(完整版)FPGA温度测量设计毕业设计
基于FPGA的温控系统的设计
综合电子系统设计报告实验名称：基于FPGA的温控系统的设计班级：电子1202学号：姓名：＿＿指导教师：前言基于FPGA与温度传感器DS18B20设计实现了单回路水箱温度PID 控制系统。
软件主要包括PID控制算法及PWM波产生模块、DS18B20驱动模块、数码管显示驱动模块等3个模块。
仿真结果验证了设计的正确性。
实验结果说明，系统输出温度到达微小超调的稳定控制要求，表达了该设计方法的有效性和实用性。
基于微处理器的温度控制系统改变了传统模拟温度控制系统参数整定不灵活的问题。
但是常规微处理器无法防止在恶劣环境下程序跑飞的问题。
利用FPGA实现温度控制系统的设计，不仅可以提高系统的运算速度、减小系统的体积，还可以增强系统的可靠性，具有较强的应用前景。
本设计首先针对Altera公司的CycloneII系列FPGA芯片,基于QUARTUSII软件,采用verilogHDL编程设计了主要包括PID控制算法及PWM波产生模块、DS18B20驱动模块、数码管显示驱动模块等功能模块程序。
然后用Modelsim软件仿真验证了各模块的正确性。
最后以水箱为被控对象，以目前市场上性价比拟高的FPGA芯片EP2C8Q208C8为核心器件,结合温度传感器DS18B20、键盘、数码管以及固态继电器等器件设计实现了单回路水温PID控制系统。
在控制温度为30~90℃的实验条件下，误差小于1℃,系统输出温度到达微小超调的稳定控制要求。
关键词：FPGA DS18B20 PID PWM波一、方案设计1、方案设计比拟温度传感器模块设计方案一：采用热敏电阻pt100。
这种电阻输出的是模拟量，所以硬件构造较复杂,需要用到桥式电路将采集到的温度转化为电压输出，而且为了实现AD转化，还要加放大电路。
另外，这种测温系统难以实现多点测温，也要用到复杂的算法，一定程度上也增加了软件实现的难度。
方案二：采用单总线数字温度传感器DS18B20测量温度，直接输出数字信号。
基于FPGA的智能温度控制系统设计
湖南文理学院课程设计报告课程名称：通信系统课程设计专业班级：通信1101班学号（06位）学生姓名：指导教师：***完成时间：2014年11 月21 日报告成绩：基于FPGA的智能温度控制的设计目录1.设计题目 (1)2.设计要求 (1)3.设计作用与目的 (1)4.所用设备（仪器）和软件 (2)5.系统设计方案 (2)5.1 系统总体设计 (2)5.2 工作原理 (3)5.2.1 温度控制系统特性研究 (3)6.智能温度控制器系统硬件设计 (4)6.1 系统方案设计 (4)6.1.1 FPGA与DAC0832结合的目的 (4)6.1.2 系统需求分析 (4)6.1.3系统需求分析 (5)6.2系统结构 (6)6.2.1调试/配置电路 (6)7.智能温度控制系统软件设计 (8)7.1 软件总体设计 (8)7.1.1 设定定义 (8)7.1.2 VHDL实现 (8)7.2 软件程序设计 (9)7.2.1 分频模块 (9)7.2.2 键盘模块 (10)7.2.3 ADC0809 控制模块 (12)7.2.4 三模块连接在一块 (13)7.3 本章小结 (15)8.实验调试结果 (15)8.1 实验条件 (15)8.2 实验结果及分析 (15)8.3 本章小结 (17)9.设计中的问题及解决方法 (18)10.设计心得 (18)11.参考文献 (18)12.附录 (18)1.设计题目基于FPGA的智能温度控制的设计2.设计要求通过前向温度采集电路，采集当前孵化器内部的温度信号，将采集到的模拟信号通过ADC0809模数转换芯片，转变为FPGA可控的数字信号，FPGA芯片根据输入的当前实际温度，控制输出合理的数字信号，再由DAC0832转换为模拟信号，输入到后向加热执行电路，以此来完成对整个孵化器的温度控制。
整个系统中，带有温度传感器的前向温度采集电路作为系统的反馈环节，实时反映当前环境的具体温度。
3.设计作用与目的在空间生命科学试验中，生命培养模拟地面环境要求，主要研究宇空间因素，如失重、宇宙辐射、真空、高温（或低温）等对生命过程的影响。
(完整版)基于FPGA的温度传感器课程设计
FPGA课程设计论文学生姓名周悦学号20091321018院系电子与信息工程学院专业电子科学与技术指导教师李敏二Ｏ一二年5月28 日基于FPGA的温度传感器系统设计１引言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。
２电路分析系统框图如下：第一部分：DS18B20温度传感器美国 Dallas 半导体公司的数字化温度传感器 DS1820 是世界上第一片支持 "一线总线"接口的温度传感器，在其内部使用了在板（ON-B0ARD）专利技术。
全部传感元件及转换电路集成在形如一只三极管的集成电路内。
一线总线独特而且经济的特点，使用户可轻松地组建传感器网络，为测量系统的构建引入全新概念。
现在，新一代的 DS18B20 体积更小、更经济、更灵活。
使你可以充分发挥“一线总线”的优点。
