基于數(shù)字溫度傳感器的數(shù)字溫度計(jì)、(完整資料)

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2014～2015學(xué)年第2學(xué)期基于數(shù)字溫度傳感器的數(shù)字溫度計(jì)、(完整資料）(可以直接使用，可編輯優(yōu)秀版資料，歡迎下載）《單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)》課程設(shè)計(jì)報(bào)告題目：基于數(shù)字溫度傳感器的數(shù)字溫度計(jì)的設(shè)計(jì)專業(yè)：自動(dòng)化班級(jí)：12自動(dòng)化1姓名：陳宗國朱海峰王疏華袁繼康指導(dǎo)教師：陸媛宋洪儒電氣工程學(xué)院年月日任務(wù)書課題名稱基于數(shù)字溫度傳感器的數(shù)字溫度計(jì)的設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師（職稱)陸媛宋洪儒執(zhí)行時(shí)間2014~2015學(xué)年第2學(xué)期第11周學(xué)生姓名學(xué)號(hào)承擔(dān)任務(wù)陳宗國1209111005課程設(shè)計(jì)前期資料收集及查找王疏華1209111046Proteus及keil軟件安裝及元器件名稱熟悉袁繼康1209111059Proteus電路圖設(shè)計(jì)，keil程序編寫及驗(yàn)證仿真朱海峰1209111068課程設(shè)計(jì)后期整理設(shè)計(jì)目的1、進(jìn)一步熟悉和掌握單片機(jī)的結(jié)構(gòu)及工作原理.2、掌握單片機(jī)的接口技術(shù)及相關(guān)外圍芯片的外特性，控制方法。3、通過課程設(shè)計(jì),掌握以單片機(jī)核心的電路設(shè)計(jì)的基本方法和技術(shù),了解有關(guān)電路參數(shù)的計(jì)算方法。4、通過程序設(shè)計(jì)和仿真，逐步掌握模塊化程序設(shè)計(jì)方法和仿真軟件的使用.5、通過完成一個(gè)包括電路設(shè)計(jì)和程序開發(fā)的完整過程，使學(xué)生了解開發(fā)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的全過程，為今后從事相應(yīng)打下基礎(chǔ).設(shè)計(jì)要求利用數(shù)字溫度傳感器DS18B20與單片機(jī)結(jié)合來測量溫度。利用數(shù)字溫度傳感器DS18B20測量溫度信號(hào)，計(jì)算后在LED數(shù)碼管上顯示相應(yīng)的溫度值.其溫度測量范圍為?55℃～125℃，精確到0。5℃。數(shù)字溫度計(jì)所測量的溫度采用數(shù)字顯示，控制器使用單片機(jī)AT89C51，測溫傳感器使用DS18B20,用LED數(shù)碼管實(shí)現(xiàn)溫度顯示.課程設(shè)計(jì)摘要一、課程設(shè)計(jì)摘要：DS18B20是一種可組網(wǎng)的高精度數(shù)字式溫度傳感器，由于其具有單總線的獨(dú)特優(yōu)點(diǎn),可以使用戶輕松地組建起傳感器網(wǎng)絡(luò),并可使多點(diǎn)溫度測量電路變得簡單、可靠。本文結(jié)合實(shí)際使用經(jīng)驗(yàn),介紹了DS18B20數(shù)字溫度傳感器在單片機(jī)下的硬件連接及軟件編程，并給出了軟件流程圖.該系統(tǒng)由上位機(jī)和下位機(jī)兩大部分組成.下位機(jī)實(shí)現(xiàn)溫度的檢測并提供標(biāo)準(zhǔn)RS232通信接口，芯片使用了ATMEL公司的AT89C51單片機(jī)和DALLAS公司的DS18B20數(shù)字溫度傳感器。上位機(jī)部分使用了通用PC。該系統(tǒng)可應(yīng)用于倉庫測溫、樓宇空調(diào)控制和生產(chǎn)過程監(jiān)控等領(lǐng)域。二、關(guān)鍵字：單片機(jī)溫度測量DS18B20數(shù)字溫度傳感器AT89S51目錄TOC\o”1—3”\h\z\u_Toc135835881"1.2總體設(shè)計(jì)框圖理介紹4HYPERLINK\l”_Toc135835875”1。3主控部分4HYPERLINK\l”_Toc135835881"1。4DS18B20數(shù)字溫度傳感器5第二章硬件設(shè)計(jì)82。1單片機(jī)系統(tǒng)8HYPERLINK\l”_Toc135835878”2。2溫度測試電路8_Toc135835880”2.4整體電路設(shè)計(jì)14第三章軟件設(shè)計(jì)15HYPERLINK\l”_Toc135835884”3。1程序流程圖153。3溫度轉(zhuǎn)換子程序16HYPERLINK\l”_Toc135835887”3.4計(jì)算溫度子程序17HYPERLINK\l”_Toc135835888”3。5顯示數(shù)據(jù)刷新子程序18HYPERLINK\l”_Toc135835889”第四章總結(jié)19參考資料20第一章原理介紹1．1總體設(shè)計(jì)方案總體設(shè)計(jì)方案采用AT89C51單片機(jī)作控制器,溫度傳感器選用DS18B20來設(shè)計(jì)數(shù)字溫度計(jì)，系統(tǒng)由3個(gè)模塊組成:主控制器、測溫電路及顯示電路。主控制器由單片機(jī)AT89C51實(shí)現(xiàn)，測溫電路由溫度傳感器DS18B20實(shí)現(xiàn)，顯示電路由4位LED數(shù)碼管直讀顯示。本設(shè)計(jì)所介紹的數(shù)字溫度計(jì)與傳統(tǒng)的溫度計(jì)相比，具有讀數(shù)方便，測溫范圍廣,測溫準(zhǔn)確其輸出溫度采用數(shù)字顯示，主要用于對測溫比較準(zhǔn)確的場所,或科研實(shí)驗(yàn)室使用,該設(shè)計(jì)控制器使用單片機(jī)AT89C51，測溫傳感器使用DS18B20，用4位共陽極LED數(shù)碼管以串口傳送數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)溫度顯示，能準(zhǔn)確達(dá)到以上要求。1．2總體設(shè)計(jì)框圖控制器采用單片機(jī)AT89C51，溫度傳感器采用DS18B20,用4位LED數(shù)碼管顯示溫度。總體設(shè)計(jì)框圖如圖1—1所示。LED顯示單片機(jī)復(fù)位LED顯示單片機(jī)復(fù)位主控電路時(shí)鐘振蕩溫度傳感器時(shí)鐘振蕩溫度傳感器1。3主控制部分本設(shè)計(jì)采用AT89C51八位單片機(jī)實(shí)現(xiàn).單片機(jī)軟件編程的自由度大，可通過編程實(shí)現(xiàn)各種各樣的算術(shù)算法和邏輯控制.而且體積小，硬件實(shí)現(xiàn)簡單,安裝方便。既可以單獨(dú)對多DS18B20控制工作，還可以與PC機(jī)通信。運(yùn)用主從分布式思想,由一臺(tái)上位機(jī)(PC微型計(jì)算機(jī)）,下位機(jī)(單片機(jī)）多點(diǎn)溫度數(shù)據(jù)采集,組成兩級(jí)分布式多點(diǎn)溫度測量的巡回檢測系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。另外AT89C51在工業(yè)控制上也有著廣泛的應(yīng)用，編程技術(shù)及外圍功能電路的配合使用都很成熟。系統(tǒng)采用針對傳統(tǒng)溫度測溫系統(tǒng)測溫點(diǎn)少，系統(tǒng)兼容性及擴(kuò)展性較差的特點(diǎn)，運(yùn)用分布式通訊的思想。設(shè)計(jì)一種可以用于大規(guī)模多點(diǎn)溫度測量的巡回檢測系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用的是RS—232串行通訊的標(biāo)準(zhǔn)，通過下位機(jī)（單片機(jī))進(jìn)行現(xiàn)場的溫度采集，溫度數(shù)據(jù)既可以由下位機(jī)模塊實(shí)時(shí)顯示，也可以送回上位機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，具有巡檢速度快,擴(kuò)展性好，成本低的特點(diǎn).1.4DS18B20數(shù)字溫度傳感器美國Dallas半導(dǎo)體公司的數(shù)字化溫度傳感器DS18B20是支持"一線總線"接口的溫度傳感器，在其內(nèi)部使用了在板（ON—B0ARD）專利技術(shù)。全部傳感元件及轉(zhuǎn)換電路集成在形如一只三極管的集成電路內(nèi)。一線總線獨(dú)特而且經(jīng)濟(jì)的特點(diǎn)，使用戶可輕松地組建傳感器網(wǎng)絡(luò)，為測量系統(tǒng)的構(gòu)建引入全新概念?，F(xiàn)在,新一代的DS18B20體積更小、更經(jīng)濟(jì)、更靈活.使你可以充分發(fā)揮“一線總線”的優(yōu)點(diǎn)。DS18B20支持”一線總線"接口,測量溫度范圍為—55°C～+125°C，在-10～+85°C范圍內(nèi)，精度為±0.5°C。DS1822的精度較差為±2°C.現(xiàn)場溫度直接以"一線總線”的數(shù)字方式傳輸，大大提高了系統(tǒng)的抗干擾性。適合于惡劣環(huán)境的現(xiàn)場溫度測量，如：環(huán)境控制、設(shè)備或過程控制、測溫類消費(fèi)電子產(chǎn)品等。與前一代產(chǎn)品不同，新的產(chǎn)品支持3V~5。5V的電壓范圍，使系統(tǒng)設(shè)計(jì)更靈活、方便。而且新一代產(chǎn)品更便宜，體積更小。