基于FPGA多路温度测试及上位机通信研究
基于fpga的智能温度控制系统的设计
基于fpga的智能温度控制系统的设计随着科技的发展，智能控制系统被广泛应用于工业领域和智能家居中，其中智能温度控制系统是其中的一种。
智能温度控制系统能够根据环境温度变化自动控制加热或制冷设备，从而保证环境温度始终在设定值范围内，提高生产效率和舒适度。
本文将介绍一种基于FPGA的智能温度控制系统设计方案。
1. 系统设计该系统由传感器、FPGA、驱动器以及显示器组成。
传感器用于检测环境温度变化，FPGA用于对传感器信号进行处理，驱动器用于控制加热或制冷设备，显示器用于显示系统状态。
系统设计流程如下：1.1 传感器传感器可以选择温度传感器、热敏电阻传感器或热电偶传感器等。
本系统选用温度传感器，将传感器输出的模拟信号转化为FPGA可读的数字信号，从而实现数字信号化。
1.2 数字信号化将模拟信号数字化是实现控制系统的关键所在。
数字信号化是通过模数转换器（ADC）将模拟信号转化为数字信号的过程。
本系统将模拟信号转化为12位数字信号。
1.3 FPGA处理FPGA芯片（Field-Programmable Gate Array）是一种可编程逻辑器件，它能够快速地对数字信号进行处理。
FPGA芯片是本系统的核心处理器，它被用来对传感器信号进行处理，根据环境温度的变化决定加热还是制冷，从而保持环境温度在设定范围内。
具体的处理流程如下：（1）读取温度传感器数据。
（2）将传感器输出的模拟信号转变为数字信号。
（3）将数字信号与设定的环境温度范围进行比较，以决定是否需要进行加热或制冷。
（4）对加热或制冷设备进行控制。
1.4 驱动器设计由于加热或制冷设备的控制电源电平和FPGA的电平不一致，需要通过驱动器进行转换。
本系统使用驱动器将FPGA输出的信号转化成能够控制加热或制冷设备的继电器信号。
1.5 显示器设计本系统使用7段LED数码管作为显示器，用于显示当前环境温度以及系统状态。
系统状态包括温度过高、温度过低、正常等状态，以告知用户系统运行情况。
多路温度检测系统的设计与研究
1 绪论温度是一个很重要的物理参数，自然界中任何物理、化学过程都紧密地与温度相联系。
在工业生产过程中，温度检测和控制都直接和安全生产、产品质最、生产效率、节约能源等重大技术经济指标相联系，因此在国民经济的各个领域中都受到普遍重视。
温度检测类仪表作为温度计量工具，也因此得到广泛应用。
随着科学技术的发展，这类仪表的发展也日新月异。
特别是随着计算机技术的迅猛发展，以单片机为主的嵌入式系统已广泛应用于工业控制领域，形成了智能化的测量控制仪器，从而引起了仪器仪表结构的根本性变革。
1.1 温度检测类仪表的现状传统的机械式温度检测仪表在工矿企业中己经有上百年的历史了。
一般均具有指示温度的功能，由于测温原理的不同，不同的仪表在报警、记录、控制变送、远传等方面的性能差别很大。
例如热电阻温度计，它的测温范围是-200℃～650℃，测量准确，可用于低温或温差测量，能够指示报警、远传、控制变送，但维护工作量大并且不能记录；光学温度计测温范围是300℃～3200℃，携带使用方便，价格便宜，但是它只能目测，也就是说必须熟练才能测准，而且不能报警、远传、控制变送。
近年来由于微电子学的进步以及计算机应用的日益广泛，智能化测量控制仪表己经取得了巨大的进展。
我国的单片机开发应用始于80 年代。
在这20 年中单片机应用向纵深发展，技术日趋成熟。
智能仪表在测量过程自动化，测量结果的数据处理以及功能的多样化方面。
都取得了巨大的进展。
目前在研制高精度、高性能、多功能的测量控制仪表时，几乎没有不考虑采用单片机使之成为智能仪表的。
从技术背景来说，硬件集成电路的不断发展和创新也是一个重要因素。
各种集成电路芯片都在朝超大规模、全CMOS 化的方向发展，从而使用户具有了更大选择范围。
这类仪器能够解决许多传统仪器不能或不易解决的问题，同时还能简化仪表电路，提高仪表的可靠性，降低仪表的成本以及加快新产品的开发速度。
智能化控制仪表的整个工作过程都是在软件程序的控制下自动完成的。
一种基于FPGA控制的多路并行数据采集设计方法