DS18B20 的主要特性：（1）适应电压范围更宽，电压范围：3.0～5.5V，在寄生电源方式下可由数据线供电（2）独特的单线接口方式，DS18B20 在与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与DS18B20 的双向通讯（3）DS18B20 支持多点组网功能，多个DS18B20 可以并联在唯一的三线上，实现组网多点测（4）DS18B20 在使用中不需要任何外围元件，全部传感元件及转换电路集成在形如一只三极管的集成电路内（5）温范围－55℃～＋125℃，在-10～+85℃时精度为±0.5℃（6）可编程的分辨率为 9～12位，对应的可分辨温度分别为 0.5℃、0.25℃、0.125℃和 0.0625℃，可实现高精度测温（7）在 9 位分辨率时最多在93.75ms 内把温度转换为数字，12 位分辨率时最多在 750ms 内把温度值转换为数字，速度更快（8）测量结果直接输出数字温度信号，以"一线总线"串行传送给 CPU，同时可传送 CRC 校验码，具有极强的抗干扰纠错能力（9）负压特性：电源极性接反时，芯片不会因发热而烧毁，但不能正常工作。
基于fpga的智能温度控制系统的设计方案
基于FPGA的智能温度控制系统是一种集成了数字逻辑、模拟电路和控制算法的智能化设备，通过对温度传感器采集的数据进行实时处理和分析，实现对温度控制设备的智能控制。
本文将介绍基于FPGA的智能温度控制系统的设计方案，并详细阐述系统的原理、结构和实施步骤。
一、设计原理基于FPGA的智能温度控制系统的设计原理主要包括数据采集、数字信号处理和控制策略实施三个方面。
系统通过温度传感器采集环境中的温度数据，经过FPGA进行数字信号处理和控制算法的运算，最终控制温度调节设备的工作状态，以实现温度的精准控制。
二、系统结构1. 传感器模块：包括温度传感器、模拟信号采集电路等，用于采集环境温度数据并转换为数字信号。
2. FPGA芯片：作为系统的核心处理器，负责接收传感器数据、进行数字信号处理和实施控制算法。
3. 数字模拟转换模块：将采集到的模拟信号转换为FPGA可处理的数字信号。
4. 控制执行模块：通过数字信号输出控制温度调节设备，如加热器或制冷器。
5. 显示模块：用于显示当前温度、设定温度和系统状态等信息。
三、系统功能1. 温度采集：实时采集环境温度数据，并进行数字化处理。
2. 控制策略：根据设定的温度范围和控制算法，实现对温度调节设备的精准控制。
3. 实时监测：实时显示环境温度、设定温度和控制设备状态，并可以通过外部接口进行数据传输。
4. 报警功能：当环境温度超出设定范围时，系统能够发出报警信号。
四、实施步骤1. 传感器接入：将温度传感器连接至FPGA的模拟输入引脚，通过模数转换电路将模拟信号转换为数字信号。
2. FPGA程序设计：编写FPGA程序，包括数字信号处理、控制算法和外部接口的设计。
3. 硬件连接：按照设计需求，将FPGA芯片、传感器模块、控制执行模块和显示模块等连接至一块PCB板上。
4. 系统调试：将控制系统连接至温度调节设备，进行系统调试和测试，验证系统功能和稳定性。
5. 性能优化：根据测试结果对控制算法和硬件电路进行优化，提高系统的响应速度和稳定性。
设计一个基于FPGACPLD的数字式温度计
设计要求:设计一个基于FPGA/CPLD的数字式温度计温度传感器采用DS18b20结果用数码管显示，精度0.5度整个系统组成介绍：1. DS18b20驱动模块DSl820数字温度计提供12位(二进制)温度读数指示器件的温度信息经过单线接口送入DSl820或从DSl820送出因此从主机CPU到DSl820仅需一条线(和地线)DSl820的电源可以由数据线本身提供而不需要外部电源因为每一个DSl820在出厂时已经给定了唯一的序号因此任意多个DSl820可以存放在同一条单线总线上这允许在许多不同的地方放置温度敏感器件DSl820的测量范围从-55度到+125度增量值为0.5度可在1 s(典型值)内把温度变换成数字量。
DS18B20的通讯协议根据DS18B20的通讯协议，主机控制DS18B20完成温度转换必须经过三个步骤：每一次读写之前都要对DS18B20进行复位，复位成功后发送一条ROM指令，最后发送RAM指令，这样才能对DS18B20进行预定的操作。
DS18B20的通讯协议根据DS18B20的通讯协议，主机控制DS18B20完成温度转换必须经过三个步骤：每一次读写之前都要对DS18B20进行复位，复位成功后发送一条ROM指令，最后发送RAM指令，这样才能对DS18B20进行预定的操作。
DS18B20的温度数据采集流程图接口时序及流程控制适合利用状态机来实现module ds18b20(iCLK, iRESET, oWIRE, oFLAG, oDA TA );//INPUT AND OUTPUT PORTinput iCLK,iRESET;output reg[11:0] oDA TA;//只取温度寄存器的低12位output reg oFLAG;//数据输出有效标志inout reg oWIRE;//define the stateparameter do_reset = 6'b000001,//500us低电平release_bus = 6'b000010,//4us的高电平wait_presence = 6'b000100;parameter write = 6'b001000,wait_conver = 6'b010000,read = 6'b100000;//parameter for settingparameter Skip_Word = 8'b11001100, //cchTconvert_Word = 8'b01000100,//44hTempreg_Word = 