基于FPGA的多功能温度控制器设计.doc

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1、摘要本论文所设计的是一个基于FPGA的多功能数字温度控制器。本设计克服了传统数字温度计精度低的缺点，并且除了传统温度计的测量温度功能外还具有一定的控制功能，能更好的对所测量的温度进行处理，控制模块的加入让其比传统温度计具有更强的实用性。本设计采用EDA技术自上而下的设计思路，对系统的结构划分为温度采集模块、温度显示模块、输入数据对比模块，输出控制模块。在QuartusII软件下应用VHDL语言进行电路设计并仿真，根据仿真的结果。该方案能够较好的实现测温功能并且能对温度进行有效的控制。关键字：温度控制；F

2、PGA；VHDL；　　Abstract DesignedbythispaperisamultifunctionaldigitaltemperaturecontrollerbasedonFPGA.Thisdesignovercomesthedrawbackoftraditionaldigitalthermometerlowaccuracy,andinadditiontothetraditionalthermometertemperaturefunctionalsohasthecertaincontrolf

3、unction,canbetterhandleandonthemeasuredtemperaturecontrolmoduletojoinitsthantraditionalthermometerhasstrongerpracticability.Thisdesignadoptsthetop-downdesignEDAtechnology,thestructureofsystemisdividedintotemperatureacquisitionmodule,displaymodule,theinpu

4、tdatacontrastmodule,outputcontrolmodule.UndertheQuartusIIsoftwarecircuitdesignandsimulationusingVHDLlanguage,accordingtotheresultofsimulation.Theschemecanachieveabettertemperaturemeasurementfunctionandcancarryontheeffectivecontroloftemperature.KeyＷords:T

5、emperaturecontrolFPGAVHDL目录第1章绪论11.1课题背景及国内外研究概况11.2课题相关技术发展11.3课题研究的必要性11.4课题研究的主要内容21.5课题所设计的温度控制器的优点2第2章FPGA的简介32.1FPGA的概述32.2FPGA的基本结构32.3FPGA系统设计流程52.4FPGA开发编程原理6第3章DS18B20温度传感器简介83.1传统温度采集器件的简述83.2DS18B20的引脚83.3DS18B20内部结构83.4DS18B20的时序103.5DS18B20

6、的工作原理113.6DS18B20的性能特点123.7DS18B20使用过程中的注意事项12第4章QUARTERSII软件简介134.1QuartusII软件概况134.2软件界面简介134.3QuartusII的设计流程14第5章温度控制器的设计总流程175.1温度控制器系统结构图175.2DS18B20温度采集模块的驱动设计175.3FPGA温度显示模块的设计195.4FPGA数据比较模块的设计195.5FLEX10K开发箱上的下载20第6章结论22附录23附录123基于FPGA的多功能温度控制器设

7、计第1章绪论1.1课题背景及国内外研究概况温度控制无论是在工业生产过程中，还是在日常生活中都起着非常重要的作用，而在当今，我国农村锅炉取暖，农业大棚，养鸡场内等多数都没有实用的温度控制系统，还有部分厂矿，企业还一直沿用简单的温度设备和纸质数据记录仪，无法实现温度数据的实时测量与控制。随着社会经济的高速发展，越来越多的生产部门和生产环节对温度控制精度的可靠性和稳定性等有了更高的要求，而且随着人们日常生活的不断提高，传统的温度控制器越来越不能满足人们生活中的需要并且传统温度控制器的精度也已经不能满足对温度要

8、求较为苛刻的生产环节。1.2课题相关技术发展当今电子产品正向功能多元化、体积最小化、功耗最低化的方向发展。现在的电子产品在设计上与传统的电子产品相比较，显著的区别在于其大量地使用了大规模可编程逻辑器件，使产品的性能提高，体积缩小，功耗降低。同时广泛运用了现代计算机技术，提高产品的自动化程度和竞争力，缩短研发周期。EDA技术正是为了适应现代电子技术的要求，吸收众多学科最新科技成果而形成的一门新技术。美国ALTERA公司的可编程逻辑器件采用全新