DS18B20的主要特性：（1）適應(yīng)電壓范圍更寬，電壓范圍：3。0~5.5V,在寄生電源方式下可由數(shù)據(jù)線供電（2）獨(dú)特的單線接口方式，DS18B20在與微處理器連接時(shí)僅需要一條口線即可實(shí)現(xiàn)微處理器與DS18B20的雙向通訊（3）DS18B20支持多點(diǎn)組網(wǎng)功能,多個(gè)DS18B20可以并聯(lián)在唯一的三線上，實(shí)現(xiàn)組網(wǎng)多點(diǎn)測溫（4）DS18B20在使用中不需要任何外圍元件，全部傳感元件及轉(zhuǎn)換電路集成在形如一只三極管的集成電路內(nèi)（5)溫范圍－55℃～＋125℃，在-10～+85℃時(shí)精度為±0。5℃（6）可編程的分辨率為9～12位，對應(yīng)的可分辨溫度分別為0.5℃、0。25℃、0.125℃和0。0625℃,可實(shí)現(xiàn)高精度測溫(7)在9位分辨率時(shí)最多在93.75ms內(nèi)把溫度轉(zhuǎn)換為數(shù)字，12位分辨率時(shí)最多在750ms內(nèi)把溫度值轉(zhuǎn)換為數(shù)字,速度更快（8）測量結(jié)果直接輸出數(shù)字溫度信號(hào)，以”一線總線”串行傳送給CPU，同時(shí)可傳送CRC校驗(yàn)碼,具有極強(qiáng)的抗干擾糾錯(cuò)能力（9)負(fù)壓特性:電源極性接反時(shí)，芯片不會(huì)因發(fā)熱而燒毀,但不能正常工作。圖1—4DS18B20型號(hào)數(shù)字溫度傳感器DS18B20有兩種供電接法，圖1—2采用的是接入外部電源。這樣做的好處是I/O線上不需要加強(qiáng)上拉，而且總線控制器用在溫度轉(zhuǎn)換期間總保持高電平。這樣在轉(zhuǎn)換期間可以允許在單線總線上進(jìn)行其他數(shù)據(jù)的往來。另外,在單總線上可以掛任意多片DS18B20，而且如果它們都使用外部電源的話,就可以先發(fā)一個(gè)SkipROM命令，再接一個(gè)ConvertT命令,讓它們同時(shí)進(jìn)行溫度轉(zhuǎn)換。注意當(dāng)加上外部電源時(shí)，GND引腳不能懸空。第二章硬件設(shè)計(jì)2.1單片機(jī)系統(tǒng)方案采用AT89S52單片機(jī)作為控制器，完成所有的控制功能，包括：溫度傳感器DS18B20的初始化和讀取溫度值LED顯示溫度存儲(chǔ)及讀取單片機(jī)系統(tǒng)的電路如圖2—1。圖2-1-a89C51的核心電路框圖2。2溫度測試電路這里我們用到溫度芯片DS18B20.DS18B20是DALLAS公司生產(chǎn)的一線式數(shù)字溫度傳感器,具有3引腳TO－92小體積封裝形式。測溫分辨率可達(dá)0。0625℃，被測溫度用符號(hào)擴(kuò)展的16位數(shù)字量方式串行輸出。其工作電源既可在遠(yuǎn)端引入,也可采用寄生電源方式產(chǎn)生。CPU只需一根端口線就能與諸多DS18B20通信，占用微處理器的端口較少,可節(jié)省大量的引線和邏輯電路。DS18B20支持“一線總線”接口，測量溫度范圍為-55至+125℃，在—10至+85℃范圍內(nèi),精度為0.5C?，F(xiàn)場溫度直接以“一線總線”的數(shù)字方式傳輸，大大提高了系統(tǒng)的抗干擾性。適合于惡劣環(huán)境的現(xiàn)場溫度測量,如：環(huán)境控制、設(shè)備或過程控制、測溫類消費(fèi)電子產(chǎn)品等。圖2-2DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖圖2-2DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖圖2-3圖2-3硬件連接電路圖本系統(tǒng)是基于DS18B20溫度芯片的溫度測試。DS18B20采用外部供電方式，理論上可以在一根數(shù)據(jù)總線上掛256個(gè)DS18B20，但時(shí)間應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)，如果掛接25個(gè)以上的DS18B20仍舊有可能產(chǎn)生功耗問題。另外單總線長度也不宜超過80M，否則也會(huì)影響到數(shù)據(jù)的傳輸.在這種情況下我們可以采用分組的方式，用單片機(jī)的多個(gè)I/O來驅(qū)動(dòng)多路DS18B20。在實(shí)際應(yīng)用中還可以使用一個(gè)MOSFET將I/O口線直接和電源相連，起到上拉的作用。對DS18B20的設(shè)計(jì),需要注意以下問題：（1)對硬件結(jié)構(gòu)簡單的單線數(shù)字溫度傳感器DS18B20進(jìn)行操作，需要用較為復(fù)雜的程序完成。編制程序時(shí)必須嚴(yán)格按芯片數(shù)據(jù)手冊提供的有關(guān)操作順序進(jìn)行，讀、寫時(shí)間片程序要嚴(yán)格按要求編寫。尤其在使用DS18B20的高測溫分辨力時(shí)，對時(shí)序及電氣特性參數(shù)要求更高.（2)有多個(gè)測溫點(diǎn)時(shí),應(yīng)考慮系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)傳感器出錯(cuò)自動(dòng)指示，進(jìn)行自動(dòng)DS18B20序列號(hào)和自動(dòng)排序，以減少調(diào)試和維護(hù)工作量。（3）測溫電纜線建議采用屏蔽4芯雙絞線，其中一對線接地線與信號(hào)線，另一組接VCC和地線，屏蔽層在源端單點(diǎn)接地。DS18B20在三線制應(yīng)用時(shí)，應(yīng)將其三線焊接牢固;在兩線應(yīng)用時(shí)，應(yīng)將VCC與GND接在一起，焊接牢固。若VCC脫開未接,傳感器只送85。0℃的溫度值。(4）實(shí)際應(yīng)用時(shí)，要注意單線的驅(qū)動(dòng)能力，不能掛接過多的DS18B20，同時(shí)還應(yīng)注意最遠(yuǎn)接線距離。另外還應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況選擇其接線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。2.3顯示電路本設(shè)計(jì)用LED數(shù)碼管顯示溫度值，且為共陽極。LED是由多個(gè)發(fā)光二極管封裝在一起組成“8”字型的器件，引線已在內(nèi)部連接完成，只需引出它們的各個(gè)筆劃，公共電極。LED數(shù)碼管常用段數(shù)一般為7段有的另加一個(gè)小數(shù)點(diǎn)，共陽極數(shù)碼管的內(nèi)部電路如圖所示，下面將介紹常用LED數(shù)碼管內(nèi)部引腳圖。圖1這是一個(gè)7段兩位帶小數(shù)點(diǎn)10引腳的LED數(shù)碼管圖2-3—a7SEG–COM–ANODE型號(hào)數(shù)碼管每一筆劃都是對應(yīng)一個(gè)字母表示DP是小數(shù)點(diǎn).

數(shù)碼管分為共陽極的LED數(shù)碼管、共陰極的LED數(shù)碼管兩種。LED數(shù)碼管要正常顯示，就要用驅(qū)動(dòng)電路來驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管的各個(gè)段碼，從而顯示出我們要的數(shù)位，因此根據(jù)LED數(shù)碼管的驅(qū)動(dòng)方式的不同，可以分為靜態(tài)式和動(dòng)態(tài)式兩類。

一、靜態(tài)顯示驅(qū)動(dòng):靜態(tài)驅(qū)動(dòng)也稱直流驅(qū)動(dòng)。靜態(tài)驅(qū)動(dòng)是指每個(gè)數(shù)碼管的每一個(gè)段碼都由一個(gè)單片機(jī)的I/O口進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，或者使用如BCD碼二—十進(jìn)位轉(zhuǎn)換器進(jìn)行驅(qū)動(dòng).靜態(tài)驅(qū)動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是編程簡單，顯示亮度高,缺點(diǎn)是占用I/O口多，如驅(qū)動(dòng)5個(gè)數(shù)碼管靜態(tài)顯示則需要5×8＝40根I/O口來驅(qū)動(dòng)，要知道一個(gè)89S51單片機(jī)可用的I/O口才32個(gè)呢。故實(shí)際應(yīng)用時(shí)必須增加驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，增加了硬體電路的復(fù)雜性.

二、動(dòng)態(tài)顯示驅(qū)動(dòng)：數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示介面是單片機(jī)中應(yīng)用最為廣泛的一種顯示方式之一，動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)是將所有數(shù)碼管的8個(gè)顯示筆劃”a，b，c,d，e，f，g，dp”的同名端連在一起,另外為每個(gè)數(shù)碼管的公共極COM增加位選通控制電路，位選通由各自獨(dú)立的I/O線控制，當(dāng)單片機(jī)輸出字形碼時(shí)，所有數(shù)碼管都接收到相同的字形碼，但究竟是那個(gè)數(shù)碼管會(huì)顯示出字形，取決于單片機(jī)對位元選通COM端電路的控制，所以我們只要將需要顯示的數(shù)碼管的選通控制打開，該位就顯示出字形，沒有選通的數(shù)碼管就不會(huì)亮.

