基于FPGA的温检测系统设计.docx

湖北民族学院科技学院信息工程学院

数字系统与Verilog设计报告

题目：基于FPGA的温度检测系统设计
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2014/6/23摘 要
本文利用数字温度传感器DS18B20的数据接口和特点，阐述了一种基于现场可编程门阵列(FPGA)控制DS18B20的方法。使用FPGA作为控制器，严格控制DS18B20的时序，在单总线上实现读写功能，完成测量数字温度的功能。将测量的二进制数转换为BCD码，并通过数码管显示。系统设计使用Verilog语言。
关键字：数字温度传感器，数字温度检测，FPGA，Verilog语言

目 录
TOC\o"1-3"\h\z\uHYPERLINK\l"_Toc391304789"摘 要 PAGEREF_Toc391304789\hI
HYPERLINK\l"_Toc391304790"1引言 PAGEREF_Toc391304790\h1
HYPERLINK\l"_Toc391304791"2设计实现
HYPERLINK\l"_Toc391304792"2.1FPGA简介 PAGEREF_Toc391304792\h2
HYPERLINK\l"_Toc391304793"2.2DS18B20的通讯协议 PAGEREF_Toc391304793\h2
HYPERLINK\l"_Toc391304794"2.2.2写时序 PAGEREF_Toc391304794\h3
HYPERLINK\l"_Toc391304795"2.2.3读时序 PAGEREF_Toc391304795\h3
HYPERLINK\l"_Toc391304796"2.3电源连接 PAGEREF_Toc391304796\h5
HYPERLINK\l"_Toc391304797"3模块设计
HYPERLINK\l"_Toc391304798"3.1DS18b20驱动模块 PAGEREF_Toc391304798\h6
HYPERLINK\l"_Toc391304799"3.2温度数据处理模块 PAGEREF_Toc391304799\h7
HYPERLINK\l"_Toc391304800"3.3温度显示模块 PAGEREF_Toc391304800\h7
HYPERLINK\l"_Toc391304801"4整体模块连接 PAGEREF_Toc391304801\h9
HYPERLINK\l"_Toc391304802"5结束语 PAGEREF_Toc391304802\h10
HYPERLINK\l"_Toc391304803"参考文献 PAGEREF_Toc391304803\h11

1引言
温度是工业控制中主要的被控参数之一，特别是在冶金、化工、建材、食品、机械、石油等工业中，具有举足重轻的作用。随着电子技术和微型计算机的迅速发展，微机测量和控制技术得到了迅速的发展和广泛的应用。单片机具有处理能强、运行速度快、功耗低等优点，应用在温度测量与控制方面，控制简单方便，测量范围广，精度较高。
FPGA(Field-ProgrammableGateArray)，即现场可编程门阵列，它是在PAL、GAL、CPLD等可编程器件的基础上进一步发展的产物。它是作为专用集成电路(ASIC)领域中的一种半定制电路而出现的，既解决了定制电路的不足，又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点。
随着温度检测理论和技术的不断更新,温度传感器的种类也越来越多，在微机系统中使用的传感器，必须是能够将非电量转换成电量的传感器，目前常用的有热电偶传感器、热电阻传感器和半导体集成传感器等，每种传感器根据其自身特性，都有它自己的应用领域。
本设计所介绍的数字温度计与传统的温度计相比，具有读数方便，测温范围广，测温准确，其输出温度采用数字显示，主要用于对测温比较准确的场所，或科研实验室使用，该设计利用数字温度传感器DS18B20的数据接口和特点。使用FPGA作为控制器，严格控制DS18B20的时序，在单总线上实现读写功能，完成测量数字温度的功能。将测量的二进制数转换为BCD码，并通过数码管显示。
随着人们生活水平的不断提高，FPGA控制无疑是人们追求的目标之一，它所给人带来的方便也是不可否定的，其中数字温度计就是一个典型的例子，但人们对它的要求越来越高，要为现代人工作、科研、生活、提供更好的更方便的设施就需要从数单片机技术入手，一切向着数字化控制，智能化控制方向发展。
21世纪科学技术的发展日新月异，科技的进步带动了测量技术的发展，现代控制设备的性能和结