8'b10111110; //beh//regreg[63:0] counter;reg[7:0] byte_counter;reg[5:0] nstate;reg[7:0] temp_word;//控制字的临时寄存器reg[7:0] addr;//控制寄存器的指针,0为Skip_Word,1为Tconvert_Word,2为Tempreg_Wordreg[15:0] Temp_buffer;//温度寄存器//reg change_addr;always @(posedge iCLK)beginif(~iRESET)beginnstate <= do_reset;byte_counter <= 0;counter <= 0;oFLAG <= 0;oDATA <= 0;//写Skip_Word后，指针指向Tconvert_Wordtemp_word <= Skip_Word;addr <= 1;Temp_buffer<=0;oWIRE <=0;endelsecase(nstate)do_reset : beginoFLAG <= 0;//重新置位，进行下次数据采集if(counter == 499)//500us的低电平beginnstate <= wait_presence;//等待回应counter <= 0; //释放总线oWIRE <=1;endelsebegin counter <= counter + 1;oWIRE <=0;endendwait_presence: beginif(counter == 400) //等待400us后，拉高（释放）总线beginnstate <= release_bus; //释放总线counter <= 0;//释放总线oWIRE <=1;end…………….2. 温度数据处理模块得到的12bit的温度数据信息，可相应进行各种处理，如多次到平均等，另外，需将其由二进制转换为BCD码。
基于FPGA的温度循环检测与报警系统的设计
基于FPGA的温度循环检测与报警系统的设计DESIGN OF TEMPERATURE CYCLE DETECTION AND ALARM SYSTEM BASEDON FPGA摘要“ 温度”是各类工业控制生产中常见的、而又十分重要的控制参数。
人们研制出各种针对不同控制对象的温度自动控制系统，其中软件控制算法已比较成熟，但温度控制系统的硬件构成特别是功率控制部分往往存在着硬件结构复杂，分离元件较多，结构较为封闭等问题。
随着FPGA器件的大规模运用，采用FPGA器件可简化控制系统的硬件结构。
本文在阐述测温系统设计背景及FPGA工作原理的基础上，详细介绍了该系统的硬件部分和软件设计过程。
其中，硬件部分是以Altera公司的EP1C3T144C8芯片、1602液晶显示器和DS18B20数字温度传感器为核心器件，主要由温度采集、按钮输入、LCD温度显示、阈值设定以及声光报警等五部分组成。
软件设计采用模块化设计方法，使得程序易于调试和维护，利用Verilog HDL语言实现数据处理、LCD显示、阈值设定及报警等各功能子模块的编写，并通过Quartus II软件对该系统的各项功能进行了仿真。
实验结果表明该系统具备结构开放、性能可靠、灵活方便等特点，可以胜任不同控制对象的温度检测任务。
关键词FPGA；DS18B20；1602液晶显示器；Verilog HDL语言；Quartus II软件Abstract"Temperature" is a common but very important control parameter in all kinds of industrial control productions. People have developed all sorts of different automatic temperature control systems ,which aim at different control objects.In the systems, the software control algorithm has been more mature, but the hardware structures especially power control sections of the temperature control systems usually exist some problems ,for example, hardware structure is complex, separate components are much more, structures are closed. With the massive scale application of FPGA components,device based on FPGA can simplified the hardware structures of control systems.Based on elaborating the design background of temperature measuring system and the principle of FPGA work, this paper introduces the hardware and software design process in detail. Among them, the hardware sections are based on Altera's EP1C3T144C8 chips, 1602 liquid crystal display