【正文】 X25045 引腳如圖 。前者稱為多路開關(guān)，后者稱為多路分配器。 1） IN7～ IN0：八個模擬輸入端； 2） START：啟動信號。分辨率越高，轉(zhuǎn)換時對輸入量微小變化的越靈敏。有良好的可移植性，可以在不同內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（畢業(yè)論文） 8 的設(shè)計(jì)環(huán)境和系統(tǒng)平臺中使用。 3） .完全集成化： MAX+PLUSⅡ的設(shè)計(jì)輸入、綜合編譯、時序分析、仿真校驗(yàn)下載 /配置全部集成在一起，加快動態(tài)調(diào)試，縮 短開發(fā)周期； 4） .豐富的設(shè)計(jì)庫： MAX+PLUSⅡ提供豐富的庫單元共設(shè)計(jì)者使用，其中包括 74系列的全會部器件和多種特殊的邏輯功能以及參數(shù)化的兆功能。 ? ：靜態(tài)復(fù)用端口。 ? 2 個 16 位的定時 /計(jì)數(shù)器。 網(wǎng)路技術(shù)和計(jì)算機(jī)總線技術(shù)的發(fā)展，在加上測控任務(wù)的復(fù)雜化以及遠(yuǎn) 程監(jiān)測任務(wù)等迫切需求，促進(jìn)了測控儀器向網(wǎng)絡(luò)化的方向快速的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)化儀器包括基于計(jì)算機(jī)總線技術(shù)的分布式測控儀器，基于 INTERNET/INTERNET 的虛擬儀器，嵌入式 INTERNET 的網(wǎng)絡(luò)化儀器，基于 IEEE1451 標(biāo)準(zhǔn)的智能傳感系統(tǒng)以及基于無線通訊網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)化儀器 系統(tǒng)等，他們在智能交通、信息家電、家庭自動化、工業(yè)自動化、環(huán)境監(jiān)測及遠(yuǎn)程醫(yī)療等眾多領(lǐng)域得到越來越來廣泛的應(yīng)用。 本設(shè)計(jì)課題 智能溫度控制器利用當(dāng)今流行的 EDA（電子設(shè)計(jì)自動化）技術(shù)，綜合應(yīng)用單片機(jī)與 FPGA技術(shù)，通過功能的合理劃分充分發(fā)揮單片機(jī)與 FPGA各自的優(yōu)點(diǎn)，這是智能儀表的發(fā)展方向。 設(shè)計(jì)研發(fā)一種高精度的智能溫度控制器是十分有意義的。FPGA/CPLD 主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)存儲、鍵盤掃描、數(shù)據(jù)顯示；單片機(jī)主要負(fù)責(zé)讀取FPGA/CPLD 采集的數(shù)據(jù)，并根據(jù)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字濾波、標(biāo)度變換、 PID 運(yùn)算。 A Single Chip Computer 。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（畢業(yè)論文） 2 隨著微型計(jì)算機(jī)及微電子技術(shù)在測試領(lǐng)域中的廣泛應(yīng)用，儀器儀表在測量原理、準(zhǔn)確度、靈敏度、可靠性、功能及自動化水平等方面都發(fā)生了巨大的變化，逐步形成完全突破傳統(tǒng)概念的新一代儀器：智能儀器。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（畢業(yè)論文） 3 第三階段虛擬儀器的框架得到了廣泛認(rèn)同和采用。 ? 128B RAM 數(shù)據(jù)存儲器。 =1，訪問內(nèi)部存儲器。 MAX+PLUSⅡ軟件眾多突出出的特點(diǎn)如下： 1） .開放式的界面： MAX+PLUSⅡ軟件可與其他工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)輸入、綜合與校驗(yàn)工具相連接它 EDA 工具的接口遵循 EDIF200、 EDIF300、參數(shù)模塊庫 LPM，標(biāo)準(zhǔn)延遲格式 等多種標(biāo)準(zhǔn) MAX+PLUSⅡ軟件 接口允許用戶使用 Altera 或標(biāo)準(zhǔn)的 EDA 設(shè)計(jì)輸入工具來創(chuàng)建邏輯設(shè)計(jì)內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（畢業(yè)論文） 7 MAX+PLUSⅡ的編譯器對 Altera 器件的設(shè)計(jì)進(jìn)行編譯，使用 Altera 或其他 EDA 校驗(yàn)工具進(jìn)行器件級或板級仿真。