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【 关键 词】 Ｆ Ｐ Ｇ Ａ； Ｎ ｉ ｏ ｓ Ｉ Ｉ 软核 ； 多路并行 ； 数 据采 集
【 中 国 图 书 资料 分 类 号】 Ｒ ３ １ ８ ； Ｔ Ｐ ２ ７ ４ ． ２ ［ 文 献 标 志 码】 Ａ ［ 文 章 编 号】 １ ０ ０ ３ — ８ ８ ６ ８ （ ２ ０ １ ４ ） ０ ２ — ０ ０ ０ １ — ０ ４
Ａ ｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ０ ｂ ｊ ｅ ｏ ｔ ｉ ｖ ｅ Ｔ ｏ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ａ ｍｕ ｌ ｔ ｉ — ｃ ｈ ａ ｎ ｎ ｅ ｌ ｄ ａ ｔ ａ ａ ｃ ｑ ｕ ｉ ｓ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ｍ ｏ ｄ ｕ ｌ ｅ ｗ ｉ ｔ ｈ ｈ ｉ ｇ ｈ ｑ ｕ ａ ｌ ｉ ｔ ｙ ａ ｎ ｄ ｈ ｉ ｇ ｈ ｓ ｐ ｅ ｅ ｄ ， ｗ ｈ ｉ ｃ ｈ ｃ ａ ｎ
基于FPGA的测控系统设计与实现
基于FPGA的测控系统设计与实现一、引言随着科技的发展，现代工程领域对于高精度、高速度、高可靠性的测控设备的需求也越来越大。
其中，基于FPGA的测控系统具有极高的灵活性和可扩展性，能够满足不同领域的测控需求。
本文将介绍基于FPGA的测控系统设计与实现，主要包括系统架构、硬件设计、软件编程等方面。
二、系统架构设计基于FPGA的测控系统一般由FPGA芯片、外设模块、存储设备和通信接口等部分组成。
其中，FPGA芯片作为核心部分，负责控制整个系统的运行。
外设模块提供不同功能的接口，如模拟采集、数字转换、时钟输入、GPIO等。
存储设备用于存储测量数据和程序代码。
在系统架构设计时，需要根据实际需求选择适合的外设模块和通信接口，以及合适的存储设备。
此外，还需要考虑不同模块之间的数据传输和控制信号，确定系统的总体布局和数据流图。
三、硬件设计基于FPGA的测控系统的硬件设计主要包括电路原理图设计、PCB设计和硬件调试等部分。
在电路原理图设计时，需要根据系统架构设计绘制不同模块的电路图，并考虑电路参数的选择和优化。
在PCB设计时，需要将电路原理图转化为布局图和线路图，并按照标准的PCB设计流程进行布线、加强电路抗干扰性、防止电磁辐射等操作。
在硬件调试过程中，需要用示波器、万用表等工具对电路进行调试和测试，确保电路稳定运行。
四、软件编程基于FPGA的测控系统的软件编程主要包括FPGA芯片的Verilog/VHDL编程、上位机程序的编写等内容。
在FPGA芯片的Verilog/VHDL编程中，需要根据不同外设模块的接口来编写对应的硬件描述语言代码，如时钟控制、数据输入输出、状态控制等。
在上位机程序编写中，需要使用不同编程语言（如C/C++、Python等）来编写程序，实现与FPGA芯片的通信、测控算法的实现、数据可视化等功能。
五、系统应用与实现基于FPGA的测控系统应用广泛，如测量、控制、自动化、通信等领域。
在实际应用中，需要根据具体的应用场景和需求来设计相应的测控系统，并进行相关智能算法的设计和调试。
基于FPGA多通道智能检测和控制系统
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学 术 论 坛
Ｐ Ｇ 篙 基于 Ｆ Ａ多通道智能检测和控制系统
肖顺 文
（ 西华师范大学物理与电子信息 学院 四川南充 ６７０） ３０２
摘 要 ： 系统 运 用传 感 器技 术 、 本 自动 检 测技 术和 串 口通 讯技 术 对环 境 湿度 、 温度 、 氧化 碳 浓度 等参 数 的检 测及 监控 。 工检 测 监控 时， 二 人
３ 示。 所
图 ２数 据 检 测 及控 制 流 程 图
基于FPGA的温度监控系统
