基于FPGA的温度采集控制器的分析和设计

摘要

温度是生活中最基本的环境参数。温度的监测与控制，对于生物生存生长，工业生产发展都有着非同一般的意义。温度传感器的应用涉及机械制造、工业过程控制、汽车电子产品、消费电子产品和专用设备等各个领域。传统的常用温度传感器有热电偶、电阻温度计RTD和NTC热敏电阻等。但信号调理，模数转换及恒温器等功能全都会增加成本。现代集成温度传感器通常包含这些功能，并以其低廉的价格迅速地占据了市场。Dallas Semiconductor公司推出的数字式温度传感器DS1820采用数字化一线总线技术具有许多优异特性。其一，它将控制线、地址线、数据线合为一根导线，允许在同一根导线上挂接多个控制对象，形成多点一线总线测控系统。布线施工方便，成本低廉。其二，线路上传送的是数字信号，所受干扰和损耗小，性能好。本课题旨在分析和设计基于数字化一线总线技术的温度测控系统。本系统采用FPGA实现一个温度采集控制器，用于传感器和上位机的连接，并采用Microsoft公司的Visual C++作为开发平台，运用MSComm控件进行串口通信，进行命令的发送和接收。

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声明

第1章 概述

1.1电子设计自动化(EDA)

1.2硬件描述语言(HDL)

1.3现场可编程逻辑器件(FPGA)

1.4论文选题背景

1.5论文安排

第2章 智能温度采集控制器关键技术分析

2.1温度传感器

2.2智能数字温度传感器

2.3低成本通信技术

2.4人机交互界面环境

第3章 智能温度采集控制器体系架构

3.1温度采集控制器的设计架构

3.1.1体系架构框图

3.1.2 Control Block的设计

3.1.3 Data Path的设计

3.2系统开发环境

3.3控制器设计方案

3.3.1初始方案

3.3.2改进方案

3.4控制器逻辑功能流程图

3.5控制器逻辑功能模块

3.5.1模块的层次结构

3.5.2时钟分频模块的设计

3.5.3 Control Block的设计

3.5.4 Data Path的设计

3.5.5 RS232串行通信模块的设计

3.6上位机模块的构造

3.6.1界面的功能介绍

3.6.2程序流程图

3.6.3 MSCOMM串口通信控件

3.6.4各函数，子程序功能介绍

3.6.5程序设计关键点

第4章 系统的调试和验证

4.1功能模块测试与仿真分析

4.1.1设计Test Bench

4.1.2仿真结果分析

4.2串口通信测试与分析

4.3整个FPGA系统调试

4.4上位机界面测试

4.5上位机和FPGA的系统联调

4.6系统性能测试

第5章 结论与展望

5.1全文总结

5.2进一步的工作

谢辞

参考文献

附录

个人简历 在读期间发表的学术论文与研究成果