系統(tǒng)的功能驗(yàn)證完成后，將抽象的高層設(shè)計(jì)自頂向下逐級進(jìn)行細(xì)化，直到與所用可編程邏輯器件相對應(yīng)的邏輯描述。 8路的模擬開關(guān)的通 /斷由地址所存器和譯碼器器控制，可以在 8路的 8個通道中訪問任意一個單邊的模擬 信號。次數(shù)字量進(jìn)入后存于鎖存器，并同時發(fā)出結(jié)束轉(zhuǎn)換信號。 多路選擇開關(guān) CD4052 CD4052簡介 CD4052是雙四路的多路開關(guān)，主要應(yīng)用是把多個模擬量參數(shù)分時地接通并送入 A/D轉(zhuǎn)換器。軟件看門狗不需外接硬件電路，但系統(tǒng)需要出讓一個定時器資源，這在許多系統(tǒng)中很難辦到，而且若系統(tǒng)軟件運(yùn)行不正常，可能導(dǎo)致看門狗系統(tǒng)也癱瘓。 表 指令名 指令格式 操作 WREN 00000110 設(shè)置寫使能鎖存器（允許寫操作） WRDI 00000100 復(fù)位寫使能鎖存器（禁止寫操作） RDSR 00000101 讀狀態(tài)寄存器 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（畢業(yè)論文） 18 WRSR 00000001 寫狀態(tài)寄存器 READ 0000A8011 把開始與所選地址的存儲器中的數(shù)據(jù)讀出 ERITE 0000A8010 把數(shù)據(jù) 寫入開始與所選的地址的存儲器 X25045 電路相關(guān)設(shè)計(jì)及工作原理 X25045硬件連接圖如圖 所示 工作相關(guān)原理 X25045芯片內(nèi)包含有一個看門狗定時器，可通過軟件預(yù)置系統(tǒng)的監(jiān)控時間。 B、 A得到的信號用來選擇四路通道之一被接通。此信號可以作為 A/D 轉(zhuǎn)換是否結(jié)束的檢測信號，高電平有效； 4） OE：輸出允許信號。即：分辨率 =滿量程值 /2n； （ 2）轉(zhuǎn)換精度 A/D 轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換精度可以用絕對誤差和相對誤差來表示。 經(jīng)典的測量儀表放大器是由三個運(yùn)放組成的對稱結(jié)構(gòu)，測量放大器的差動輸入端 VIN+和VIN分別是兩個運(yùn)放 A1， A2的同相輸入端，輸入阻抗很高，而且完全 對稱的直接與被測信號相連，因而有著急強(qiáng)的抑制共模干擾能力。 MAX+PLUSⅡ的設(shè)計(jì)過程包括設(shè)計(jì)輸入、項(xiàng)目編譯、功能時序仿真、編程配置。 FPGA/CPLD簡介 歲著電子技術(shù)的不斷發(fā)展，電子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法也發(fā)生了很大的變化，傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法正逐步退出歷史舞臺，而基于 EDA 技術(shù)的芯片設(shè)計(jì)正在成為電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主流。 AT89C51時鐘電路、復(fù)位電路圖如圖 所示 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（畢業(yè)論文） 5 R S TV C CCRV C CV C CX T A L 2X T A L 1G N DC 1C 2 圖 AT89C51內(nèi)部震蕩時鐘電路圖及復(fù)位電路圖 單片機(jī)管腳圖及管腳功能 AT89C51管腳圖如圖 所示 V C C P 0 . 7 P 0 . 6 P 0 . 5 P 0 . 4 P 0 . 3 P 0 . 2 P 0 . 1 P 0 . 0 E A A L E P E S E N P 2 . 6 P 2 . 5 P 2 . 4 P 2 . 3 P 2 . 2 P 2 . 1 P 2 . 0P 2 . 7G N DX T A L 1 , 2P 1 . 0 P 1 . 1 P 1 . 2 P 1 . 3 P 1 . 4 P 1 . 5 P 1 . 6 P 1 . 7 P 1 . 