基于FPGA的温度监控系统.docxVIP

摘要

本论文介绍了一个基于FPGA的数字温度计电路的设计与实现。该电路

采用数字温度传感器DS18B20采集外界环境温度，同时结合该传感器的数据接口和特点，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。再将采集的二

进制数转换为BCD码，并通过数码管显示。该系统软件设计通过

VerilogHDL语言进行编译。这次设计相比于传统的数字温度计具有结

构简单，抗干扰能力强，功耗小，可靠性高，反应时间短等优点。

关键词：数字温度计；FPGA;VerilogHDL;DS18B20

ABSTRACT

Thispaperexpoundsadesignandimplementationofadigital

thermometer

circuitbasedonFPGA.Thecircuitadoptsthedigitaltemperature

sensor

DS18B20collectingtheenvironmenttemperature,combiningwiththe

characteristicsofthesensordatainterface,usingFPGAasthe

controller,strict

controloverthetimingofDS18B20,readandwritefunctionsonI-wire,

completethefunctionofdigitaltemperaturemeasurement.Then

measurethe

binarynumberintoBCDcode,anddisplayitonthedigitaltube.The

program

designofthesystemiscompiledbyVerilogHDLlanguage.Compared

tothe

traditionaldigitalthermometer,ithasmanyadvantagessuchassimpler

structure,

stronganti-interferenceability,lowconsumption,highreliability,short

reaction

time.

KeywordsDigitalthermometer,FPGA,VerilogHDL,DS18B20

山东科技大学学士学位论文

目录

目录

1

1.1课题研究意义 1

1.2课题相关技术的发展 2

1.3课题的主要研究内容 3

1.4论文结构安排 3

2总体方案的论证

5

2.1方案的选择 5

2.2方案论证与确立 7

2.3Quartus11介绍 7

3.系统的硬件设计 ·

10

3.1系统的总体结构设计 10

3.2数据处理模块 15

3.3数码管显示模块 22

4系统总体模块设计

24

4.1VerilogHDL语言介绍 24

4.2软件程序设计 25

5整体编译结果与分析

30

5.1整体编译 30

5.2程序的下载调试 31

6设计中遇到的问题

33

山东科技大学学士学位论文目录

7结束语

……………34

参考文献

………35

附录

36

附录A系统总体电路图 37

附录B系统总程序 37

附录C外文翻译 49

山东科技大学学士学位论文

绪论

1绪论

1.1课题研究意义

温度是生活中最基本的环境参数。温度的监测与控制，对于生物的生存与生长，工业生产发展都有着非同一般的意义。温度传感器的应用涉及机械制造、工业过程控制、汽车电子产品、消费电子产品和专用设备等各个领域。传统的常用温度传感器有热电偶、电阻温度计RTD和NTC热敏电阻等。但信号调理，模数转换及恒温器等功能全都会增加成本。现代集成温度传感器通常包含这些功能，并以其低廉的价格迅速占据了

市场。Dallas

Semiconductor公司推出的数字式温度传感器DS18B20采用数字化一线总线计数具有很多的优异特性。其一，它将控制线、地址线、数据线合成一根导线，允许在同一根导线上挂接多