【正文】 KHz else t_delay = t_delay+139。 第一，首先 FPGA 中的時鐘信號是 50MHz，遠(yuǎn)遠(yuǎn) 不能夠?qū)崿F(xiàn) I2C 協(xié)議中要求的 SCL時鐘線，第一步就是對 FPGA 所提供的時鐘信號進行分頻處理。 ● 時序仿真：需要利用在布局布線中獲得的精確參數(shù)，用仿真軟件驗證電路的時序。 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(guān)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]。 武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 13 5） 停止：信號結(jié)束傳輸。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。 的性能 標(biāo)準(zhǔn) 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(shè)備。它具有特殊的高驅(qū)動能力的時鐘緩沖器 ——時鐘驅(qū)動器。這些 CLB 可能彼此相互關(guān)聯(lián)，但又互相原理。 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。不幸的是，在一個 FPGA 中傳遞時是全部延時的總量。另外，還可能有額外的邏輯資源，像 ALU、存儲器和譯碼器 [9]。中小規(guī)模 PLD 比較有特色，種類齊全。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(shè)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(shè)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。因此，液晶顯示器畫質(zhì)高且不會閃爍。C；而 ADC0809 只能在 40176。A（典型值） 4） 電源電壓： – 5） 片上集成： 6)振蕩器和低漂移基準(zhǔn) 7)偏移電壓： 100181。 4）單個 +5V 電源供電 。因此需要一個模數(shù)轉(zhuǎn)換器。 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(yīng)很低。 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(yīng)來獲得的，首先我們先來了解一下光電效應(yīng)，光電效應(yīng)可以分為內(nèi)光電效應(yīng)和外光電效應(yīng)， 內(nèi)光電效應(yīng)可以分為光電導(dǎo)效應(yīng)和光生伏特效應(yīng)。 光源 器件 在這次設(shè)計實驗之中我們選擇 LD，相對于 LED 而言他有許多的優(yōu)點。主要完成 A/D 轉(zhuǎn)換器的時鐘選取、 I2C 協(xié)議的編寫以及驅(qū)動傳感器， ADS1115， DAC8571。北京測振儀器廠研制的 HZ9609 數(shù)據(jù)采集 /震動分析儀，它采用中文顯示，直觀醒目，操作簡單。 262XA 系列有兩種掃描速度： 4 通道 /秒（慢）， 17 通道 /秒（快）。與此同時，將 FPGA 得到的數(shù)據(jù)進行顯示或打印，以便實現(xiàn)對某些物理量的監(jiān)視，其中的一部分?jǐn)?shù)據(jù)還將被控制生產(chǎn)過程中的 FPGA 控制系統(tǒng)用來控制某些物理量。 關(guān)鍵詞： FPGA； I2C 協(xié)議 ； 光電數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換 武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） II Abstract With the FPGA to acquisition and processing of optoelectronic data, through as the photoelectric conversion signals to do the analog to digital conversion, we can get numerical digital signals which can be processed, use of FPGA to the programmable of I2C protocol, so that some logic devices with I2C protocol can be used, so that we can better understand the advantages of the integration of FPGA processing, the results obtained for the use of FPGA for data acquisition and processing has very important significance. The main work of this paper is the use of Veilog language to program I2C protocol and through I2C protocol to control of other chips, and ultimately to realize collecting and processing the fiber temperature we needed and how to more accurately display the temperature value. The results show that, FPGA with I2C protocol can make devices higher integration, higher processing speed, the advantage in portability can be well reflected. The feature of this paper is using FPGA to control time precisely, so as to achieve very accurate control of I2C protocol to realize munication. Keywords: FPGA。 