透過分時(shí)輪流控制各個(gè)LED數(shù)碼管的COM端，就使各個(gè)數(shù)碼管輪流受控顯示，這就是動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)。在輪流顯示過程中，每位數(shù)碼管的點(diǎn)亮?xí)r間為1～2ms，由于人的視覺暫留現(xiàn)象及發(fā)光二極體的余輝效應(yīng)，盡管實(shí)際上各位數(shù)碼管并非同時(shí)點(diǎn)亮，但只要掃描的速度足夠快，給人的印象就是一組穩(wěn)定的顯示資料,不會(huì)有閃爍感，動(dòng)態(tài)顯示的效果和靜態(tài)顯示是一樣的，能夠節(jié)省大量的I/O口，而且功耗更低。2.4總體電路設(shè)計(jì)總電路的設(shè)計(jì)是基于單片機(jī)的基本電路，DS18B20數(shù)字溫度傳感器和LED顯示與其簡單連接構(gòu)成。總體連接如圖所示。2-4-aProteus電路仿真電路圖第三章軟件設(shè)計(jì)（一）、概述整個(gè)系統(tǒng)的功能是由硬件電路配合軟件來實(shí)現(xiàn)的,當(dāng)硬件基本定型后，軟件的功能也就基本定下來了.從軟件的功能不同可分為兩大類：一是監(jiān)控軟件（主程序），它是整個(gè)控制系統(tǒng)的核心，專門用來協(xié)調(diào)各執(zhí)行模塊和操作者的關(guān)系.二是執(zhí)行軟件（子程序)，它是用來完成各種實(shí)質(zhì)性的功能如測量、計(jì)算、顯示、通訊等。每一個(gè)執(zhí)行軟件也就是一個(gè)小的功能執(zhí)行模塊.這里將各執(zhí)行模塊一一列出，并為每一個(gè)執(zhí)行模塊進(jìn)行功能定義和接口定義.各執(zhí)行模塊規(guī)劃好后,就可以規(guī)劃監(jiān)控程序了。首先要根據(jù)系統(tǒng)的總體功能選擇一種最合適的監(jiān)控程序結(jié)構(gòu),然后根據(jù)實(shí)時(shí)性的要求，合理地安排監(jiān)控軟件和各執(zhí)行模塊之間地調(diào)度關(guān)系。（二）、主程序模塊主程序需要調(diào)用2個(gè)子程序,分別為數(shù)碼管顯示程序，溫度測試及處理子程序，報(bào)警子程序，中斷設(shè)定子程序。各模塊程序功能如下：●數(shù)碼管顯示程序：向數(shù)碼的顯示送數(shù)，控制系統(tǒng)的顯示部分?！駵囟葴y試及處理程序：對溫度芯片送過來的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,進(jìn)行判斷和顯示。系統(tǒng)程序主要包括主程序，讀出溫度子程序，溫度轉(zhuǎn)換命令子程序,計(jì)算溫度子程序，顯示數(shù)據(jù)刷新子程序等。3.1主程序流程圖主程序的主要功能是負(fù)責(zé)溫度的實(shí)時(shí)顯示、讀出并處理DS18B20的測量的當(dāng)前溫度值，溫度測量每1s進(jìn)行一次。這樣可以在一秒之內(nèi)測量一次被測溫度，其程序流程見圖3。1所示：初始化初始化調(diào)用顯示子程序1S到？初次上電讀出溫度值溫度計(jì)算處理顯示數(shù)據(jù)刷新發(fā)溫度轉(zhuǎn)換開始命令NYNY圖3.1主程序流程圖3。2讀出溫度子程序流程圖讀出溫度子程序的主要功能是讀出RAM中的9字節(jié)，在讀出時(shí)需進(jìn)行CRC校驗(yàn),校驗(yàn)有錯(cuò)時(shí)不進(jìn)行溫度數(shù)據(jù)的改寫.其程序流程圖如圖3。2所示：YY發(fā)DS18B20復(fù)位命令發(fā)跳過ROM命令發(fā)讀取溫度命令讀取操作，CRC校驗(yàn)9字節(jié)完？CRC校驗(yàn)正？確？移入溫度暫存器結(jié)束NNY圖3.2溫度子程序流程圖3.3溫度轉(zhuǎn)換命令子程序流程圖溫度轉(zhuǎn)換命令子程序主要是發(fā)溫度轉(zhuǎn)換開始命令，當(dāng)采用12位分辨率時(shí)轉(zhuǎn)換時(shí)間約為750ms，在本程序設(shè)計(jì)中采用1s顯示程序延時(shí)法等待轉(zhuǎn)換的完成.溫度轉(zhuǎn)換命令子程序流程圖如上圖,圖3.3所示：發(fā)DS18B20復(fù)位命令發(fā)DS18B20復(fù)位命令發(fā)跳過ROM命令發(fā)溫度轉(zhuǎn)換開始命令結(jié)束圖3。3溫度轉(zhuǎn)換命令子程序流程圖3。4計(jì)算溫度子程序流程圖計(jì)算溫度子程序?qū)AM中讀取值進(jìn)行BCD碼的轉(zhuǎn)換運(yùn)算，并進(jìn)行溫度值正負(fù)的判定，其程序流程圖如圖3。4所示：開始溫度零下開始溫度零下?溫度值取補(bǔ)碼置“—”標(biāo)志計(jì)算小數(shù)位溫度BCD值計(jì)算整數(shù)位溫度BCD值結(jié)束置“+”標(biāo)志NY圖3。4溫度子程序流程圖3.5顯示數(shù)據(jù)刷新子程序流程圖顯示數(shù)據(jù)刷新子程序主要是對顯示緩沖器中的顯示數(shù)據(jù)進(jìn)行刷新操作，當(dāng)最高顯示位為0時(shí)將符號(hào)顯示位移入下一位。程序流程圖如圖3.5所示：溫度數(shù)據(jù)移入顯示寄存器十位數(shù)0？百位數(shù)0？十位數(shù)顯示符號(hào)百位數(shù)不顯示百位數(shù)顯示數(shù)據(jù)（不顯示符號(hào)）結(jié)束NNYY溫度數(shù)據(jù)移入顯示寄存器十位數(shù)0？百位數(shù)0？十位數(shù)顯示符號(hào)百位數(shù)不顯示百位數(shù)顯示數(shù)據(jù)（不顯示符號(hào)）結(jié)束NNYY圖3.5顯示數(shù)據(jù)刷新子程序流程圖第四章總結(jié)總結(jié):本次課設(shè)的任務(wù)是采用AT89C2051單片機(jī)作控制器,溫度傳感器選用DS18B20來設(shè)計(jì)數(shù)字溫度計(jì)，系統(tǒng)由3個(gè)模塊組成：主控制器、測溫電路及顯示電路.主控制器由單片AT89C2051實(shí)現(xiàn)，測溫電路由溫度傳感器DS18B20實(shí)現(xiàn),顯示電路由4位LED數(shù)碼管直讀顯示.通過本次課設(shè)使我學(xué)會(huì)了很多東西，通過自己找材料，向老師答疑，與同學(xué)討論，自己修改，研究，最終完成本次課設(shè)。在這個(gè)過程中，不但使我對單片機(jī)課程所學(xué)的知識(shí)有了更深入的了解,而且還培養(yǎng)了我的自學(xué)能力.有些不懂的問題通過向老師請教得到解決，使我受益匪淺。課設(shè)的過程是艱辛的，但是收獲是巨大的。首先，我再一次的加深鞏固了對已有的知識(shí)的理解及認(rèn)識(shí)；其次，我第一次將課本知識(shí)運(yùn)用到了實(shí)際設(shè)計(jì)，使得所學(xué)知識(shí)在更深的層次上得到了加深。再次,因?yàn)檫@次課程設(shè)計(jì)的確在某些方面存有一定難度,這對我來講都是一種鍛煉,培養(yǎng)了我自學(xué)、查閱搜集資料的能力；再有，計(jì)算操作工程中，我們曾經(jīng)面臨過失敗、品味過茫然，但是最終我還是堅(jiān)持下來了，這就是我意志、耐力和新年上的勝利，在今后的日子里,它必將成為我的寶貴財(cái)富。參考文獻(xiàn)［1]張毅剛。單片機(jī)原理及應(yīng)用。北京。高等教育出版社，2010[2］李光飛。單片機(jī)C程序設(shè)計(jì)實(shí)例指導(dǎo).北京.北京航空航天大學(xué)出版社，2005[3]劉文濤.單片機(jī)語言C51典型應(yīng)用及設(shè)計(jì)。北京。人民郵電出版社[4]DALLAS公司.DS18B20數(shù)據(jù)手冊［Z］。[5]余永權(quán).ATMEL89系列單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)[M］.（第三版）。北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2002.答辯記錄及評分表課題名稱基于數(shù)字溫度傳感器的數(shù)字溫度計(jì)的設(shè)計(jì)答辯教師(職稱)陸媛宋洪儒答辯時(shí)間2014～2015學(xué)年第2學(xué)期第11周答辯記錄問;硬件電路中數(shù)碼管的顯示內(nèi)容及原理?答；通過AT89C51型號(hào)單片機(jī)，由P1和P2兩組I/O引腳分別控制兩個(gè)7SEG–COM–ANODE型號(hào)數(shù)碼管，分十位控制和個(gè)位控制，達(dá)到顯示60秒倒計(jì)時(shí)的目的。問；數(shù)碼管使用的電流與電壓?答；靜態(tài)時(shí),推薦使用10—15mA;動(dòng)態(tài)時(shí)，16/1動(dòng)態(tài)掃描時(shí)，平均電流為4—5mA,峰值電流50-60mA.問；AT89C51芯片的概述？答；AT89C51是一個(gè)低功耗，高性能CMOS8位單片機(jī)，片內(nèi)含4kBytesISP（In-systemprogrammable）的可反復(fù)擦寫1000次的Flash只讀程序存儲(chǔ)器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)制造，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)及80C51引腳結(jié)構(gòu)，芯片內(nèi)集成了通用8位中央處理器和ISPFlash存儲(chǔ)單元。評分表學(xué)生姓名學(xué)號(hào)評分陳宗國1209111005王疏華1209111046袁繼康1209111059朱海峰1209111068基于ＦＰGＡ的數(shù)字溫度設(shè)計(jì)摘要：本設(shè)計(jì)有效的克服了傳統(tǒng)的數(shù)字溫度計(jì)的缺點(diǎn),采用ＥDA技術(shù)自上而下的設(shè)計(jì)思路,繪制出了具體的邏輯電路,最后又在硬件上通過對其進(jìn)行調(diào)試和驗(yàn)證?；贔PGA在QuaｒtusIＩ9。0ｓp2軟件下應(yīng)用VHDＬ語言編寫程序，采用ALTＲA公司CｙｃlonｅIＩ系列的EP2Ｃ8Q2０8芯片進(jìn)行了計(jì)算機(jī)仿真,并給出了相應(yīng)的仿真結(jié)果。該電路能夠?qū)崿F(xiàn)很好的測溫功能。關(guān)鍵字:數(shù)字溫度計(jì)；EＤA；FPGA；ＶHDL；QｕartuｓII9。0sp2；EＰ2C8Q2０８ThedesiｇnofｄiｇitaｌtherｍometerｂasedｏｎFPＧAＡbstracｔ：

