1、 FPGA 课程课程设计设计论文论文 学生姓名 学 号 院 系 电子与信息工程学院 专 业 电子科学与技术 指导教师 二一二年二一二年 5 月月 28 日日 基于基于 FPGA 的温度传感器系统设计的温度传感器系统设计 引言 温度是一种最基本的环境参数,人们的生活与环境的温度息息相关,在工业生产过程中需 要实时测量温度,在农业生产中也离不开温度的测量,因此研究温度的测量方法和装置具有重 要的意义。测量温度的关键是温度传感器,温度传感器的发展经历了三个发展阶段:传统的分 立式温度传感器;模拟集成温度传感器;智能集成温度传感器。 目前,国际上新型温度传感器正 从模拟式向数字式,从集成化向智能化、网
2、络化的方向飞速发展。本文将介绍采用智能集成 温度传感器 DS18B20,并以 FPGA 为控制器的温度测量装置的硬件组成和软件设计，用液晶 来实现温度显示。 电路分析 系统框图如下：系统框图如下： 第一部分：第一部分：DS18B20DS18B20 温度传感器温度传感器 美国 Dallas 半导体公司的数字化温度传感器 DS1820 是世界上第一片支持 “一线总 线“接口的温度传感器，在其内部使用了在板（ON-B0ARD）专利技术。全部传感元件及转换 电路集成在形如一只三极管的集成电路内。 一线总线独特而且经济的特点， 使用户可轻松地 组建传感器网络，为测量系统的构建引入全新概念。现在，新一代的
3、 DS18B20 体积更小、 更经济、更灵活。使你可以充分发挥“一线总线”的优点。 DS18B20 的主要特性： （1）适应电压范围更宽，电压范围：3.05.5V，在寄生电源 方式下可由数据线供电 （2）独特的单线接口方式，DS18B20 在与微处理器连接时仅需要一 条口线即可实现微处理器与 DS18B20 的双向通讯 （3）DS18B20 支持多点组网功能，多个 DS18B20 可以并联在唯一的三线上，实现组网多点测（4）DS18B20 在使用中不需要任何外 DS18B20 温度传感器 FPGA LCD1602 液晶显示器 围元件，全部传感元件及转换电路集成在 形如一只三极管的集成电路内 （
4、5）温范 围55125，在-10+85时精度 为0.5 （6）可编程的分辨率为 912 位，对应的可分辨温度分别为 0.5、 0.25、0.125和 0.0625，可实现高 精度测温（7）在 9 位分辨率时最多在 93.75ms 内把温度转换为数字，12 位分辨 率时最多在 750ms 内把温度值转换为数 字，速度更快 （8）测量结果直接输 出数字温度信号，以“一线总线“串行传送 给 CPU，同时可传送 CRC 校验码，具有极 强的抗干扰纠错能力（9）负压特性：电源 极性接反时，芯片不会因发热而烧毁，但 不能正常工作。 DS18B20 引脚定义： (1)DQ 为数字信号输入/输出端； (2)G
5、ND 为电源地； (3)VDD 为外接供电电源输入端 （在寄生电源接线方式时接地） 。 DS18B20 中的温度传感器可完成 对温度的测量，以 12 位转化为例： 用 16 位符号扩展的二进制补码读数 形式提供，以 0.0625/LSB 形式表 达，其中 S 为符号位。 存储在 18B20 的两个 8 比特的 RAM 中， 二进制中的前面 5 位是符号 位， 如果测得的温度大于 0， 这 5 位 为 0，只要将测到的数值乘于 0.0625 即可得到实际温度；如果温度小于 0，这 5 位为 1， 测到的数值需要取反加 1 再乘于 0.0625 即可得到实际温度。 例如+125的数字输出为 07D
6、0H， +25.0625的数字输出为 0191H， -25.0625的数字 输出为 FF6FH，-55的数字输出为 FC90H。 第二部分第二部分 EPM240EPM240 系列芯片系列芯片 基本参数： CPLD 类型:闪存 宏单元数:192 输入/输出线数:80 传播延迟时间:5.9ns 整体时钟设定时间:2.7ns 频率:201.1MHz 电源电压范围:2.375V to 2.625V , 3V to 3.6V 工 作 温 度 范 围 :0 C to +85 C 针脚数:100 封装类型:TQFP 工作温度最低:0 C 工作温度最高:85 C 逻辑芯片功能:CPLD 逻辑芯片基本号:EPM240T 可编程逻辑类型:CPLD 输入/输出接口标准:LVTTL, LVCMOS, PCI 第三部分：第三部分：LCD1602LCD1602 液晶显示屏液晶显示屏 液晶显示器以其微功耗、体积小、显示内容丰富、超薄轻巧的