基于FPGA的温度监控系统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Verilog HDL 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 ；Verilog HDL ；DS18B20ABSTRACTThis paper expounds a design and implementation of a digital thermometer circuit based on FPGA. The circuit adopts the digital temperature sensor DS18B20 collecting the environment temperature, combining with the characteristics of the sensor data interface, using FPGA as the controller, strict control over the timing of DS18B20, read and write functions on 1-wire, complete the function of digital temperature measurement. Then measure the binary number into BCD code, and display it on the digital tube. The program design of the system is compiled by Verilog HDL language. Compared to the traditional digital thermometer, it has many advantages such as simpler structure, strong anti-interference ability, low consumption, high reliability, short reaction time.Keywords：Digital thermometer, FPGA, Verilog HDL, DS18B20目录1绪论 (1)1.1课题研究意义 (1)1.2课题相关技术的发展 (3)1.3课题的主要研究容 (4)1.4论文结构安排 (4)2 总体方案的论证 (6)2.1 方案的选择 (6)2.2 方案论证与确立 (8)2.3 Quartus II介绍 (9)3. 系统的硬件设计 (12)3.1 系统的总体结构设计 (12)3.2 数据处理模块 (18)3.3数码管显示模块 (26)4 系统总体模块设计 (29)4.1 Verilog HDL语言介绍 (29)4.2 软件程序设计 (31)5整体编译结果与分析 (37)5.1 整体编译 (37)5.2 程序的下载调试 (38)6 设计中遇到的问题 (41)7结束语 (43)参考文献 (45)附录 (47)附录A系统总体电路图 (49)附录B 系统总程序 (49)附录C 外文翻译 (72)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。
基于FPGA的高精度多路温度采集器
试工 作， 设计 方法至今没有标 准规范加以约束 ， 因此设计效率低 ，
系统性 能差 ， 开发成本 高 ， 市场竞 争能力小。 以单 片机 或 Ｄ Ｐ开发 Ｓ 为例 ， 每一 次新开发必须选 用具有更高性价 比和更 适合项 目的处 理器 ， 由于不同处理器 的结构 、 但 语言 和硬件特性有很大 的差异 ，
点。
关键词 ：Ｐ Ａ Ｄ ０ ０ Ｖ Ｄ 温度传感 器 Ｆ Ｇ Ａ Ｃ ８９ Ｈ Ｌ
Ａ ｓ ａ ｔＴ ｅ ａｄ ａｅ ｅｉ ｎ ｐｅ ｅｔ ｉ ｆ ｉ ｃｕａｙ ａ ｑｉｔ ｎｍ ｄｌ ｒ ｕｔｈ ｒｅ ｔｍ ｅ ｔ ｅｓ ａ ｅｃｉ ｄ ｎ ｂｔ ｃ： ｈ ｒｗ ｒ ｄ ｓ ｎａｄｉ ｌｍ ｎ ｔ ｎｏ ｈｓ ａｃｒｃ ｔ ａ ｕｓｉ ｏ ｕ ｆ ｌ ｉ ａ ｌｅ ｐｒ ｕ ｇ ｌ ｉ ｄｓｒ ｅ ．Ｉ ｒ ｈ ｇ ｍ ａｏ ａ ｈ ｄ ａ ｃ ｉｏ ｅｏ ｍ ｃ ｍ ａ ｒ ｉ ｓｓ ｎ ｂ
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维普资讯