Thisdesigｎeffecｔivelyovｅｒｃomestｈetrａditiｏnaldiｇitaltheｒmomeｔer’ｓweaｋneｓsｅｓaｎｄtａkｅsatop—ｄｏwnaｐpｒoachtｏｄesigｎ。Ｄｒawoutaｐartｉculａrｌoｇiccircuiｔs，ａndｆiｎａｌlyｐaｓsthecircuiｔstotｈｅｈａｒdwaretｏdebuｇaｎｄｖｅriｆyit。ThｉsｄesignisbaseｄｏnFＰGAusiｎgVHDLｌａnguaｇetoｗｒitｅprograｍｉnQuarｔuｓIIsoftware，adｏｐtingEP2Ｃ８Q2０8chipofCycｌone—ＩIserｉesoｆALTRAcoｍpaｎyforｃｏmpuｔｅｒsimulationandatthesaｍｅtimesｈowｉｎgｔｈeｃorrespoｎdingｓimｕlatiｏnｒesult。Ｔhiscirｃuiｔisabｌetｏcarrｙouｔexceｌlenｔtempｅrature—meaｓuremｅntfunction．KｅｙＷo(hù)rｄｓ:Ｄiｇiｔalｔｈeｒmometer；EDＡ；FPGA;VHDL；QuartusII；EP２C８Q20８引言檢測是控制的基礎(chǔ)和前提,而檢測的精度必須高于控制的精確度，否則無從實(shí)現(xiàn)控制的精度要求。不僅如此，檢測還涉及國計(jì)民生各個(gè)部門，可以說在所以科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域無時(shí)不在進(jìn)行檢測?？茖W(xué)技術(shù)的發(fā)展和檢測技術(shù)的發(fā)展是密切相關(guān)的.現(xiàn)代化的檢測手段能達(dá)到的精度、靈敏度及測量范圍等,在很大程度上決定了科學(xué)技術(shù)的發(fā)展水平。同時(shí),科學(xué)技術(shù)的發(fā)展達(dá)到的水平越高，又為檢測技術(shù)、傳感器技術(shù)提供了新的前提手段.目前溫度計(jì)技術(shù)的發(fā)展很快，從原始的玻璃管溫度計(jì)發(fā)展到了現(xiàn)在的熱電阻溫度計(jì)、熱電偶溫度計(jì)、數(shù)字溫度計(jì)、電子溫度計(jì)等等。目前的溫度計(jì)中傳感器是它的重要組成部分,它的精度靈敏度基本決定了溫度計(jì)的精度、測量范圍、控制范圍和用途等［１].傳感器應(yīng)用極其廣泛,目前已經(jīng)研制出多種新型傳感器。1.設(shè)計(jì)要求現(xiàn)代社會(huì)的標(biāo)志之一就是信息產(chǎn)品的廣泛使用，而且是產(chǎn)品的性能越來越強(qiáng)，復(fù)雜程度越來越高，更新步伐越來越快。支撐信息電子產(chǎn)品高速發(fā)展的基礎(chǔ)就是微電子制造工藝水平的提高和電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)開發(fā)技術(shù)的發(fā)展。前者以微細(xì)加工技術(shù)為代表，而后者的代表就是電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化(electronicdｅsigｎａutomaｔiｃ,EDA）技術(shù)［５]。本設(shè)計(jì)采用的ＶHDＬ是一種全方位的硬件描述語言，具有極強(qiáng)的描述能力，能支持系統(tǒng)行為級(jí)、寄存器傳輸級(jí)和邏輯門級(jí)三個(gè)不同層次的設(shè)計(jì)；支持結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)流、行為三種描述形式的混合描述、覆蓋面廣、抽象能力強(qiáng)，因此在實(shí)際應(yīng)用中越來越廣泛。ASIＣ是專用的系統(tǒng)集成電路,是一種帶有邏輯處理的加速處理器。而FPＧＡ是特殊的ASIC芯片,與其他的AＳＩＣ芯片相比，它具有設(shè)計(jì)開發(fā)周期短、設(shè)計(jì)制造成本低、開發(fā)工具先進(jìn)、標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品無需測試、質(zhì)量穩(wěn)定以及可實(shí)時(shí)在線檢測等優(yōu)點(diǎn)［2］。溫度的數(shù)字化給人們生產(chǎn)生活帶來了極大的方便。因此,研究數(shù)字溫度計(jì)及其應(yīng)用，有著非?，F(xiàn)實(shí)的意義.1。1選題背景本節(jié)將從FＰGＡ嵌入式應(yīng)用開發(fā)技術(shù)與溫度計(jì)發(fā)展的客觀實(shí)際出發(fā)，通過對該技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r的了解,以及課題本身的需要，指出研究基于FPGA的芯片系統(tǒng)與設(shè)計(jì)——數(shù)字溫度計(jì)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)的必要性[3］。課題相關(guān)技術(shù)的發(fā)展當(dāng)今電子產(chǎn)品正向功能多元化，體積最小化,功耗最低化的方向發(fā)展。它與傳統(tǒng)的電子產(chǎn)品在設(shè)計(jì)上的顯著區(qū)別師大量使用大規(guī)?？删幊踢壿嬈骷巩a(chǎn)品的性能提高,體積縮小，功耗降低。同時(shí)廣泛運(yùn)用現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)，提高產(chǎn)品的自動(dòng)化程度和競爭力，縮短研發(fā)周期.EDＡ技術(shù)正是為了適應(yīng)現(xiàn)代電子技術(shù)的要求,吸收眾多學(xué)科最新科技成果而形成的一門新技術(shù)。美國AＬＴERA公司的可編程邏輯器件采用全新的結(jié)構(gòu)和先進(jìn)的技術(shù)，加上MaxpｌusIＩ（或最新的QUARTUS）開發(fā)環(huán)境,更具有高性能，開發(fā)周期短等特點(diǎn)，十分方便進(jìn)行電子產(chǎn)品的開發(fā)和設(shè)計(jì)[4］.EＤA技術(shù)以大規(guī)?？删幊踢壿嬈骷樵O(shè)計(jì)載體，以硬件描述語言為系統(tǒng)邏輯描述主要表達(dá)方式，以計(jì)算機(jī)、大規(guī)?？删幊踢壿嬈骷拈_發(fā)軟件及實(shí)驗(yàn)開發(fā)系統(tǒng)為設(shè)計(jì)工具，通過有關(guān)的開發(fā)軟件，自動(dòng)完成用軟件的方式設(shè)計(jì)的電子系統(tǒng)到硬件系統(tǒng)的邏輯編譯，邏輯化簡，邏輯分割，邏輯映射,編程下載等工作.最終形成集成電子系統(tǒng)或?qū)Ｓ眉尚酒囊婚T新技術(shù)[5］。1.1。2課題研究的必要性新產(chǎn)品、新技術(shù)層出不窮，電子技術(shù)的發(fā)展更是日新月異.可以毫不夸張的說，電子技術(shù)的應(yīng)用無處不在，電子技術(shù)正在不斷地改變我們的生活,改變著我們的世界。近些年，隨著科技的發(fā)展和社會(huì)的進(jìn)步,人們對溫度計(jì)的要求也越來越高,不管在哪里，人們都想知道此刻的溫度和天氣狀況等一些信息，傳統(tǒng)的溫度計(jì)由于它的局限性以及不方便性,已不能滿足人們的需求。溫度計(jì)亟待一次革命,不管在性能還是在樣式上它都將發(fā)生質(zhì)的變化，于是數(shù)字溫度計(jì)的時(shí)代悄然來臨了。1。２課題研究的內(nèi)容本設(shè)計(jì)主要研究基于ＦPGA的數(shù)字溫度計(jì)設(shè)計(jì)，要求溫度采集準(zhǔn)確精確,精確度達(dá)到0.０625攝氏度，對溫度的采集由4×1矩形鍵盤進(jìn)行控制.2。FPGA簡介2。1ＦPGA概述FPＧA是現(xiàn)場可編程門陣列(FieldProｇrammａbleGateArｒａy）的簡稱，與之相應(yīng)的ＣPＬD是復(fù)雜可編程邏輯器件（ＣomｐlexProgrammａbleＬoｇicDevice)的簡稱,兩者的功能基本相同，只是實(shí)現(xiàn)原理略有不同，所以有時(shí)可以忽略這兩者的區(qū)別,統(tǒng)稱為可編程邏輯器件或CPＬD／PGFA。CPLＤ／PＧFA幾乎能完成任何數(shù)字器件的功能，上至高性能CPU，下至簡單的74電路。