【正文】 ，可在 l s(典型值 )內(nèi)把溫度變換成數(shù)字。因為每一個DSl820 在出廠時已經(jīng)給定了唯一的序號，因此任意多個 DSl820 可以存放在同一條單線總線上。該TLP5212提供了兩個鼓勵的光耦 8 引腳塑料封裝，而 TLP5214提供了 4個鼓勵的光耦中 16 引腳塑料 DIP 封裝 集電極 發(fā)射極電壓： 55V（最小值） 經(jīng)常轉(zhuǎn)移的比例： 50%(最小 ) 隔離電壓： 2500Vrms（最?。? 11 圖 35 TLP521 TLP5212 TLP5214 光耦內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖及引腳圖 溫度傳感器 18b20的介紹 DSl820 數(shù)字溫度計提供 9位 (二進制 )溫度讀數(shù)，指示器件的溫度。 無觸點、壽命長、體積小、耐沖擊。 響應速度快。因此光電耦合器件的共模抑制比很大，所以，光電耦合器件可以很好地抑制干擾并消除噪音。 由于光接收器只能接受光源的信息，反之不能，所以信號從光源單向傳輸?shù)焦饨邮掌鲿r不會出現(xiàn)反饋現(xiàn)象，其輸出信號也不會影響輸入端。在單片開關(guān)電源中，利用線性光 10 耦合器可構(gòu)成光耦反饋電路，通過調(diào)節(jié)控制端電流來改變占空比，達到精密穩(wěn)壓目的。 光耦合器的主要優(yōu)點是：信號單向傳輸，輸入端與輸出端完全實 現(xiàn)了電氣隔離，輸出信號對輸入端無影響，抗干擾能力強，工作穩(wěn)定，無觸點，使用壽命長，傳輸效率高。所以，它在長線傳輸信息中作為終端隔離元件可以大大提高信噪比。由于光耦合器輸入輸出間互相隔離，電信號傳輸具有單向性等特點，因而具有良好的電絕緣能力和抗干擾能力。輸入的電信號驅(qū)動發(fā)光二極管（ LED），使之發(fā)出一定波長的光，被光探測器接收而產(chǎn)生光電流，再經(jīng)過進一步放大后輸出 。目前它已成為種類最多、用途最廣的光電器件之一。 耦合器以光為媒介傳輸電信號。當輸入端加電信號時發(fā)光器發(fā)出光線，受光器接受光線之后就產(chǎn)生光電流，從輸出端流出 ，從而實現(xiàn)了“電 — 光 — 電”轉(zhuǎn)換。 光耦的介紹 光耦的簡介 光耦合器（ opticalcoupler，英文縮寫為 OC）亦稱光電隔離器或光電耦合器，簡稱光耦。配置數(shù)據(jù)通過 DATA0引腳送入 FPGA。使用 Altera串行配置器件來完成。 ? 被動串行方式 (PS)，使用微處理器的串行接口； 過加強型配置器件（ EPC16， EPC8， EPC4）等配置器件來完成； ? 被動并行同步方式（ PPS），使用微處理器的并行同步接口； 9 ? 被動并行異步方式（ PPA），使用微處理器的并行異步接口； ? 邊界掃描方式（ JTAG），使用 JTAG下載電纜。這樣不僅節(jié)約了成本，還有效地縮小了系統(tǒng)體積。在嵌入式系統(tǒng)中，因為含有微處理器，可以使用微處理器產(chǎn)生配置時序，將保存在系統(tǒng) ROM中的配置數(shù)據(jù)存儲到FPGA中。 FPGA的配置是有時序要求的，如果 FPGA本身不能控制配置時序，就需要外部配置器件來進行時序控制。只有在數(shù)據(jù)配置正確的情況下，系統(tǒng)才能正常工作。 配置方式及其特 點、用途 現(xiàn)場可編程門陣列 FPGA是一種高密度可編程邏輯器件，其邏輯功能是通過把設(shè)計生成的數(shù)據(jù)文件配置進芯片內(nèi)部的靜態(tài)配置數(shù)據(jù)存儲器（ SRAM）來實現(xiàn)的，具有可重復編程性，可以靈活實現(xiàn)各種邏輯功能。這樣就屏蔽掉了 SDRAM操作的復雜性，而其它邏輯模塊可通過接口電路對 SDRAM進行訪問。 在以 SDRAM作為緩存的系統(tǒng)中，使用可編程器件對其進行控制具有很強的靈活性。目前，雖然一些廠商為微處理器提供了和 SDRAM的透明接口，但其可擴展性和靈活性不夠，難以滿 足現(xiàn)實系統(tǒng)的要求，限制了 SDRAM 的使用。 