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1、湖北科技学院计算机学院湖北科技学院计算机学院FPGA 原理及应用原理及应用课程设计课程设计课设题目：课设题目：温度传感器系统院院 系：系：计算机科学与技术专专 业：业：物联网工程学生姓名：学生姓名：学 号：学生姓名：学生姓名：学 号：学生姓名：学生姓名：学 号：学生姓名：学生姓名：学 号：指导教师：指导教师：2014 年 12 月目录一 课程设计目的.1二 课程设计题目描述和要求.12.1 课程设计题目描述12.2 温度传感器检测标准及技术1三 课程设计报告内容23.1 设计方案23.2 设计方案论证 2四 硬件各部分工作原理24.1 FPGA 芯片简介24.2 标准温度测量模块.64.3 R
2、S-232 串口通信模块74.4 LCD1602 液晶显示7五 系统电路原理框图9六 软件设计96.1 软件原理框图 96.2 时序分析10七 误差分析11八 程序设计118.1 主要代码118.2 液晶显示程序 17九 总结 .20十 参考文献21一一 课程设计目的课程设计目的 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
3、传感器正从模拟式向数字式,从集成化向智能化、网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。 二二 课程设计题目描述和要求课程设计题目描述和要求2.1 课程设计题目描述这次基于 FPGA 温度监测系统设计的课程设计由总体框架构成下，各个部分模块的拼接与联系，在 Quartus 软件的基础上实现温度监测的功能。首先硬件由 DS18B20 温度传感器，1602 液晶，发光二极管，按键等组成；软件部分由二分频电路，键盘电路和弹跳消除电路组成；最后将硬件和软件合理的结合形成温度监测系统。该实验采用由
4、总到分再到总的实验模式，在总体思路下各硬件电路的实现以及软件电路的辅助之后再总的合并，即完成该课程设计。其中软件的形成需要我们熟悉掌握 Quartus 软件，由原理图程序编写程序编译程序修改再次编译管脚定义程序下载程序加载硬件测试的过程。2.2 温度传感器检测标准及技术1、测量准确度：0.01 级;分辨率 0.1uV 和 0.1m；2、扫描开关寄生电势：0.4V；3、温度范围： 水槽：(室温+595) 油槽：(95 300) 低温恒温槽：(-80 100) 高温炉：(3001200)；4、控温稳定度：优于 0.01/10min(油槽、水槽、低温恒温槽);0.2/min(管式检定炉)；5、总不确
5、定度：热电偶检定，测量不确定度优于 0.7，重复性误差 flag:=0;state wireout reset reset if (wireout = 0) then -若 18b20 拉低总线,初始化成功 state reset -写数据if(flag = 0 ) then flag:=1;state reset -读数据if(flag = 40 ) then flag:=41;state wireout state state wireout state wireout state LCD_DataLCD_DataLCD_DataLCD_DataLCD_DataLCD_DataLCD_Da
6、ta=“101000100“;end case;end if;end process;end gongneng;九九 总结总结过本次基于 FPGA 温度监测系统的课程设计让我们完成从软件硬件软件和硬件的结合系统调试这一系列过程，让我们进一步加深对 Quartus 软件的了解，熟悉掌握 Quartus 软件中原理图与 VHDL 语言的结合使用。其次通过查找资料，了解掌握 FPGA 芯片的功能与作用以及了解了 DS18B20 温度传感器、1602液晶，发光二极管，按键等的功能与引脚定义。在此基础上完成软件和硬件功能实现。在系统调试与下载的过程中中免不了会出现一系列问题，比如在使用 Quartus软
7、件时，程序调试出错、原理图仿真出错、程序下载加载出错等。在焊接电路板的过程中，由于不清楚各硬件管脚功能而连接错误，特别是后面那么多的布线这一块，因为出错导致一直不能正常实现功能，在跳线时出现短路等。由于种种原因带给调试诸多不便，因此本次实训需要我们耐心做好每一步骤，否则将会前功尽弃！通过本次实训周让我有了对 EDA、FPGA 芯片、DS18B20、1602 液晶等进一步了解和认识，更加巩固了对书本知识的运用，复习了书本上的内容，提高了动手操作能力。在实验过程中我们不断的遇到问题，不断的解决问题，加强了我们对待问题的端正态度以及面对问题时细心检查的耐心度。我们需要端正学习态度，保持戒骄戒躁，虚心
8、耐心的心态对待实验以及五个人一组合理分工完成本次试验，加强了我们团队意识。本次试验让我们提高了合作意识，锻炼了动手操作能力，培养了对待问题的探究心态，遇到问题上网搜索或向老师请教意识。总而言之，本次实训对我们受益匪浅！十十 参考文献参考文献【1】孙加存，尹常用，电子设计自动化，出版地：西安电子科技大学出版社，2007 年 【2】百度百科，http:/ 【3】百度百科，http:/ 【4】百度百科，http:/ 2012-6-16 【5】荆振国，于清旭，用于高温油井测量的光纤温度和压力传感器系统J，传感技术学 报，2006 年 06 期 【6】黄大欣,欧中华,刘永智;使用互补码提高 OTDR 测量动态范围的方法J，电子科技大 学学报，2005 年 03 期