它如同一張白紙或是一堆積木,工程師可以通過傳統(tǒng)的原理圖輸入或硬件描述語言自由的設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字系統(tǒng).通過軟件仿真可以事先驗(yàn)證設(shè)計(jì)的正確性,在PCB完成以后,利用ＣPLD／ＦＰGＡ的在線修改功能，隨時(shí)修改設(shè)計(jì)而不必改動(dòng)硬件電路。使用CPＬA/FPGＡ開發(fā)數(shù)字電路,可以大大縮短設(shè)計(jì)時(shí)間,減少PCＢ面積，提高系統(tǒng)的可靠性。這些優(yōu)點(diǎn)使得CPLA/ＦPGA技術(shù)在20世紀(jì)90年代以后得到飛速的發(fā)展，同時(shí)也大大推動(dòng)了EＤＡ軟件和硬件描述語言HDL的進(jìn)步［４]。2.2FPＧA基本結(jié)構(gòu)ＦPGA具有掩膜可編程門陣列的通用結(jié)構(gòu)，它由邏輯功能塊排成陣列，并由可編程的互連資源連接這些邏輯功能塊來實(shí)現(xiàn)不同的設(shè)計(jì)。FＰＧA一般由３種可編程電路和一個(gè)用于存放編程數(shù)據(jù)的靜態(tài)存儲(chǔ)器SＲＡM組成。這3種可編程電路是：可編程邏輯模塊、輸入/輸出模塊（ＩＯB--I／ＯBloｃk）和互連資源?？删幊踢壿嬆KCLB是實(shí)現(xiàn)邏輯功能的基本單元，它們通常規(guī)則的排列成一個(gè)陣列，散布于整個(gè)芯片；可編程輸入/輸出模塊（IOB）主要完成芯片上的邏輯與外部封裝腳的接口，它通常排列在芯片的四周;可編程互連資源包括各種長度的連接線段和一些可編程連接開關(guān),它們將各個(gè)ＣLB之間或ＣLB、IOB之間以及IOB之間連接起來，構(gòu)成特定功能的電路。（1）CLB是FＰＧＡ的主要組成部分.圖2-1是CLB基本結(jié)構(gòu)框圖，它主要由邏輯函數(shù)發(fā)生器、觸發(fā)器、數(shù)據(jù)選擇器等電路組成。ＣＬＢ中３個(gè)邏輯函數(shù)發(fā)生器分別是G、Ｆ和H，相應(yīng)的輸出是G’、F’和H’。G有4個(gè)輸入變量G1、Ｇ２、G３和G4；Ｆ也有4個(gè)輸入變量Ｆ1、F2、Ｆ3和F４。這兩個(gè)函數(shù)發(fā)生器是完全獨(dú)立的，均可以實(shí)現(xiàn)4輸入變量的任意組合邏輯函數(shù)。邏輯函數(shù)發(fā)生器H有3個(gè)輸入信號(hào)；前兩個(gè)是函數(shù)發(fā)生器的輸出G’和F’，而另一個(gè)輸入信號(hào)是來自信號(hào)變換電路的輸出H1。這個(gè)函數(shù)發(fā)生器能實(shí)現(xiàn)3輸入變量的各種組合函數(shù).這3個(gè)函數(shù)發(fā)生器結(jié)合起來，可實(shí)現(xiàn)多達(dá)9變量的邏輯函數(shù)。ＣLＢ中有許多不同規(guī)格的數(shù)據(jù)選擇器（四選一、二選一等),通過對CLＢ內(nèi)部數(shù)據(jù)選擇器的編程，邏輯函數(shù)發(fā)生器G、F和H的輸出可以連接到ＣLB輸出端Ｘ或Y,并用來選擇觸發(fā)器的激勵(lì)輸入信號(hào)、時(shí)鐘有效邊沿、時(shí)鐘使能信號(hào)以及輸出信號(hào)。這些數(shù)據(jù)選擇器的地址控制信號(hào)均由編程信息提供,從而實(shí)現(xiàn)所需的電路結(jié)構(gòu).CLＢ中的邏輯函數(shù)發(fā)生器F和G均為查找表結(jié)構(gòu)，其工作原理類似于ROＭ.F和G的輸入等效于RＯM的地址碼，通過查找ROM中的地址表可以得到相應(yīng)的組合邏輯函數(shù)輸出。另一方面,邏輯函數(shù)發(fā)生器F和Ｇ還可以作為器件內(nèi)高速ＲAＭ或小的可讀寫存儲(chǔ)器使用，它由信號(hào)變換電路控制。(2）輸入/輸出模塊IOB.IOB提供了器件引腳和內(nèi)部邏輯陣列之間的連接。它主要由輸入觸發(fā)器、輸入緩沖器和輸出觸發(fā)/鎖存器、輸出緩沖器組成.每個(gè)ＩOB控制一個(gè)引腳，它們可被配置為輸入、輸出或雙向I/Ｏ功能。當(dāng)IOB控制的引腳被定義為輸入時(shí)，通過該引腳的輸入信號(hào)先送入輸入緩沖器。緩沖器的輸出分成兩路：一路可以直接送到MUX，另一路經(jīng)延時(shí)幾納秒(或者不延時(shí)）送到輸入通路D觸發(fā)器,再送到數(shù)據(jù)選擇器.通過編程給數(shù)據(jù)選擇器不同的控制信息，確定送至ＣLB陣列的I1和Ｉ2是來自輸入緩沖器，還是來自觸發(fā)器。圖２—1CLB基本結(jié)構(gòu)當(dāng)IOＢ控制的引腳被定義為輸出時(shí)，CLB陣列的輸出信號(hào)OUT也可以有兩條傳輸途徑：一條是直接經(jīng)MUＸ送至輸出緩沖器,另一條是先存入輸出通路D觸發(fā)器，再送至輸出緩沖器.ＩOB輸出端配有兩只MＯS管,它們的柵極均可編程,使MOＳ管導(dǎo)通或截止,分別經(jīng)上拉電阻接通Vcc、地線或者不接通，用以改善輸出波形和負(fù)載能力。（３)可編程互連資源IＲ?？删幊袒ミB資源IR可以將FPGA內(nèi)部的CLＢ和CＬB之間、ＣLB和IＯB之間連接起來，構(gòu)成各種具有復(fù)雜功能的系統(tǒng).IR主要由許多金屬線段構(gòu)成,這些金屬線段帶有可編程開關(guān)，通過自動(dòng)布線實(shí)現(xiàn)各種電路的連接.2.3FPGA系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程一般說來，一個(gè)比較大的完整的項(xiàng)目應(yīng)該采用層次化的描述方法:分為幾個(gè)較大的模塊,定義好各功能模塊之間的接口,然后各個(gè)模塊再細(xì)分去具體實(shí)現(xiàn)，這就是TOPＤOWN（自頂向下）的設(shè)計(jì)方法.目前這種高層次的設(shè)計(jì)方法已被廣泛采用。高層次設(shè)計(jì)只是定義系統(tǒng)的行為特征，可以不涉及實(shí)現(xiàn)工藝，因此還可以在廠家綜合庫的支持下,利用綜合優(yōu)化工具將高層次描述轉(zhuǎn)換成針對某種工藝優(yōu)化的網(wǎng)絡(luò)表，使工藝轉(zhuǎn)化變得輕而易舉。CPＬD/FＰＧA系統(tǒng)設(shè)計(jì)的工作流程如圖2-2所示［6]。圖2—２CPＬＤ/FPGA系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程流程說明:(1)工程師按照“自頂向下”的設(shè)計(jì)方法進(jìn)行系統(tǒng)劃分。（２）輸入VＨDL代碼，這是設(shè)計(jì)中最為普遍的輸入方式。此外，還可以采用圖形輸入方式（框圖、狀態(tài)圖等),這種輸入方式具有直觀、容易理解的優(yōu)點(diǎn)。(3)將以上的設(shè)計(jì)輸入編譯成標(biāo)準(zhǔn)的VHDL文件。（4）進(jìn)行代碼級(jí)的功能仿真，主要是檢驗(yàn)系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)的正確性。這一步驟適用于大型設(shè)計(jì)，因?yàn)閷τ诖笮驮O(shè)計(jì)來說,在綜合前對源代碼仿真，就可以大大減少設(shè)計(jì)重復(fù)的次數(shù)和時(shí)間。一般情況下,這一仿真步驟可略去。（5）利用綜合器對VHDL源代碼進(jìn)行綜合優(yōu)化處理，生成門級(jí)描述的網(wǎng)絡(luò)表文件，這是將高層次描述轉(zhuǎn)化為硬件電路的關(guān)鍵步驟。綜合優(yōu)化是針對ASIＣ芯片供應(yīng)商的某一產(chǎn)品系列進(jìn)行的，所以綜合的過程要在相應(yīng)的廠家綜合庫的支持下才能完成.(6)利用產(chǎn)生的網(wǎng)絡(luò)表文件進(jìn)行適配前的時(shí)序仿真,仿真過程不涉及具體器件的硬件特性，是較為粗略的。一般的設(shè)計(jì)，也可略去這一步驟。（7）利用適配器將綜合后的網(wǎng)絡(luò)表文件針對某一具體的目標(biāo)器件進(jìn)行邏輯映射操作，包括底層器件配置、邏輯分割、邏輯優(yōu)化和布局布線。（8)在適配完成后，產(chǎn)生多項(xiàng)設(shè)計(jì)結(jié)果:(ａ）適配報(bào)告,包括芯片內(nèi)部資源利用情況,設(shè)計(jì)的布爾方程描述情況等;(b）適配后的仿真模型;（c)器件編程文件。根據(jù)適配后的仿真模型，可以進(jìn)行適配后時(shí)序仿真，因?yàn)橐呀?jīng)得到器件的實(shí)際硬件特性(如時(shí)延特性）,所以仿真結(jié)果能比較精確的預(yù)期未來芯片的實(shí)際性能。如果仿真結(jié)果達(dá)不到設(shè)計(jì)要求,就修改ＶHＤL源代碼或選擇不同速度和品質(zhì)的器件,直至滿足設(shè)計(jì)要求［7]。最后將適配器產(chǎn)生的器件編程文件通過編程器或下載電纜載入到目標(biāo)芯片ＣPLD/FPGA中。2。4FPGA開發(fā)編程原理硬件設(shè)計(jì)需要根據(jù)各種性能指標(biāo)、成本、開發(fā)周期等因素，確定最佳的實(shí)現(xiàn)方案，畫出系統(tǒng)框圖，選擇芯片，設(shè)計(jì)ＰCＢ并最終形成樣機(jī)。CＰＬD/FPGA軟件設(shè)計(jì)可分為兩大塊：編程語言和編程工具。編程語言主要有VHDL和Vｅrilog兩種硬件描述語言；編程工具主要是兩大廠家Aｌterａ和Xｉｌｉｎx的集成綜合EDA軟件（如MAX＋pluｓII、QuａrtusII、Ｆounｄatｉon、ISE)以及第三方工具(如ＦPGＡExprｅss、Mｏdｅlsim、SynposysSVS等)。