SDRAM（同步動態(tài)隨機訪問存儲器）具有價格低廉、密度高、數(shù)據(jù)讀寫速度快的優(yōu)點，從而成為數(shù)據(jù)緩存的首選存儲介質(zhì)。分頻器輸出的信號頻率與所需頻率十分接近，把它和從信號中提取的相位參考信號同時送入相位比較器，比較結(jié)果示出本地頻率高了時就通過補抹門抹掉一個輸入分頻器的脈沖，相當于本地振蕩頻率降低；相反，若示出本地頻率低了時就在分頻器輸入端的兩個輸入脈沖間插入一個脈沖，相當于本地振蕩頻率上升，從而達到同步。能使受控振蕩器的頻率和相位均與輸入信號保持確定關(guān)系的閉環(huán)電子電路。 圖 32 外部存儲器讀寫操作 7 C、 支持的接口及協(xié)議 1. PCI 2. SDRAM及 FCRAM 3. 10/l00/1000兆以太網(wǎng) 4. 串行總線接口， Cyclone器件支持一系列的串行總線接口，如串行外設(shè)接口(SPI)、 I2C、 IEEE1394和通用串行總線 (USB)等，通信協(xié)議 : E T3和 SONET/SDH等。 B、 專用外部存儲接口電路 CycloneⅡ器件通過片內(nèi)內(nèi)嵌的專用 接口電路實現(xiàn)與雙數(shù)據(jù)速率 (DDR)Sdram和 FCram以及單數(shù)據(jù)速率 (SDR)Sdram進行快速可靠的數(shù)據(jù)交換，結(jié)合即取即用的IP控制器核可在幾分鐘之內(nèi)將一個 Sdram核 FCram的功能合并到一個系統(tǒng)中。 CycloneⅡ器件為在 FPGA上實現(xiàn)低成本的數(shù)字信號處理 (DSP)系統(tǒng)提供一個理想的平臺，采用了靈活的硬件解決方案能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)計所需的多個乘法器，其中的一些模塊可用來實現(xiàn)軟乘法器以滿足圖像處理、音頻處理和消費類電子系統(tǒng)的設(shè)計所需。 I/O單元分為不同的形式支持不同的接口如 SSTL SSTL3以及 311Mbps的LVDS等，另外 I/O塊配備了專門的外部存儲器接口電路可大大簡化與外部存儲器的數(shù)據(jù)交換，可以達到 266Mbps的最大數(shù)據(jù)交換速率。 6 A、 新型可編程構(gòu)架 CycloneⅡ系列器件基于一種全新的低成本構(gòu)架，從設(shè)計之初就充分考慮了成本的節(jié)省，因此可以為價格敏感的應用提供全新的可編程的解決方案。另外還支持多種 I/O標準，包括 640Mbps的 LVDS以及頻率為 33MhZ和 66MHZ、數(shù)據(jù)寬度為 32位和 64位的 PCI。 F P G AE P 2 C 5 T 1 4 4 C電 源可 編 程P R O M1 6 路 溫 度 采集 系 統(tǒng)光 耦 隔 離 與驅(qū) 動按 鍵時 鐘液 晶1 2 8 6 4 圖 31 硬件總體框圖 EP2C5T144C 芯片的介紹 Cyclone 系列 FPGA 的特點 本設(shè)計選用了 CycloneⅡ的 EP2C5T144C8，具有 4608個邏輯單元， 119808 bit的嵌入 RAM，兩個鎖相環(huán) (PLL)， 89個用戶 I/O引腳，可快速實現(xiàn)完整的可編程單芯片系統(tǒng)。溫度采集電路中溫度傳感器為數(shù)字溫度傳感器 DS18B20,通過傳感器實現(xiàn)對外界環(huán)境溫度的采集 ,FPGA 將在60 個計數(shù)周期內(nèi)將控制信號傳送至溫度傳感器中 ,使溫度傳感器將溫度信號送出。該系統(tǒng)通過 FPGA 進行現(xiàn)場的溫度采集，把采集到的溫度數(shù)據(jù)通過液晶模塊進行顯示，具有巡檢速度快，擴展性好，成本低的特點。 系統(tǒng)方案 系統(tǒng)采用針對傳統(tǒng)溫度測量系統(tǒng)，測溫點少，系統(tǒng)兼容性及擴展性較差的特點，運用分布式通訊的思想。 FPGA將在 60 個計數(shù)周期內(nèi)將控制信號傳送至溫度傳感器中 ,使溫度傳感器將溫度信號送出。且人機交互友好。 4 主控制部分的選擇 方案一： 此方案采用 PC 機實現(xiàn)。