基于FPGA的温度控制系统设计及实现+程序

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摘要：本系统利用DS18B20对温度信号进行采集，使用ALTERA公司的EP4CE10E22C8N的芯片接收DS18B20输出的数字温度信号，通过FPGA内部嵌入的NIOS软核进行控制，当被测物的温度超过门限时，发出报警，蜂鸣器响和LED灯亮，且只有当人为按下接触报警按键后，报警才会消除，并将温度通过LCD1602实时显示。该系统采用NIOS软核进行设计，具有灵活度高、速度快等优点。56453

毕业论文关键词：温度信号，FPGA，NIOS，LCD1602

Abstract：This system using DS18B20, the temperature signal acquisition unit, to collecting the temperature signal, and the chip of EP4CE10E22C8N of the ALTERA Corporation receives the digital temperature signal outputed by the chip of DS18B20. The NIOS soft core embedded within the FPGA to control the signal, and the temperature will be real-timely displayed through LCD1602. When the temperature of the measured object rises over the threshold, the buzzer will rang and the LED light will be lit up to sending out the alarm, and the alarm won't be eliminated, until someone presses the alarm button. The system designed by the NIOS soft core, has the advantages of high flexibility and high speed.

Keywords: temperature signal, FPGA, NIOS, LCD1602

1 绪论 4

1.1 温度控制系统简介 4

1.2 温度控制系统的研究意义和应用 4

1.3 系统中主要研究内容和目的 5

2 系统工作原理及主要元器件介绍 5

2.1 FPGA介绍 6

2.2 DS18B20介绍 8

2.3 字符型LCD 8

3 系统硬件电路设计 10

3.1 FPGA核心板 10

3.2 DS18B20原理图部分 12

3.3 LCD1602原理图部分 13

3.4 按键部分 13

3.5 蜂鸣器和LED报警部分 13

4 系统软件设计与仿真 14

4.1 设计思路 14

4.2 顶层模块介绍及硬件实现 15

结论 24

参考文献 25

致谢 26附录 27

1 绪论

1.1 温度控制系统简介

温度的动态控制系统与静态控制系统是温度控制系统的两类，人们根据自己的实际需要选择其中一类。由于生产中需要的并不都只是一个恒定的温度，所以为了满足现实需要，设计者按照生产的特性给生产系统提供实时的温度，这样的温度控制系统，我们称之为温度的动态控制系统。在人们的生产生活中，还有一类我们比较常见的温度控制系统，我们称之为温度的静态控制系统，顾名思义，这样的温度控制系统是为生产中需要一个恒定的温度值而设计的。除去温度控制系统的总体分类，温度控制系统的控制方法也有几种，由于本人设计的这个温度控制系统并没有使用复杂的控制方法，且限于设计者的知识水平有限，在此不作介绍。本人设计的这个温度控制系统比较简单，是一个静态的温度控制系统，利用的是类似开关的控制方法，完成的任务也比较简单，其控制过程与一个开关相似，当被测物的温度超过我预先设定的门限温度时，系统就发出警报通知工作人员解除警报。