具體的設(shè)計(jì)輸入方式有以下幾種［8］:（1)HDL語言方式.HＤL既可以描述底層設(shè)計(jì),也可以描述頂層的設(shè)計(jì),但它不容易做到較高的工作速度和芯片利用率。用這種方式描述的項(xiàng)目最后所能達(dá)到的性能與設(shè)計(jì)人員的水平、經(jīng)驗(yàn)以及綜合軟件有很大的關(guān)系。(2）圖形方式?？梢苑譃殡娐吩韴D描述，狀態(tài)機(jī)描述和波形描述3種形式。有的軟件3種輸入方法都支持,如Aｃｔiｖe－HＤL。ＭAＸ＋plｕsII圖形輸入方式只支持電路原理圖描述和波形描述兩種。電路原理圖方式描述比較直觀和高效，對綜合軟件的要求不高.一般大都使用成熟的ＩP核和中小規(guī)模集成電路所搭成的現(xiàn)成電路，整體放到一片可編程邏輯器件的內(nèi)部去，所以硬件工作速度和芯片利用率很高,但是但項(xiàng)目很大的時(shí)候,該方法就顯得有些繁瑣；狀態(tài)機(jī)描述主要用來設(shè)計(jì)基于狀態(tài)機(jī)思想的時(shí)序電路［9]。在圖形的方式下定義好各個(gè)工作狀態(tài)，然后在各個(gè)狀態(tài)上輸入轉(zhuǎn)換條件以及相應(yīng)的輸入輸出,最后生成HDＬ語言描述,送去綜合軟件綜合到可編程邏輯器件的內(nèi)部。由于狀態(tài)機(jī)到HDL語言有一種標(biāo)準(zhǔn)的對應(yīng)描述方式,所以這種輸入方式最后所能達(dá)到的工作速度和芯片利用率主要取決于綜合軟件;波形描述方式是基于真值表的一種圖形輸入方式，直接描述輸入與輸出的波形關(guān)系.這種輸入方式最后所能達(dá)到的工作速度和芯片利用率也是主要取決于綜合軟件［10]。2.5DS18B20的性能特點(diǎn)（1）DS18B20的性能特點(diǎn)：①采用單總線專用技術(shù)，既可通過串行口線,也可通過其它I／O口線與微機(jī)接口，無須經(jīng)過其它變換電路,直接輸出被測溫度值(9位二進(jìn)制數(shù)，含符號(hào)位），②測溫范圍為-55℃—+1２5℃,測量分辨率為0。0625℃，③內(nèi)含６4位經(jīng)過激光修正的只讀存儲(chǔ)器ＲＯＭ,④適配各種系統(tǒng)，⑤用戶可分別設(shè)定各路溫度的上、下限，⑥（2）DS18B２０內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖２－3ＤS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)ＤS18Ｂ20內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要由四部分組成：６４位光刻ＲOM，溫度傳感器,掉電后仍能保存的溫度報(bào)警觸發(fā)器ＴＨ和TL（存儲(chǔ)在EEPROM），高速暫存器。ＤＳ18B20的管腳排vccdqgｎd.64位光刻RＯM是出廠前被光刻好的,它是該ＤＳ１8B2０的序列號(hào)。每一個(gè)DＳl８20包括一個(gè)唯一的64位長的序號(hào)[12］。開始８位是產(chǎn)品類型編碼（DS18B20編碼均為10H)。接著的48位是每個(gè)器件唯一的序號(hào)最后8位是前面５６位的CＲC(循環(huán)冗余校驗(yàn))碼。DS18B２0中還有用于存儲(chǔ)測得的溫度值的兩個(gè)8位存貯器RAＭ,編號(hào)為0號(hào)和１號(hào)。1號(hào)存貯器存放溫度值的符號(hào)如果溫度為負(fù)，則1號(hào)存貯器8位全為1，否則全為0。0號(hào)存貯器用于存放溫度值的補(bǔ)碼，ＬSB（最低位)的1表示0．5℃ＤS18B２0有兩種供電方式即數(shù)據(jù)總線供電方式和外部供電方式采取數(shù)據(jù)總線供電方式可以節(jié)省一根導(dǎo)線但完成溫度測量的時(shí)間較長采取外部供電方式則多用一根導(dǎo)線但測量速度較［１3］.3。設(shè)計(jì)過程３.1總體方案設(shè)計(jì)3。1。1FＰＧA控制DＳ１8B20FＰGＡ需要完成DS18B2０的初始化、讀取DS1８Ｂ２０的4８位ID號(hào)、啟動(dòng)DS18B20溫度轉(zhuǎn)換、讀取溫度轉(zhuǎn)化結(jié)果。讀取48位ＩD號(hào)和讀取溫度轉(zhuǎn)換結(jié)果過程中，F(xiàn)PＧA還要實(shí)現(xiàn)ＣRC校驗(yàn)碼的計(jì)算,保證通信數(shù)據(jù)的可靠性［1４］.以上操作反復(fù)進(jìn)行，可以用狀態(tài)機(jī)來實(shí)現(xiàn)。狀態(tài)機(jī)的各種狀態(tài)如下：RESEＴ1:對DS１8Ｂ20進(jìn)行第一次復(fù)位,然后進(jìn)入等待，等待８0０μｓ后,進(jìn)入下一狀態(tài)。CMＤ33:對ＤS18Ｂ2０發(fā)出０×33命令,讀取48位IＤ值.GEＴ_ＩD：從ＤS18B20中讀取48位ID值。RESET2:對DＳ1８B20進(jìn)行第二次復(fù)位,然后進(jìn)入DＥLＡY狀態(tài)等待800μs后，進(jìn)入CMDＣC狀態(tài)。CMＤCC:向ＤS１８B２0發(fā)出忽略ROM命令,為進(jìn)入下一狀態(tài)作準(zhǔn)備.CMD4４：向DＳ18B20發(fā)出啟動(dòng)溫度轉(zhuǎn)換命令，然后進(jìn)入等待，900ms后進(jìn)入下一狀態(tài)。RESET3：對DＳ18Ｂ2０進(jìn)行第三次復(fù)位。CMＤCC2:向DS18B２0發(fā)出忽略ＲＯＭ命令，為了進(jìn)入下一狀態(tài)作準(zhǔn)備.GＥT_TEMP：從ＤＳ18B２0中讀取溫度測量數(shù)值。DELAＹ：等待狀態(tài)。WRITＥ＿BＩT:向DS18B2０中寫入數(shù)據(jù)位狀態(tài)。REAＤ_BIT:從ＤS1８B２０中讀取數(shù)據(jù)位狀態(tài)。在該狀態(tài)中每讀取1位數(shù)據(jù)，同時(shí)完成該數(shù)據(jù)位的CＲC校驗(yàn)計(jì)算［15]。所有數(shù)據(jù)都讀取后，還要讀取8位CＲC校驗(yàn)位。這8位校驗(yàn)位也經(jīng)過CRC校驗(yàn)計(jì)算，如果通信沒有錯(cuò)誤，總的ＣＲC校驗(yàn)結(jié)果應(yīng)該是０。這時(shí)可將通信正確的數(shù)據(jù)保存到ｉd和tｅｍp_data寄存器中。3．2單元電路設(shè)計(jì)3.２。1DS18B2０溫度采集在開發(fā)板上的原理圖圖３－1開發(fā)板上輸出顯示的按鍵原理圖圖3－2開發(fā)板上的按鍵實(shí)物圖圖３—3發(fā)板上DS18B20實(shí)物圖4。裝調(diào)與測試4.1ＥP2C8Q2０8FPAG開發(fā)板裝調(diào)圖４—1開發(fā)板實(shí)物圖核心系統(tǒng)：(１)ＣycloneII核心：EP２Ｃ8Ｑ2０8：（2）SDRAＭ：64Mbｉt為滿足用戶海量存儲(chǔ):（為做SOPC或者ＮIOＳＩI系統(tǒng)提供足夠的內(nèi)存）；（3）Flａｓh：１6Ｍbｉt能滿足大中小型開發(fā)，為用戶配置NIOＳ的鏡像文件：(４)EPCS4配置芯片：（５)提供配置模式：JＴＡG和AS.此外配置管腳通過插針引出：（6)核心板的有源時(shí)鐘為50Mhz）：（7)將所有IO、Aｖaｌoｎ總線、配置管腳等都通過３排插針引出，可以充分自由發(fā)揮，擴(kuò)展更靈活:(擴(kuò)展I／O完全考慮了電磁兼容的問題,滿足信號(hào)完整性)（8）FPＧＡ供電系統(tǒng)：外接5Ｖ的直流電：4。2外圍I／O資源（1）6位LED發(fā)光二極管(做流水等實(shí)驗(yàn)）(２）８位ＬED數(shù)碼管（做動(dòng)態(tài)或靜態(tài)數(shù)碼管顯示實(shí)驗(yàn),頻率計(jì)；秒表．。。。)(3）一路蜂鳴器（用作發(fā)聲實(shí)驗(yàn)）（４）4只獨(dú)立按鍵（做按鍵控制實(shí)驗(yàn))(5）Ｉ2C串行ＥＥPＲＯM24C04（做IIＣ總線實(shí)驗(yàn))(６）VGA接口(做VGA實(shí)驗(yàn)）（7)MAX２32專用串口通訊電路（做和其他系統(tǒng)的串口通訊實(shí)驗(yàn)）（8）1602LCＤ字符型液晶接口（做字符顯示實(shí)驗(yàn)）（９)1286４LＣD圖形液晶接口(做圖形漢字等顯示實(shí)驗(yàn)）(１０）雙PS/2鍵盤接口（做PS/2鍵盤實(shí)驗(yàn)）（１1）ＳD卡接口?？梢宰x取SD卡的數(shù)據(jù)：例如圖片。(1２)ＤS13０2時(shí)鐘芯片,(13)DS１８Ｂ２0溫度傳感器(14）紅外線接收頭4。3開發(fā)板源程序測試lｉbｒaryIEＥE；uｓeIEＥＥ.ＳTＤ＿LＯGIC＿1164.ＡＬL;ｕseIEＥE.STD_LOGＩC_ARITH.AＬＬ；ｕseIEＥＥ.ＳTD_ＬOGIＣ_UＮSIGNED。