and DS18B20 digital temperature sensor as the core device.It is mainly consist of 5 sections such as temperature gathering, button input, LCD temperature display, threshold set and sound-light alarm. The software design using modular design method, which makes the program easy to debug and defend. It can implement data processing, LCD display,threshold setting and alarm and so on various function module and compile through by Verilog HDL language.And by the Quartus II software,each function of system is simulated. The experimental results show that the system has characteristics such as open structures,reliable performance,agile and convenient and so on, it can be competent for different control object temperature detection task.Keywords FPGA DS18B20 1602 LCD Verilog HDL Quartus II目录摘要 (II)1 绪论 (1)1.1 课题的意义与应用背景 (1)1.2 课题的设计背景及其意义 (1)2 EDA技术和可编程逻辑器件 (3)2.1 电子设计自动化EDA技术 (3)2.2 可编程逻辑器件 (3)2.2.1 可编程逻辑器件简介 (3)2.2.2 使用FPGA器件进行开发的优点 (5)2.2.3 FPGA技术的发展趋势 (6)2.2.4 FPGA设计的开发流程 (7)2.3硬件描述语言及数字系统设计方法 (8)2.3.1 硬件描述语言VHDL简介 (8)2.3.2 硬件描述语言Verilog HDL简介 (9)2.3.3 Verilog HDL与VHDL的比较 (10)2.3.4 利用硬件描述语言设计数字系统 (11)3 硬件电路的设计 (13)3.1 硬件的总体设计 (13)3.2 FPGA芯片的选择 (13)3.3液晶显示器 (14)3.4温度传感器 (16)3.5报警电路 (20)3.6按键控制电路 (21)3.7时钟电路 (21)4 FPGA软件电路的设计 (22)4.1编程软件的介绍 (22)4.2 FPGA系统的整体结构 (23)4.3 软件的分步实现 (23)4.3.1 分频模块的设计 (23)4.3.2 温度测量控制模块的设计 (24)4.3.3 DS18B20驱动模块的设计 (25)4.3.4温度寄存模块的设计 (26)4.3.5 温度报警模块的设计 (27)4.3.6 LCD显示驱动模块的设计 (28)5 FPGA的系统调试 (30)结论 (32)致谢................................................................................................................. 错误!未定义书签。
基于FPGA温度监测系统的设计
目录前言......................................................................................... - 2 -第一章总体设计方案 .......................................................... - 4 -1.1 Quartus II软件介绍.................................................... - 4 -1.1.1 Quartus软件的工作界面................................................. - 4 -1.1.2 Quartus软件简介............................................................. - 4 -1.2 基于ＦＰＧＡ温度监测系统框图............................ - 5 -1.2.1系统硬件原理框 .............................................................. - 5 -1.2.2系统电路原理框 .............................................................. - 6 -第二章硬件设计 .................................................................. - 7 -2.1 FPGA芯片介绍.......................................................... - 7 -2.1.1FPGA芯片硬件图 ............................................................ - 7 -2.1.2 FPGA芯片简介 ............................................................... - 7 -2.2 LCD1602液晶显示 .................................................. - 10 -2.3 DS18B20温度传感器 .............................................. - 11 -2.4 发光二极管 .............................................................. - 14 -2.5 按键 .......................................................................... - 15 -2.6系统硬件连接 ........................................................... - 16 -2.6.1 硬件电路的连接 ........................................................... - 16 -2.6.2 硬件电路连接的说明 ................................................... - 17 -第三章软件设计 ................................................................ - 18 -3.1软件原理框图 ........................................................... - 18 -3.2 基于Quartus软件仿真波形 ................................... - 18 -3.2 基于硬件基础上的软件电路.................................. - 19 -3.2.1 二分频电路 ................................................................... - 19 -3.2.2键盘电路 ........................................................................ - 20 -3.2.3弹跳消除电路 ................................................................ - 21 -第四章系统调试 ................................................................ - 23 - 第五章课程总结 ................................................................ - 24 - 第六章参考文献 ................................................................ - 25 -前言电子设计自动化（EDA）是近几年发展起来的计算机软件、硬件和微电子技术交叉形成的现代电子设计技术，其含义已经不局限在当初的类似Protel电路版图设计自动化的概念，目前EDA技术更多的是指芯片内的电路设计自动化。
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智能温度控制系统是一种基于FPGA（现场可编程门阵列）的系统，旨在实现对温度的精确控制和自动调节。
随着科技的进步和人们对舒适生活的不断追求，温度控制在日常生活和工业生产中变得越来越重要。
传统的温度控制方法常常需要人工干预和手动调节，效率低下且容易产生误差。
因此，开发一种智能温度控制系统来解决这些问题变得至关重要。
本文的目的是设计一种基于FPGA的智能温度控制系统，通过使用FPGA的高度可编程性和强大的实时处理能力，实现对温度的准确测量、控制和调节。
同时，系统将具备智能化的特点，能够根据预设的温度范围和环境条件，自动调节温度并保持在合适的水平。
通过该系统的应用，可以提高温度控制的精确性和效率，提供更加舒适和节能的环境。
本文的框架将按照以下顺序展开：首先，介绍智能温度控制系统的基本原理和架构；然后，详细阐述FPGA在温度控制系统中的应用；接着，说明设计过程中的关键问题和解决方法；最后，对系统进行性能测试和实验验证，并对结果进行分析和讨论。
通过这些内容的阐述，旨在为读者提供有关基于FPGA的智能温度控制系统设计的全面参考，为今后的研究和应用奠定基础。
本文所提出的基于FPGA的智能温度控制系统设计具有一定的创新性和实用性，有望在温度控制领域产生积极的影响。
本文详细描述了基于FPGA的智能温度控制系统的设计过程，包括硬件和软件设计。
硬件设计硬件设计是构建基于FPGA的智能温度控制系统的关键步骤。
以下是硬件设计的主要内容：温度传感器：选择合适的温度传感器，例如热敏电阻或数字温度传感器。
将温度传感器与FPGA连接，以实时获取温度数据。