0 P 2 . 1 P 2 . 2 P 2 . 3 P 2 . 4 P 2 . 5 P 2 . 6 P 2 . 7R S TA T 8 9 C 5 1圖 AT89C51 管腳圖 ? GND： 接地管腳。（ 2）可讀性強(qiáng)。 本次設(shè)計(jì)智能溫度控制器的主要功能： 1）數(shù)據(jù)采集功能：可將現(xiàn)場的模擬溫度信號進(jìn)行采集、量化轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，送給單片 機(jī)進(jìn)行處理。對于一般的系統(tǒng)采用單片機(jī)作為控制器可以獲得良好的控制性能和優(yōu)越的性價比。利用 ADC0809將轉(zhuǎn)換的標(biāo)準(zhǔn)模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。 關(guān)鍵詞： 智能化；溫度控制；單片機(jī)； FPGA內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（畢業(yè)論文） II Smart Temperature Controller Abstract The temperature controller for use wisdom and A Single Chip puter and FPGA/CPLD bined constitute the main system of monitoring. FPGA/CPLD primarily responsible for data collection, data storage, keyboard scanning, data?，F(xiàn)在的 EDA技術(shù)已經(jīng)在各大高等院校得到和快的推廣，在課程設(shè)計(jì)，綜合實(shí)踐，電子設(shè)計(jì)競賽，畢業(yè)設(shè)計(jì)，科學(xué)研究和產(chǎn)品的研發(fā)等 EDA技術(shù)綜合應(yīng)用環(huán)節(jié)提供拉很大 的幫助，并處于很重要的位置。 第二階段開放式的儀器結(jié)構(gòu)。 51 系列單片機(jī)包括以下幾個部分： ? 一個八位 CPU。 ? PSEN：程序存儲器允許 。他支持 Altera 公司的不同結(jié)構(gòu)器件，可在多平臺上運(yùn)行。這些描述可以從最抽象的系統(tǒng)級直到最精確的邏輯級甚至門級。本設(shè)計(jì)中應(yīng)用的就是八路多路開關(guān) ADC0809，現(xiàn)對 ADC0809進(jìn)行介紹。參考電平經(jīng)過 256R 電阻網(wǎng)絡(luò)輸出一個模擬電壓 Vc， Vc與輸入模擬量 Vx在比較器中進(jìn)行比較。接 +5V； 12） GND：接地端； ADC0809的時序圖 ADC0809的時序圖，如圖 所示 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（畢業(yè)論文） 14 A L EC . B . AS T A R TE O CO ED O 7 . . . D O 0 圖 ADC0809時序圖 ADC0809 的技術(shù)指標(biāo) 1） 單一電源， +5V 供電，模擬輸入范圍為 0～ 5V； 2） 分辨率為八位； 3） 功耗 為 15mW； 4） 轉(zhuǎn)換速率取決于芯片的時鐘脈沖頻率。在 8096 系列單片機(jī)和增強(qiáng)型 8051 系列單片機(jī)中，該系統(tǒng)已經(jīng)做在芯片內(nèi)部，用戶只要用軟件開放它就可以，使用很方便。 C R3的時間常 數(shù)不必太大，有數(shù)百微秒即可，因?yàn)檫@時 CPU 的振蕩器已經(jīng)在工作。所以，用戶可以根據(jù)自己的輸入信號范圍和數(shù)字控制信號的邏輯電平來選擇 VDD、 VSS、 VEE 的電壓值。當(dāng) ALE 為高電平時，允許 C， B， A所示的通道被選中，并把該模擬量接入 A/D 轉(zhuǎn)換器； 8） C， B， A：通道號選擇端子 。 從圖中可以看出， ADC0809有兩部分組成。為了將電壓測量出來又務(wù)須使輸出電流 I 不分流出來，我們使用電壓跟隨器其輸出電壓 V2等于輸入電壓 V。 VHDL語言簡介 20世紀(jì) 80 年代后期，美國國防部開發(fā)的 VHDL語言是 IEEE 標(biāo)準(zhǔn)化的硬件描述語言，并且已經(jīng)成為系統(tǒng)的國際工人標(biāo)準(zhǔn)，得到眾多的 EDA 公司的支持。 