AＬL;entiｔyds18B2０isｐort（cｌｋ：inｓｔd_logic；－—原程序可能為50MHzdq:inouｔstd_loｇｉｃ;—－ｔemｐ_h:ｏuｔｓtd_lｏgｉc_vectｏr（7dｏｗnto0)；—－temp_l：ｏutstd＿lｏgic_ｖector（7downｔo0）；LED:outstd_ｌoｇic;LED2:outstd_lｏｇｉc;LEＤ3:ｏutstｄ_lｏgic；rｓt:inｓtd_ｌogic;－--—--—-—-—－－--—dataout：ｏutｓtｄ_logiｃ_veｃtoｒ（7dｏwnto0）;seg：outstd_logic_veｃtor（5downto0）);ｅndds18Ｂ2０;ａｒchiｔectuｒeBehaviorａｌofdｓ１8B２０ｉsTＹPESTＡTE_TYPEis（RESＥT,CMD_CＣ，WRIＴＥ_(tái)BYTE,ＷR(shí)ITE＿ＬOW,WRＩTE＿HIＧH，REＡD_BＩT,ＣMD_44,CＭD_BE,WＡIT8０0MS，GET＿TMP,ＷAＩＴ4MS);signalSTAＴE：STATＥ_(tái)TYPE:=RＥＳＥT；signalclk_temp：ｓtｄ_logｉc：=＇0';sigｎalclk1m：stｄ_loｇic;--分頻后得到的1M時(shí)鐘sigｎalwrｉte＿temp:stｄ_lｏgic＿vectoｒ（７downｔo０):＝"000００000”；signａlＴMP:sｔd_logic_ｖeｃｔor(1１ｄｏwｎto0）;sｉgnaltmp_bｉt:std_logic；ｓｉｇｎａlＷR(shí)ITE_BYTE_CNT：ｉntegerraｎge0to8：=0;signalWＲIＴE_LOW_ＣNT:inｔegerranｇe0to2：=0;ｓｉｇnalWＲＩTE_HIGＨ_CNT：ｉnｔegｅrrange0to2：=0；siｇｎalＲEＡＤ_BIT_CＮT：integerrａｎge0tｏ３:＝０；signalGET＿TMP_CNT:inteｇerraｎge0to13：=０；signａｌcnｔ：inｔｅｇeｒranｇe0to1000０1：=０;--—－—--**＊＊***＊＊＊＊**＊＊*＊＊*＊＊**＊＊*＊＊＊*sｉgnalcｎt2：iｎteｇerrange０tｏ4００000１：=0；sｉgnalｓｅg_temp：sｔd_logｉｃ_vectoｒ(5dｏｗnｔo0）；—－signａｌtｅmｐ_h：ｓtd＿logic_vecｔor(７dowｎｔo0）;--ｓignaltemp_l:stｄ_logic_veｃtor(7doｗnto0）;signalｔｅmp:sｔｄ_logic;sigｎａlｄata_ｔｅｍp0：sｔd_logｉｃ＿vector（１5ｄｏｗｎto0）；siｇｎaldecimal0:sｔｄ_logｉc_vecｔor(15downto0);signaldeｃimａl１：std＿logic_ｖecｔｏr(１5ｄoｗnto0）；signaｌdecimal2：ｓtｄ_loｇic＿vectｏr(1５doｗntｏ0）；ｓｉgnaｌdecimal３:sｔｄ_ｌogic_vectｏr(1５doｗnto0）；sｉgnａldata＿tｅｍｐ1：stｄ_lｏｇiｃ_vector(７doｗntｏ0)；ｓignalinｔeger0:stｄ_loｇic_vector（7downto0);signaliｎteｇｅr1：sｔd＿ｌogiｃ_vectｏr（7downｔo0）;signalinteger2：stｄ_logic_vｅｃtor（7downtｏ0）;ｓiｇnaliｎtegeｒ３：ｓtd_loｇic_vector(7ｄownto0)；sigｎalinｔeger4:std＿logic_vector（7ｄowｎtｏ0)；signalinｔegeｒ5:ｓｔd_logiｃ_vector（7downｔｏ0);signaliｎteｇer６：ｓtｄ_ｌogｉc＿ｖｅctｏr(7ｄownto０）;siｇnaｌsigｎ：std_ｌogic_ｖectoｒ(７downto0）;——-－--———--＊＊＊＊＊＊＊******＊＊＊ｓiｇnaｌcouｎt:inｔeｇerrａnge０to51：=0；sigｎａｌＷR(shí)ＩTE_BYTＥ_(tái)FLAG:iｎｔegｅrrange0ｔo４：=0;ｂｅginClｋＤivｉder:process（clｋ，cｌk＿temp)beｇinifrising_ｅdge(clｋ）theｎif（count＝24）tｈｅncounｔ<=０；cｌk_ｔemp〈=ｎotclk＿ｔemｐ；elsｅcount〈＝cｏunt＋1；endif；enｄｉf;cｌk1m〈=ｃlk＿teｍp；endPｒocesｓ；STＡTE_TＲANＳITＩOＮ：process（STATE，clk1m）beｇinｉｆrisiｎg_edge(clｋ1m)tｈeｎif(rｓt=’０＇)ｔheｎSTAＴE〈＝RESET;elsecasｅＳTATEiswhｅｎＲESＥT＝>—-＊＊＊**＊＊＊**LEＤ2〈=＇0'；-－*＊＊＊＊******＊*－LＥD3〈＝’0'；－—＊***＊＊***if（cｎt〉=0aｎｄｃｎt<5０0）thenｄｑ<=’０＇；cnt<=cnt+1;STATＥ〈=RＥSＥT;elsif(cnt>=500andcｎt<5１0）tｈｅｎdｑ＜='Z’；cnt〈=cnt+1;STAＴE〈=RＥSＥＴ;elsif（cnt〉＝510ａndcnt<750）thenｔemp＜＝ｄｑ；if（cnｔ=５80）tｈｅntemp〈=dｑ；if(temp=’1’）tｈeｎLED＜=＇０'；elｓeLEＤ＜＝＇１'；ｅnｄｉf;endif；cnt<=ｃnt+１;SＴATＥ<=RＥＳＥT；ｅｌsｉf（cｎｔ>＝750）thencnｔ<=0;SＴATＥ〈=CMD＿CC；eｎdif;whenCＭD_CＣ=〉LED2<＝’1';ＬEＤ３＜＝＇０'；write_teｍp〈="11001100”；STＡＴE<=WRＩTE_ＢＹＴＥ；ｗhｅnWRＩTE＿BYＴE=＞caｓeWＲＩTE_BＹTE_CNＴisｗｈen０to7=>if（wｒite_temp（WRITE_BＹTＥ_(tái)CNT）='０')thenSTATE<=WRＩＴE＿LOW；LEＤ３〈='１’；elseSTATＥ＜=WＲIＴE_HIGH;endif；WＲＩＴＥ_(tái)BＹTE_ＣNT〈=WＲＩTE＿ＢYＴE_ＣＮT＋1;wheｎ8=〉ｉｆ（WRITE_BYTE_FLＡG=0)then--第一次寫0ＸＣC完畢STATE〈=CMD_４４；WＲIＴＥ_(tái)BYTE＿FLAG<＝１;elｓiｆ（WＲIＴE_ＢYＴE_FLＡG=1）thｅn-—寫0X44完畢SＴATE<＝RＥSEＴ;WＲITE＿BYTE_FLAG<=2;elｓif(ＷR(shí)ITE＿BＹTE_FLAG＝２)tｈeｎ-－第二次寫0XCC完畢SＴATE＜=CMD＿BE；WＲＩＴE＿BＹTE_FLAG〈=３；elｓｉｆ（WＲITE_ＢYTE_FLAＧ=3）then——寫0XBE完畢STATE<=GEＴ_TＭP；WRITＥ_(tái)BYTE_FLＡG＜=０;ｅndif;WRＩTE_BYTE_CNT＜＝0；whｅnotｈers＝＞STATE〈=RＥSET;eｎdcaｓe;wｈenWRＩTE_LＯＷ＝＞LED3<=＇１';caｓeWRITE_LOＷ_CNTｉsｗｈeｎ０=＞dq＜='0'；iｆ(cnt=7０)ｔhｅncｎt〈=0;WRITE_LＯW_ＣＮＴ〈＝１;ｅlsecnt＜=cnt＋1；enｄiｆ;when1＝＞ｄq<＝’Z＇；if（ｃnt=５）thencnt〈=0;WRＩTE＿LOW_CNT〈=2；eｌseｃｎt<=cnt+1；enｄｉf；whｅn２=＞STATE＜=WRITＥ_(tái)BＹTE;ＷR(shí)IＴE_LOW_CNT<=0；wｈenoｔhｅrs＝>WRＩTE＿LOW_CNT〈＝0；ｅndcase；whenWRＩTE_HIＧH=＞caｓｅＷR(shí)ＩTE_HＩGH_CＮTiｓwhｅｎ0=>dｑ<=’0’;iｆ(ｃnt=８)tｈencｎt＜=0;ＷR(shí)ITE_ＨＩＧH_ＣＮT＜=１；elsｅｃnt<=cnt+１;enｄｉｆ;whｅn１=＞ｄq〈=’Z’；if（cnt=72）ｔhenｃｎt<=０；WRITE_HIGH_CＮT<＝2;elseｃｎt＜＝cnｔ+１;endif；whｅn２=>STATE<=ＷR(shí)IＴE_BYTE;ＷR(shí)ITＥ_(tái)HIGH_CＮT<=０;whｅｎotｈｅrｓ＝＞ＷＲITE_HIＧＨ_CNT〈=0;endcase；ｗhenCMD_4４=＞wｒｉtｅ＿temp<=＂0１000100”;ＳTAＴＥ＜＝WRＩTE_BYTE;whenＣＭＤ_BＥ=>wｒite_tｅmp〈=”10111110”；ＳTATE＜=WRＩTＥ_(tái)ＢYTE；whenREAD_BIT=＞cａseＲEＡD_ＢＩT＿ＣNTiswhen0＝＞dq<＝’0＇；if（ｃｎｔ=４）theｎRＥAD_BＩT_CNＴ<=1；cnt〈=0；eｌseｃnｔ<=cnt+１；ｅndif；ｗhen1=〉dq＜='Z';ｉf(cnｔ＝４)ｔhenREAＤ_BＩＴ_CNT<＝2；cnt〈=0;elsecnt＜=cｎt+1;ｅｎｄif；when2=〉dq〈=’Z';ＴＭＰ_BIT＜＝dq；ｉf（cnt＝１）thenREAD_BＩT_CNＴ<=3；cnt〈=0；elsecnｔ<=cnt+1；ｅnｄif;when３＝〉———-－－——--－—-－－-—－--－dｑ〈=’Z’;－-—-—-—--—--－－－－-－-——iｆ(ｃnt=55）thencnｔ<＝0;REＡD_ＢIT_CNＴ〈=0；STＡTE〈=GET_TMP;eｌsｅｃnｔ<=cnｔ+１；eｎdｉf；whenｏｔherｓ＝>ＲEＡD_BIＴ_CNT<=0；eｎdcａｓe；wheｎＷAＩT８０0ＭＳ=>if（cnt＞=10０000)thenＳTATＥ＜＝ＲESET；ｃnt＜=０;eｌsｅｃnt〈=ｃｎt+1;SＴＡTＥ＜＝WＡIT800MＳ；endif；ｗheｎGET_TMＰ＝＞ｃaseＧET_ＴMP_CNTiswhen0=〉STATＥ<=ＲEAD_BIT;ＧＥT_ＴＭP＿ＣNT<＝GEＴ_ＴMP＿CNＴ+１;when１tｏ１2=〉ＳＴＡＴＥ〈=ＲEAD＿BＩT；TＭP（GET＿TMP＿CNT—１）＜＝TMP_BIT；GEＴ_TMP_CNＴ〈=GＥT_TMＰ＿ＣNＴ+1；when1３=〉GＥT_TＭP＿CＮT〈=0；SＴATE＜=WAＩＴ４MＳ；ｅndcasｅ;wｈenWAＩT4MS=>if（cnt＞=400０）ｔhen--STATE<=WAIT4MS;ＳTＡＴE〈=RESＥT；cｎｔ<=０；elseｃnｔ＜=cnt+１；STATE〈=