃，F(xiàn)F92H為55℃溫度寄存器格式：LS字節(jié)：表312625242322212021MS字節(jié)：表32SSSSSSSSDs18b20用12位存貯溫值度，最高位為符號(hào)位，下圖為18b20的溫度存儲(chǔ)方式負(fù)溫度S=1，正溫度S=0如：0550H為+85℃，℃,FC90H為55℃溫度寄存器格式：LS字節(jié)：表332625242322212021MS字節(jié)：表34SSSSS262524 液晶12864介紹 12864的特性FYD128640402B是一種具有4位/8位并行、2線或3線串行多種接口方式，內(nèi)部含有國標(biāo)一級(jí)、二級(jí)簡體中文字庫的點(diǎn)陣圖形液晶顯示模塊；其顯示分辨率為12864, 內(nèi)置8192個(gè)16*16點(diǎn)漢字，和128個(gè)16*、方便的操作指令，可構(gòu)成全中文人機(jī)交互圖形界面。*注釋2：模塊內(nèi)部接有上電復(fù)位電路，因此在不需要經(jīng)常復(fù)位的場合可將該端懸空。因此本設(shè)計(jì)中使用串行方式對(duì)液晶進(jìn)行控制。它就是整個(gè)系統(tǒng)的大腦，由它來控制FPGA內(nèi)部各個(gè)單元有序地工作。 溫度傳感器18b20的讀寫時(shí)序 18b20讀寫時(shí)序的手冊(cè)介紹DSl820工作過程中的協(xié)議如下：初始化：ROM操作命令存儲(chǔ)器操作命令；處理數(shù)據(jù)。 圖43 寫0時(shí)序圖44 寫1時(shí)序(3)讀時(shí)間隙。帶中文字庫的128X64內(nèi)部提供1282字節(jié)的字符顯示RAM緩沖區(qū)（DDRAM）。字符顯示RAM在液晶模塊中的地址80H～9FH。這個(gè)指令不改變DDRAM 的內(nèi)容顯示狀態(tài)開/關(guān)0000001DCBD=1: 整體顯示 ONC=1: 游標(biāo)ONB=1:游標(biāo)位置反白允許進(jìn)入點(diǎn)設(shè)定00000001I/DS指定在數(shù)據(jù)的讀取與寫入時(shí),設(shè)定游標(biāo)的移動(dòng)方向及指定顯示的移位游標(biāo)或顯示移位控制000001S/CR/LXX設(shè)定游標(biāo)的移動(dòng)與顯示的移位控制位。除非再次變更“RE”的狀態(tài)，否則使用相同的指令集時(shí)，不需要重新設(shè)置“RE”。顯示ASCII字符過程與顯示中文字符過程相同。圖412 8位元軟件初始化圖413 4位元軟件初始化 仿真結(jié)果圖圖414通過仿真結(jié)果可以看到，本設(shè)計(jì)中使用的是串行方式對(duì)液晶進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。人們的日常生活、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)實(shí)驗(yàn)等許多方面都與溫度測量有著十分密切的關(guān)系。因此，溫度檢測和溫度檢測技術(shù)的研究也是一個(gè)重要的研究課題。 參考文獻(xiàn)[1] 單慧琳,陳鐘榮,[J].微計(jì)算機(jī)信息,2008,24(35):210211,220.[2] 宋亞偉,[J].機(jī)電工程技術(shù),2008,37(09):8991.[3] [J].微計(jì)算機(jī)信息,2008,24(20):225226,243.[4] 肖金球,劉傳洋,[J].電路與系統(tǒng)學(xué)報(bào),2005,10(06):128131.[5] 楊林楠,李紅剛,[J].計(jì)算機(jī)工程,2007,33(07):246248.[6] 李健,李正平,[J].電子技術(shù),2008,09:2021.[7] 王成,喬曉軍,[J].自動(dòng)化技術(shù)與應(yīng)用,2005, 24(01):5456.[8][M].北京：電子工業(yè)出版社，.[9]Andrew Mason,Navid Yazdi,Khalil Najafi,and Kensall lowpower wireless microinstrumentation system for environmental monitoring,[MI], 1995,6:2529[10],B,Sc AND System for the Digital Setting of Temperature and Humidity Controllers,1996,383:[11]FerreiraP，M.，.，Eruano A. Neural network models in greenhouse air temperature predietion. Neuroeomputing〔J〕，2002，43:51一75.[12] DS18B20 Programmable Resolution 1Wire Digital Thermomete，Dallas Semieonduetor，. 致謝本文的研究工作是在劉智教授的悉心指導(dǎo)和親切關(guān)懷下完成的。短短的接觸，使我無論在做學(xué)問或在做人、辦事方面均受益菲淺。對(duì)于實(shí)驗(yàn)室其他老師和同學(xué)們對(duì)我的支持和幫助，在此
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