温度控制器：设计一个可调节的温度控制系统，可以根据测量到的温度对输出进行调整。
使用FPGA内部逻辑和外部元件（如开关和继电器）来实现温度控制功能。
显示界面：设计一个用户友好的显示界面，用于显示当前的温度和控制系统的状态。
可以使用液晶显示屏或LED显示器等显示设备。
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毕业论文FPGA温度测量设计摘要温度作为一种最基本的环境参数，与人民的生活有着密切关系。
温度的测量和控制在工业、农业、国防、医疗等各个领域中应用普遍。
温度测量仪是一种常用的检测仪器。
本文首先介绍了DS18B20的工作原理，利用数字温度传感器DS18B20的数据接口特点，展示了FPGA（Field-Programmable Gate Array，即现场可编程逻辑门阵列）的使用方法以及Verilog HDL （HDL:Hardware Discription Language）语言的编程，完成了基本温度测量功能。
给出了硬件电路和软件设计，此设备具有结构简单、转换速度快、精确性高，扩展性好等优点。
关键词：FPGA；DS18B20；测温；Verilog HDL语言Design of temperature measurement based on FPGAAbstractTenperture is one of the most basic environmental parameters, andit industry, agriculture, national defense,medical and other fields, temperature measurement and control was widely used.The temperature measuring instrument is a kind of common testing instrument.In this paper,first we introduces the work principle of DS18B20,andthe characteristics of data interface of digital temperature sensorDS18B20, demonstrated Language）programming language,accomplished the function of temperature measurement. Giventhe .The device .Key Words: FPGA;DS18B20;Temperature measurement;VerilogHDL language目录中文摘要 (1)英文摘要 (2)1绪论 (1)1.1题目背景意义 (1)1.2工作内容 (2)1.2.1技术指标和要求 (2)1.2.2设计的难点重点 (2)2系统方案设计 (4)2.1温度测量原理及方法 (4)2.2系统方案及方框图 (4)2.3FPGA技术 (5)2.4DS18B20温度传感器 (9)2.4.1DS18B20特性介绍 (9)2.4.2DS18B20测温原理 (11)2.4.3DS18B20供电方式 (12)2.4.4DS18B20时序 (13)2.4.5DS18B20操作命令 (15)2.5硬件设计 (17)2.5.1FPGA最小系统硬件原理图 (17)2.5.2DS18B20的连接 (18)2.5.3数码管显示电路 (18)2.5.4电源电路 (19)2.5.5时钟电路 (19)2.5.6复位电路 (20)2.6软件设计流程图 (20)3功能模块建立及仿真 (21)3.1QuartusⅡ及VHDL语言 (21)3.1.1QuartusⅡ介绍 (21)3.1.2Verilog HDL介绍 (16)3.1.3QuartusⅡ的使用 (19)3.2分频 (21)3.3温度信号采集 (22)3.4数码管显示 (23)3.5顶层原理图 (23)4下载调试及实际测量 (25)5设计遇到的问题及误差分析 (27)5.1设计遇到的问题及分析 (27)5.2误差分析 (27)6总结 (29)致谢 (30)参考文献 (31)毕业设计（论文）知识产权声明 (33)毕业设计（论文）独创性声明 (34)1绪论1.1题目背景意义温度是表征物体冷热程度的物理量，是国际单位制七个基本物理量之一，作为一种最基本的环境参数，与人民的日常生活有着密切关系。
温度的测量和控制在工业、农业、国防、医疗等各个领域中应用普遍。
温度测量方法也有很多，基本分为两大类，接触式和非接触式。
接触式测温方法包括膨胀式测温、电量式测温、接触式光电，热色测温等几类。
接触测温法在测量时需要与被测物体或介质充分接触，一般测量的是被测对象和传感器的平衡温度，测量时会对被测温度有影响。
非接触式测温方法不需要与被测对象接触，因而不会有干扰，动态特性很好，但会受到被测对象表面状态或测量介质的影响。
电量式测温方法主要利用材料的电势，电阻或其他电性能与温度的单值关系进行温度测量，包括热电偶温度测量、热电阻和热敏电阻的温度测量、集成芯片温度测量等。
随着电子技术的发展，可以将感温元件和相关电子线路集成在一个小芯片上，构成一个小型化，一体化及多功能化的专用集成电路芯片，输出信号可以是电压、频率、或总线数字信号，使用非常方便，适用于便携式设备，有着广泛的适用范围。
