本文主要利用FPGA与DS18B20温度传感器相结合，从而完成温度监控报警系统的设计工作。不仅如此，FPGA自身所具备的功能拓展以及灵活性等能够有效的帮助系统进行功能的提升以及系统的升级。

1.2  国内外有关技术的研究现状

1.2.1  温度传感器技术

温度传感器作为温度控制系统中的核心部分件，如何正确的选择所需要的温度传感器至关重要。从温度传感器发展的历程来看，其发展大致可以氛围三个阶段：传统式分立式温度传感器、以模拟集成技术为核心的温度传感器和目前广泛使用的智能集成温度传感器国际上 新型温度传感器正从模拟式向数字式、集成化向智能化及网络化的方向发展。下面简单介绍下这三个阶段：(1)传统分立式的温度传感器；传统分立式的温度传感器主要指热电偶传感器，其工作原理是利用非电量同电量之间的转换来实现温度的测量。这种温度传感器在工业生产的使用中尤为广泛，主要原因是它需要与被测对象进行直接接触，这样便不会受到中间介质的影响，从而实现准确的温度测量，同时它的测量范围也比较广泛，比如热电偶金铁――镍铬，最低可测到-269℃，钨――铼最高可达2800℃。(2)模拟集成温度传感器；模拟集成温度传感器通常是利用硅半导体集成工艺制做而成，所以我们又把它称为硅半导体亦或是单片性的集成温度传感器。模拟集成温度传感器的使用始于20世纪80年代，这种技术主要是通过将温度传感器集成在一个芯片上，其功能是完成温度的测量和信号的输出等功能之所以人们会采用这种温度传感器，主要原因在于它功能比较简单，测量误差小、体积小、成本低而且反应速度够快。(3)智能温度传感器；智能温度传感器主要是指温度数字传感器，人们首次使用这种技术是在20世纪90年代中期，它集合了计算机技术，微电子技术以及自动测试技术。这种温度传感器技术的使用使得温度的测量更加数字化和智能化。它不仅功能齐全、测量精度高、可靠性高，而且在使用过程中安全性比较高。在监测过程中它可以实现温度的采集功能，然后将这些数据进行处理和显示。

1.3  论文研究与应用的意义

    温度是人们日常生活中接触最多的物理量之一，人们的日常生产生活都与温度息息相关。特别是随着当今科学技术的高速发展，人们对于环境温度的要求也越来越高。

    近几年随着温室大棚种植技术的不断发展，通过温度监控来实现增收增产已成为现实，24小时全方位温度监控能够有效帮助人们实时掌控温室大棚温度，并根据温度变化及时采取通风降温等方式调节温室大棚温度来保证科学种植。除此之外，近年来人们提出了诸如楼宇温度自动化监控的思想，希望通过自动化设备集中监控整栋楼宇的温度变化情况，确保整栋大楼都处于一个让人感觉舒适的环境当中。足以说明温度监控系统的应用广泛及重要性。

    本论文主要研究基于FPGA的温度传感报警系统，通过结合软硬件开发完成制作温度传感报警系统实物，创新性的将FPGA芯片同DS18B20温度传感器相结合。研发完成的温度报警系统具备很强的功能拓展性及模型参照性，可通过对模型系统进行适当微调将其应用不同温度监测环境，为完成多种自动化温度数据传输和监控提供可靠保证。

2  温度报警系统硬件介绍

2.1  FPGA的简介

2.1.1  FPGA的描述

FPGA(英文是Field-Programmable Gate Array )，中文翻译为现场可编程门阵列，它是在PAL, GAL, CPLD等早前可编程器件的基础上拓展出来的产物。在专用集成电路领域当中，FPGA作为一种可半定制电路的出现，不仅能够进行灵活的系统升级，而且能够克服早前可编辑器件门对于电路设计数设置有限的缺点。FPGA通过Verilog或VHDL两种硬件语言来完成自身的电路设计。目前，这种简单的通过将设计代码和参数上传至FPGA上进行测试的方法已经被广泛使用。不仅如此，FPGA中可编辑的元件可以用来实现与、或、非等基本的门电路以及一些复杂的组合逻辑门电路。由于在大部分的FPGA芯片里面存在触发器或者其它更为完整的记忆元件，设计是可以利用这一点根据自己的设定来实现自己所需要的逻辑设定功能。目前市场上存在的FPGA的型号很多，例如CILINX公司的XC系列和ALTERA公司的FIEX系列等等。本次设计选用的是ALTERA的Cyclone系列FPGA芯片。由于FPGA是通过存放在芯片内RAM当中的程序参数来设置调整其工作状态的，所以在FPGA工作之前需要对芯片内的RAM进行编程完成程序烧录工作。