现 场 可 编 程 门 阵 列应 用
Ｆ Ｇ ｐ ｌａ ｉ ｓ Ｐ Ａ Ａ ｐｉ ｔ ｎ ｃ ｏ
＜ 电气 自动化） ｏ ６年第 ２ ２ｏ ８卷 第 ２期
基于 Ｆ Ｇ Ｐ Ａ的高精度 多路温度采集器
Ｈｉｈ ｇ Ａｃ ｕ ａ ｙ ｃ ｒ ｃ Ｄａ ａ ｔ Ａｃ ｕｓｔ Ｍｏ ｌ ｆ ｒ ｑ ｉｉｏｎ ｉ ｄｕｅ ｏ Ｍｕｔ ｈ ｎ ｅ Ｔｅ ｌｃ ａ ｎ ｌ ｉ ｍｐ ｒ ｔ ｒ ｅ ａｕｅ Ｓｉｎ ｌ ａ ｅ ｎ Ｆ ｇ ａｓ Ｂ ｓ ｄ ｏ ＰＧＡ
基于FPGASOPC的温度控制系统设计
20科技资讯 SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION信 息 技 术DOI：10.16661/ki.1672-3791.2018.21.020基于FPGA/SOPC的温度控制系统设计①王佳宁 于存江 程子轩（长春大学电子信息工程学院 吉林长春 130000）摘 要：本文介绍了一种基于FPGA/SOPC和温度传感器DS18B20的硬件电路温度控制方法。
利用DS18B20采集数字信号，采用FPGA芯片进行数据处理，并通过处理后的数据对继电器进行控制，从而实现对温度的实时调控。
本设计利用Verilog HDL在开发环境下进行硬件电路的设计。
最后利用MODELSIM软件进行模拟仿真试验，在0℃~55℃范围内，测量误差为±1℃，从而实现硬件电路的温度控制。
关键词：FPGA SOPC DS18B20 温度控制中图分类号：TN47 文献标识码：A 文章编号：1672-3791(2018)07(c)-0020-02现今，电子元器件在工业领域当中得到了非常广泛的应用，但是其应用效果和作用在不同的温度环境下的表现也有较大差距。
那么，如何更好地发挥元件的功能，就需要提高整个元件的稳定性，也要保持元件的最佳工作温度。
在这里，温度控制链路就起着非常重要的作用。
然而，普通的温控系统对温度采集和数据处理间存在很多不平衡的缺点，如何解决温度采集和处理数据的实时性和精确性，就需要合理的设计方案。
综合考虑，本设计是一种在FPGA 上实现SOPC温度采集和监测控制系统。
SOPC （System On a Programmable Chip ）即可编程片上系统，它将CPU、ROM、RAM、I/O端口和DSP集成到一个FPGA芯片中。
SOPC的设计灵活开放，可以软硬件剪裁、扩展、升级、并具有可编程功能。
1 系统总体方案设计温度控制系统的设计包括以下几个部分：F P GA、DS18B20、MAX232、报警模块、继电器模块和1602LCD 等。
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林
温度测试系统概述 (2)
系统结构图 (2)
温度采集器技术分析 (3)
温度采集器技术分析
温度采集器包含三个部分：PC端上位机——FPGA控制器——温度传感器LM35
温度采集器结构图
LM35介绍
NS公司生产的集成电路温度传感器系列产品之一，它具有很高的工作精度和较宽的线性工作范围，该器件输出电压与摄氏温度线性成比例。
因而，从使用角度来说，
与用开尔文标准的线性温度传感器相比更有优越之处，LM35无需外部校准或微调，
在数字电路中，常需要对较高频率的时钟进行分频操作，得到较低频率的时钟信号。
我们知道，在硬件电路设计中时钟信号是最重要的信号之一。
在本次设计
程序代码
(1)ADC0809的VHDL代码如下：
LIBRARY IEEE;
USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;
ENTITY ADC IS
PORT (D:IN STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0);
CLK: I STD_LOGIC;
EOC: I
ADDA: OUT STD_LOGIC;
LOCK0: OUT STD_LOGIC;
Q: OUT STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0)); END ENTITY ADC;。