指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日 注： 1．開題報告應(yīng) 根據(jù)教師下發(fā)的畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書，在教師的指導(dǎo)下由學(xué)生獨立撰寫，在畢業(yè)設(shè)計開始后三周內(nèi)完成。學(xué)習(xí)好之后就開始編寫程序，在編程之后利用 quartus 進行仿真模擬，得出正確的仿真圖后，將程序下載到 FPGA上，連接好外圍電路進行調(diào)試，并多次檢測并記錄結(jié)果，并對實驗的結(jié)果進行分 析，最后整理并完成論文 。采集的數(shù)據(jù)可隨時通過接口打印，也可將數(shù)據(jù)用 RS232 接口傳至計算機。 比如美國 FLUKE 公司的 262XA 系列數(shù)據(jù)采集器是一種小型、便攜、操作簡單、使用靈活的數(shù)據(jù)采集器，他可以單獨使用，也可以和計算機連接使用。這一過程有兩種解決途徑，最常見的一種是使用以硅為主要材料的固體裝置，另一種則是使用光敏染料分子來捕獲光子的能量。 作者簽名： 年 月 日 學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書 本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保障、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向有關(guān)學(xué)位論文管理部門或機構(gòu)送交論文的 復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)省級優(yōu)秀學(xué)士論文評選機構(gòu)將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)進行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。染料分子吸收光子能量后將使半導(dǎo)體中的帶負(fù)電的電子和帶正電的空穴分離。它具有多種測量功能，多種數(shù)據(jù)存儲方式和多種控制方式。記錄的數(shù)據(jù)包括：通道號、測量值、時間、報警狀態(tài)、累加計數(shù)等。 進度安排 第 1－ 3 周 ： 查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料，明確研究內(nèi)容，了解研究所需 光電轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)在國內(nèi)外的現(xiàn)狀和研究的目的意義 。 2． “設(shè)計的目的及意義 ”至少 800 字， “基本內(nèi)容和技術(shù)方案 ”至少 400 字。 I2C protocol。 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)由以下幾個部分組成：數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)處理、分析和顯示等。儀器可以使用 交流電直接供電，也可以使用 916V 直流供電。 因此國外的數(shù)據(jù)采集技術(shù)比較發(fā)達(dá)，但是成本高，國內(nèi)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的精度不夠，武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 2 一般只有 2%，為此需要設(shè)計一個精度高成本低的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。以及使獲得的數(shù)據(jù)能夠在顯示部分能夠顯示出來。第一，發(fā)光譜線窄；第二， 與光纖的耦合效率高；第三，它是閾值器件；而光源的驅(qū)動是電流驅(qū)動的，我們就用 DAC8571 先進行電壓控制，通過 MAX4238 對電壓進行放大，然后通過三極管使電壓信號能夠變成電流信號，從而能夠驅(qū)動 LD，使我們能夠得到比較穩(wěn)定的光源。 內(nèi)光電效應(yīng)：被光激發(fā)所產(chǎn)生的載流子（自由電子或空穴）仍在物質(zhì)內(nèi)部運動，使物質(zhì)的電導(dǎo)率發(fā)生變化或產(chǎn)生光生伏特的現(xiàn)象。 硅光電二極管的優(yōu)缺點：響應(yīng)頻率低，容易受溫度的影響，精度低。 模數(shù)模塊 模數(shù)轉(zhuǎn)換器有許多種，一種經(jīng)濟節(jié)約型，例如 ADC0809，另一種是高精度型，例如ADS1115。 