前兩種可顯示數(shù)字、字符和符號等，而圖形點陣式液晶顯示器還可以顯示漢字和任意圖形，達到圖文并茂的效果，其應用越來越廣泛。 方案二： 液晶顯示器（ LCD）具有工作電壓低、微功耗、顯示信息量大、接口方便等優(yōu)點，現(xiàn)在已被廣泛應用于計算機、數(shù)字式儀表等場合，成為測量結(jié)果顯示和人機對話的重要工具。使用 LED 數(shù)碼管顯示， 該方案控制最簡單，但是只能顯示非常有限的符號和數(shù)字，對于設(shè)計中顯示功能比較復雜再加上數(shù)碼管的耗電量比較大。 顯示電路的選擇 方案一： N位的 LED 顯示器是由 N個 LED 顯示塊拼接的。并且線性好、精度適中、靈敏度高、體積小、使用方便 [1]。 傳感器的選擇 方案一： 采用熱敏電阻，可滿足 40℃～ 90℃測量范圍，但熱敏電阻精度、重復性、可靠性較差，對于檢測小于 1℃的信號是不適用的。所以多點溫度檢測系統(tǒng)的設(shè)計的關(guān)鍵在于兩部分：溫度傳感器的選擇和主控單元的設(shè)計。若采用一般溫度傳感器采集溫度信號，則需要設(shè)計信號調(diào)理電路、 A/D轉(zhuǎn)換及相應的接口電路，才能把傳感器輸出的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號送到計算機去處理。但是，隨著分布式控制在各個領(lǐng)域里越來越普遍的應用，數(shù)據(jù)采集設(shè)備開始同控制設(shè)備相結(jié)合。數(shù)據(jù)采集已長時間地被認為玉數(shù)據(jù)饋送及其他數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)相等同。首先，分布式控制應用場合中的智能數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)正在發(fā)展。今后根據(jù)用戶的需要將不斷開發(fā)出速度更高，能滿 足用戶價格條件及能成倍增加 I／ O 引腳數(shù)的新型器件，以擴大用戶的 2 選擇范圍。從工藝上來看，目前正處于從 ／ Lm 向 m 過渡時期，最近已制成了 的器件。從集成度來看，實際使用器件已達 13000 門，可滿足 ASIC 設(shè)計需求的 75 。 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀綜述 近幾年，隨著需求量的不斷增加， FPGA 的技術(shù)得到了迅速發(fā)展。更重要的是采用現(xiàn)場可編程門陣列（ FPGA)實現(xiàn)溫度測量比采用單片機大大改善了設(shè)計效果，可實現(xiàn)多路的溫度測量。隨著時代的進步、社會的發(fā)展、科學技術(shù)的不斷更新，溫度的采集范圍要求不斷擴大，同時溫度的采集準確性要求不斷提高。本設(shè)計采用能適應惡劣環(huán)境的數(shù)字化溫度傳感器DS18B20,采用 FPGA 芯片作數(shù)據(jù)處理 ,實現(xiàn)環(huán)境溫度實時采集及顯示。 關(guān)鍵詞： fpga， 18b20,12864 液晶 II Abstract（居中） Temperature measurement is currently achieved mainly through the MCU control, SCM is based on the order of language, and its description of the process cumbersome, data acquisition frequency of the restrictions by the MCU clock frequency, highspeed temperature measurement is difficult and not easily modified online, the majority of sensors used in discrete ponents, such as thermistors, thermocouples, etc., the accur