FPGA(Filed-Programmable Gate Array)即现场可编程逻辑门阵列，是在PAL、GAL、CPLD等可编程器件基础上进一步发展的产物，它是作为专用集成电路领域中的一种半制定电路而出现的，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。
与单片机或其他技术相比较而言,FPGA芯片内部集成了很多有用的模块，其运行速度快,编程较为简单,适用场合多,拓展性强，降低了设计难度。
DS18B20温度传感器接线方便，封装多样，具有体积小、使用方便、耐磨耐碰等优点，适用于各种狭小空间设备数字测温和控制领域，是各种温度测量场合的首选产品。
在本文中，利用FPGA器件与DS18B20温度传感器设计实现了一种数字温度测量仪，检测室温，与其它系统相比较，此测量仪具有结构简单、抗干扰能力强、精确性高、转换速度快、扩展性好等优点。
通过本设计可以对FPGA技术加深印象,在今后的设计与开发工作中将大有用处。
1.2工作内容1.2.1技术指标和要求在本次设计中，我们需要用DS18B20测量实时温度，用四位共阳数码管来显示，要求达到以下几个要求技术指标：测量范围：15~25℃，分辨率：0.5℃，显示位数：4位显示带小数点工作要求：1.了解温度测量系统设计不同方案，确定方框图；2.掌握数字传感器及FPGA芯片功能，划出硬件原理图；3.根据模块划分设计系统软件，学习VHDL或Verilog语言，并在QuartusⅡ环境下仿真，观察正确性；4.完成电路硬件组装及调试1.2.2设计的难点重点1.软件设计部分重点是流程图的设计与各模块编程，难点在于编程的实现以及DS18B20温度传感器与FPGA芯片之间的通信；2.硬件部分要深入理解DS18B20器件，难点在于各个电路单元单路设计和各单元电路的连接；3.整个设计重点在于熟练的掌握DS18B20的工作原理和应用QuartusⅡ软件。
2系统方案设计2.1温度测量原理及方法温度是表征物体冷热程度的物理量，温度测量仪是利用物质各种物理性质随温度变化的规律，把温度转换为电量并显示的一种仪器，温度的测量和控制已经发展为重要的课题，在工程应用和科学研究等很多场合都十分需要，比如大型饲养场，蔬菜大棚等等。
温度的测量方法有最基本的两种，接触式和非接触式，非接触式又称为辐射测温。
大多数情况下，我们都采用接触式测量方法，利用温度传感器或相关器件，比如基于AT89C51单片机的温度测量和基于ARM 的温度测量系统等等，经过比较，决定采用FPGA技术和温度传感器DS18B20组成的系统来实现测量温度的功能。
后面将对其进行阐述。
2.2系统方案及方框图鉴于使用FPGA，开发板上没有温度传感器，所以需要添加传感器DS18B20，而DS18B20有两种传输途径，一种是无线传输，一种是有线传输。
对于无线传输，优点是测量更加灵活方便，不局限于线的长度，缺点是必须增加外部设备，增加了设计的难度，所以我们采用第二种，有线传输方式，在实现功能的同事设备简单，难度降低。
DS18B20是将采集到的无难度信号转换为9到12位的串行数据，而数码管显示是通过8位并行数据，所以需要对采集到的串行数据进行转化处理送到数码管来显示。
FPGA工作频率是1MHz，开发板上时钟信号是50MHz，所以需要通过编程来实现分频，经过考虑，画出系统方框图（图1）图2.1 系统方案设计分频：将50MHz的时钟频率进行分频产生1MHz频率信号，为FPGA 器提供正常工作频率。
温度信号采集：从外界获得温度信号，发送给FPGA控制模块；FPGA控制：根据DS18B20所遵循的初始化时序、读时序、写时序等通信协议对DS18B20传感器进行初始化和访问，将从DS18B20读取的二进制温度信息进行处理送给数码管；显示模块：从FPGA控制模块获得输出数据，将其译为七段值，在共阳数码管上显示采集到的温度信息。
2.3FPGA技术FPGA（Field－Programmable Gate Array，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。
是美国Xilinx公司于1984年首先开发的一种通用型用户可编程器件。
FPGA既具有门阵列器件的高集成度和通用性，又有可编程逻辑器件用户可编程的灵活性。
它是作为专用集成电路（ASIC）领域中的一种半制定电路出现的，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特点。
以硬件描述语言（VHDL或Verilog）所完成的电路设计，可以经过简单的综合与布局，快速烧至FPGA上进行测试，是现在IC设计验证的技术主流。
这些可编程元件可以被用来实现一些基本的逻辑电路（比如AND、OR、NOT、XOR）或者更复杂一些的组合功能比如解码器或数学方程式。
在大多数的FPGA里面，这些可编程的元件里也包含记忆元件若触发器或者其他更完整的记忆块。
传统上FPGA只能实现相对较小的逻辑电路，随着工艺技术的提高，FPGA的容量和性能也不断提高，如今FPGA已经被用于实现大的逻辑电路甚至整个系统。
这些大的系统相对于传统上一直作为FPGA市场目标的小逻辑分支电路有着很大的不同。
其中一个最重要的不同就是这些大的系统中包含存储器。
所以，要有效的在FPGA中实现存储器，结构的支持至关重要。
FPGA一般来说比专用集成芯片的速度要慢，无法完成复杂设计，但是功耗低。
他们也有很多优点，比如可以快速成品，可以修改程序或者改正程序中的错误，而且造价十分便宜。
FPGA从诞生以来，经历了从配角到主角的过程，从初期开发应用到限量生产应用再到大批量生产应用的发展历程。