5）模擬輸入電壓范圍 0～ +5V，不需零點和滿刻度校準(zhǔn)。V 8） 擴展溫度范圍： 40176。C 至 +80176。 2） 數(shù)字式接口 液晶顯示器都是數(shù)字式的，和 FPGA 系統(tǒng)的接口更加簡單可靠，操作更加方便?？删幊踢壿嬈骷V闊的應(yīng)用前景備受業(yè)內(nèi)人士的矚目。 99 年收購 Vantis（原 AMD 子公司） ,20xx 年收購 Lucent 微電子的 FPGA 部門，是世界第三大可編程邏輯器件供應(yīng)商。 可編程邏輯塊陣列 可配置邏輯模塊（ CLB）包含了 FPGA 的可編程邏輯。因此這個優(yōu)點也導(dǎo)致了所做的設(shè)計在速度方面的全面下降 [10]。圖 9 示出了互連資源的可配置邏輯模塊（ CLB）結(jié)構(gòu)。這種傳遞新好方法 的缺點是每一條通過某個開關(guān)矩陣的路徑都會導(dǎo)致一個顯著的延時。這些緩沖器被連接到芯片的時鐘輸入引腳，它們驅(qū)動時鐘信號到全局時鐘武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 12 線上。加強型 I2C 總線用了 10 位地址碼（能夠支持 1024 個設(shè)備），快速模式（ 400Kbit/s）和高速模式（最高有 ）。 總線的一次典型工作流程如下： 1） 開始：信號表明傳輸開始。 I2C 總線數(shù)據(jù)傳送時序： 圖 33 i2c 總線數(shù)據(jù)傳送時序 在數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r候我們應(yīng)該注意幾點問題： 1）進行數(shù)據(jù)傳送時，在 SCL 為高電平期 間， SDA 線上電平必須保持穩(wěn)定，只有 SCL為低時，才允許 SDA 線上電平改變狀態(tài)。武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 14 4 系統(tǒng)中 FPGA 的設(shè)計及實現(xiàn) 設(shè)計需要 FPGA，所以得知道一些關(guān)于 FPGA 設(shè)計的一些東西，所以在下面講一下關(guān)于 FPGA 設(shè)計方面的東西。 ● 編程下載：確認(rèn)仿真無誤后，將文件下載到芯片中 。 實現(xiàn)： 武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 15 reg[8:0] t_delay。b1。 num = 439。b1。d0: sda_r = db_r[7]。d4: sda_r = db_r[3]。 endcase // sda_r = db_r[439。 // 1 地址 end else cstate = ACK1。b1。這個信號只能夠有主機產(chǎn)生。 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）。 第二個字節(jié)：就是接收轉(zhuǎn)換寄存器中的 MSB 的相應(yīng)。 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。 指令 1：清顯示，指令碼 01H,光標(biāo)復(fù)位到地址 00H 位置。 指令 8： DDRAM 地址設(shè)置。武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 23 5 總結(jié) 這次設(shè)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(shè)計當(dāng)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。希望有人接著我的后續(xù)工作，把這個實驗做出來。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。我覺得自己最大的一個缺點就是很少和人交流，不懂的地方喜歡自己慢慢弄，這樣很是影響做事效率，雖然經(jīng)歷過挫折，最后還是把畢業(yè)設(shè)計給弄完了。在軟件實施方面它相對于 ARM 和單片機都難一點，但是他在時間的控制方面精確多了。 I2C 協(xié)議的仿真圖： 圖 51 I2C 協(xié)議的仿真圖 由圖中的的 SCL 信號和 SDA 信號我們可 以知道 SCL 信號是由時鐘信號直接分頻而來的，而 SDA 信號則因為沒有地址信號而沒有輸出只有高電平。 指令 10：寫數(shù)據(jù)。 指令 3：光標(biāo)和顯示模式設(shè)置 I/D：光標(biāo)移動方向，高電平右移，低電平左移 S:屏幕上所有文字是否左移或者右移。 第 6 腳： E 端為使能端，當(dāng) E 端由高電平跳變成低電平時，液晶模塊執(zhí)行命令。 通過以上 9 個字節(jié)數(shù)據(jù)的發(fā)送就可以得到我們想要的數(shù)據(jù)的結(jié)果，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)信號的采集。 第三個字節(jié)： 0b10000100（配置寄存器 MSB 標(biāo)記為寫）。然后把高八位和低八位的數(shù)字信號傳給 DAC8571，在低八位數(shù)據(jù)的最后一個數(shù)據(jù)傳輸完成后有一個應(yīng)答信號，數(shù)模轉(zhuǎn)換就完成了，在更新數(shù)字輸入時，重復(fù)的輸入高八位和低八位數(shù)列，在每次輸完之后都期待一個應(yīng)答信號，在幾組數(shù)據(jù)數(shù)模轉(zhuǎn)換完成之后，主機就可以停止和 DAC8571 的通信，