WAIT4MS;endｉf；whenoｔherｓ=〉STATE<=ＲESEＴ;LED〈=’0＇;LＥD２〈='0’；LED3<＝＇０＇；endcase；enｄif;eｎdif；enｄproceｓs;-—temp_ｈ〈＝TMP(１1ｄｏwnｔo8)；-－temp_h(7dｏwｎto4）<="11１1";-－temp＿ｌ<=TMP(7ｄowntｏ0)；－－——--—-——-＊**＊＊＊*＊*＊＊**＊*＊＊＊＊***＊＊**－－teｍp_h〈＝'０＇＆TMP（11doｗnto5）；——tｅmp_ｌ〈=＂0００0＂&TＭP（４ｄowｎto1）；－-—－--—－-—-－—-－—－—－—－-－-—－—-－－－-－—-———-－-－——-——－－-——-—－-－——-－—－—－－--—－——－———--－--—-————－－－ｐｒoｃess（seg_teｍｐ,ｃlk）—-，temp_l,ｔemp_ｈ）bｅｇiniｆrｉsinｇ_edgｅ(clk）ｔhenｉf(ｓeｇ＿tｅmp=＂1１111０”)tｈen—-”1１10")then-—"1111０＂）thenｃaseTＭP（３dｏwntｏ０）iｓ-—tｅmp_l(3doｗnto0)ｉsWHEＮ＂0０00"=>daｔａout〈="１1０0０0０0＂；-—0WHEN"00０１”=>dataｏut〈=”１1111０0１”;－-1WHEN”00１0”=>ｄaｔaｏut<＝”1010０１0０”；－-２WＨEＮ”001１”=〉ｄataｏｕt<=＂１0１1０000＂；—-3WHEN"010０”=〉datａoｕt〈="100１100１"；--4WＨEN"0101"＝〉dataouｔ<=＂1001001０＂；—-５WHEＮ"０110＂=>ｄataoｕt〈="１0０00０1０";-—6WHＥN”0111"=＞daｔａout＜=”11111000";-－7WＨEN＂10００"=〉dataouｔ＜=”10０0000０"；——8WHＥN”１0０1＂=＞dataouｔ〈=＂１0010000＂;－－9WＨEN"1０１0"=＞dａt(yī)ａout＜=”100０1０0０”；—-ａＷHEN"１011”=〉dａｔaout<=＂10000011";-—bＷHＥN”１1０0"=>datａout〈="11００0110＂;—-ｃWHＥＮ"11０１”＝＞daｔaｏｕt＜=”1０１00001";——dWＨEN”1１１0”=＞dataｏuｔ<＝"1０000110＂;--eWHEN＂1111"=>daｔａｏut<＝”10001１10"；－-fWＨENoｔheｒｓ=＞dataｏuｔ<＝”1１000００0＂;——0ｅｎｄcase；elsif(seg_temp=”1１1101")tｈeｎ--”1101＂)theｎ--”11101”)ｔhｅncaseＴMP(7doｗnto4）is－-temp＿ｌ（7ｄowntｏ４）iｓWHEＮ”0000＂=＞ｄataout＜＝”１100０00０”;-－0WHＥN"0001"=〉dataout〈="1１111０01"；－-1ＷＨEN＂0010”=＞dataout〈="１010010０"；——２WＨEN＂０0１1"=〉ｄataoｕt＜＝"101１0０0０"；－-3WHＥN＂01０0”=〉dａt(yī)aoｕt<=＂10０11０0１＂；-—４WHＥN”０101＂＝＞dａt(yī)aoｕt＜＝”1００１00１０”;—-５ＷＨEN"0110＂=＞dataout＜=”１００００010＂;－-６WHEN"011１”=>dａt(yī)aout<=”11111000”；-－7WHEN”1０00＂=＞ｄataoｕｔ〈="1000０000"；－—8WHEN＂1001＂=〉daｔａoｕt＜="1０010000＂；——9WHEN＂1010"＝〉dataouｔ＜＝＂１００010０0”；—-aWHEN”１011"=〉dａt(yī)aout＜=＂１000０011＂；-—bWＨEN"1１00”＝＞dataｏut＜=＂11０00110＂;-—cWＨEN"1101"＝〉ｄaｔaoｕt<＝”10100００1";—-ｄＷHEN＂111０”=>dataｏｕｔ〈＝"1００00110";--eWHEN"１1１1"=〉dataouｔ〈=＂10０01110＂；—-fＷＨENｏｔhｅrs＝>dataout〈="11０00000”;-—0endcase；ｅｌsiｆ（sｅg_ｔemp=”111011"）then——"10１１”)theｎ——”１１0１１＂）thencaseTMP(11ｄoｗnｔo８)iｓ-—temp_h(3ｄowｎto0）isＷHEN"000０"＝>ｄａt(yī)ａout<=＂11000000"；－-0WHＥＮ”0０01＂=〉daｔaｏuｔ<＝”11111０0１”;－-1WHＥN＂00１0＂=>datａｏuｔ<=＂１0100100＂；—－２WＨＥＮ"0011”＝〉dataoｕt〈=”10110０00＂；—-3WHEN"0１０0"=>dataoｕｔ＜="10011０01＂;—－4WHＥN”0１0１"=>datａout＜=”1０0１00１0”;—－5WＨEN”0１10"=>daｔａout<＝”100000１0”;-—6WHＥN"0１11”=＞ｄataouｔ<=＂１1１110０0"；—－7WHEN＂１000”=＞dａt(yī)ａoｕt＜=＂100０00０0"；－-8WHEＮ"10０1"=>datａｏｕt〈＝”100100０0＂;-—9WHEＮ"10１0＂＝＞dataｏut<=＂1000１0０0＂;-—aＷHEN"1011”=>dａt(yī)aout〈=”１0000０11”;-－bWHEN”１1０0”=〉dataoｕt〈="11000１１0”;—-cWHEN"1101"=>ｄataｏuｔ＜＝＂10100001"；--dWHEN"111０”=>dａｔaoｕt＜="1０000１10＂；—－ｅWＨEＮ＂1111”=〉dａt(yī)aouｔ<=＂10001110”；-－fＷHENoｔheｒs=〉dataouｔ＜="11000００0”;-－0endcasｅ；eｎdｉf；ｅnｄiｆ；ｅnｄpｒｏceｓs；ｓeg＜=seg_temp；prｏcess(clk１m)bｅginifriｓiｎg_edｇe（cｌｋ1ｍ)tｈeｎif(ｃnt2〈２０)thenｃnt２<=cｎt2+1；seg＿temp〈=”111110"；－—"1110”；-－"１11１0＂;ｅlsｉf(cnt2〈40ＡNDｃnt２＞=20）ｔｈencnｔ2〈=ｃnt2+1；seg_teｍp<＝”11110１”；—－”11０1＂；—-"１1１０１”；ｅｌsｉf（cnｔ2〈6０ANDcnt２>=4０）thencnt2〈=ｃnt2+1；ｓeｇ_ｔｅmｐ＜=”1110１1”；－-"10１1”；—-＂１101１＂;elsｅｃnt２〈=0;seg_ｔｅmp＜=”111110＂;－-”1110＂；—－”11110"；enｄｉｆ;endif;ｅndprocess；eｎdBeｈavｉoraｌ;5實(shí)驗(yàn)結(jié)論與研究展望5。1實(shí)驗(yàn)結(jié)論將設(shè)計(jì)程序下載到實(shí)驗(yàn)箱上運(yùn)行調(diào)試后，最終結(jié)果與預(yù)期效果基本一致.DＳ18ｂ20能夠正常的進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，并且由開發(fā)板顯示電路正常顯示。效果良好.在此次的數(shù)字溫度計(jì)設(shè)計(jì)過程中，更進(jìn)一步地熟悉有關(guān)數(shù)字電路的知識(shí)和具體應(yīng)用。學(xué)會(huì)了利Max+plus和QｕａrｔerII軟件進(jìn)行原理圖的繪制，硬件描述語言ＶHＤL的編寫，程序的仿真等工作。并能根據(jù)仿真結(jié)果分析設(shè)計(jì)的存在的問題和缺陷，從而進(jìn)行程序的調(diào)試和完善。在設(shè)計(jì)電路中，往往是先仿真后連接實(shí)物圖,但有時(shí)候仿真和電路連接并不是完全一致的,例如在對具體模塊的仿真的過程中，往往沒有考慮到整體設(shè)計(jì)的層面以及與上下模塊接口的設(shè)計(jì)。再加上器件對信號(hào)的延時(shí)等問題，實(shí)際下載到實(shí)驗(yàn)箱上后會(huì)出現(xiàn)一系列的問題,因此仿真圖和電路連接圖還是有一定區(qū)別的.此次的數(shù)字溫度計(jì)設(shè)計(jì)重在于按鍵的控制和各個(gè)模塊代碼的編寫，雖然能把鍵盤接口和各個(gè)模塊的代碼編寫出來,并能正常顯示，但對于各個(gè)模塊的優(yōu)化設(shè)計(jì)還有一定的缺陷和不足?？偟膩碚f,通過這次的設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)更進(jìn)一步地增強(qiáng)了實(shí)驗(yàn)的動(dòng)手能力，對數(shù)字溫度計(jì)的工作原理也有了更加透徹的理解。５。2研究展望本設(shè)計(jì)是采用硬件描述語言和FPＧA芯片相結(jié)合進(jìn)行的數(shù)字溫度計(jì)的研究,從中可以看出EDA技術(shù)的發(fā)展在一定程度上實(shí)現(xiàn)了硬件設(shè)計(jì)的軟件化。設(shè)計(jì)的過程變的相對簡單，容易修改等優(yōu)點(diǎn)，相信隨著電子技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字溫度計(jì)的功能會(huì)更加多樣化，滿足人們的各種需要.參考文獻(xiàn)：［１］陳躍東。數(shù)字秒表系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]。自動(dòng)化與儀器儀表，2０06，270(1)：６5～９7。［2]廖常初.可編程序控制器應(yīng)用技術(shù)(第三版）［M］．重慶：重慶大學(xué)出版社，2000：８5～１53。[3]俞一鳴．Ａltｅra可編程邏輯器件的