它是大規(guī)模集成電路技術(shù)飛速發(fā)展與計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)輔助生產(chǎn)和計(jì)算機(jī)輔助測試相結(jié)合的一種產(chǎn)物，是現(xiàn)代數(shù)字系統(tǒng)向超高集成度、超低功耗、超小封狀和專用化方向發(fā)展的重要基礎(chǔ)。 ? RST： 。（ 5）力圖反映新技術(shù)的發(fā)展。 4）數(shù)據(jù)顯示功能：可將現(xiàn)場的溫度值利用數(shù)碼管顯示，比較直觀了解工藝現(xiàn)場情況。而且設(shè)計(jì)的周期一般是很長的。 溫度控制電路采用晶閘管調(diào)功方式。 ：顯示電路由四個共陽極期段數(shù)碼管和四片 1位串入八位并出的74LS164 芯片組成。并且有些器件的功能有很多的局限。 5）報警功能：當(dāng)溫度值超過警戒溫度值是進(jìn)行報警，以引起操作人員注意并采取相關(guān)措施。（ 6）力圖體現(xiàn)新器件的應(yīng)用。 掉電后可接備用電源，底功率情況下保持內(nèi)部 RAM 中的數(shù)據(jù)。它的應(yīng)用和發(fā)展不僅簡化了電路設(shè)計(jì)，降低了成本，提高了系統(tǒng)的可靠性和保密性，而且給數(shù)字系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法帶來了革命性的變化。其全稱為（ Very High Speed Integerated Circuit） Hardware Description Language。 由于一般電源供應(yīng)教多器件之后，電源是帶雜波的，因此我們使用齊納二極管作為穩(wěn)壓元件，再利用可變電阻分壓，其輸出電壓 V1 需調(diào)整至 接下來我們使用差動放大器其輸出 Vo 為（ 100K/10K）（ V2V1） =T/10，如果現(xiàn)在為攝氏 28℃，輸出電壓為 ，輸出電壓接 AD轉(zhuǎn)換器，那么 AD 轉(zhuǎn)換輸出的數(shù)字量就和攝氏溫度成線形比例關(guān)系。第一部分 分為 8通道模擬轉(zhuǎn)換開關(guān)，其基本原理與 CD4052類似，控制 C， B， A和地址鎖存允許端子，可使一個通道被選中。 C為最高位， A為最低位； 9） D7～ D0：數(shù)字量輸出端； 10） V（ REF） +， V（ REF） ：參考電壓端子。該類芯片允許 3種電壓的范圍是 VDD～ VSS、 VDD～ VEE為 ～ 15v。 C SS OW PV S SV C CR E S E TS C KS IP 1 . 3P 1 . 2P 1 . 1P 1 . 0A T 8 9 C 5 1R E S E T7 4 L S 3 2C 1 2 2 μ F
?？撮T狗 (Watchdog)電路是自行監(jiān)測系統(tǒng)運(yùn)行的重要保證，幾乎所有的工控系統(tǒng)都包含看門狗電路。一般輸入為 +5v 與 5v； 11） VCC：電源端子。控制邏輯用來控制逐次逼近寄存器從高位到低位逐次取“ 1”，然后將此數(shù)字量送到開關(guān)樹組，以控制 K7～ K0是否與參考電平相聯(lián)。為滿足系統(tǒng)的要求，在一些 A/D 轉(zhuǎn)換器中除設(shè)有 A/D 轉(zhuǎn)換電路外，還含有多路開關(guān)，用以選擇模擬量輸入通道，使通道中的任何一個模擬通道信號能夠直接進(jìn)入 A/D轉(zhuǎn)換器。其設(shè)計(jì)描述可以是描述電路具體組成的結(jié)構(gòu)描述，也可以是描繪素電路功能的行為描述。 MAX+PLUSⅡ是一個完全集成化的可編程邏輯環(huán)境，能滿足用戶各種各樣的設(shè)計(jì)需 要。當(dāng)單片機(jī)訪問外部，該引腳的輸出信號 ALE 用于所存 P0 口的低八位地址。 AT89C51概述 單片機(jī)是在一塊芯片上集成了 CPU、 RAM、 ROM、定時 /計(jì)數(shù)器和多功能 I/O 接口等計(jì)算機(jī)所需要的基本功能部 件的大規(guī)模集成電路，又稱 MCU。隨著計(jì)算機(jī)系統(tǒng)性能價格比的不斷上升，用計(jì)算機(jī)控制測控儀器成為一種發(fā)展 趨勢。 EDA技術(shù)作為現(xiàn)在電子設(shè)計(jì)最新技術(shù)的結(jié)晶，其廣泛的應(yīng)用前景和深遠(yuǎn)的影響已經(jīng)無庸質(zhì)疑，它在信息工程專業(yè)中的基礎(chǔ)地位和核心作用也逐漸被人們所認(rèn)識。其