基于FPGA的數(shù)字溫度測量儀設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

由圖12可知，當(dāng)輸入為0時(shí)，輸出為“1111110”；當(dāng)輸入為1時(shí)，輸出為“0000110”；當(dāng)輸入為2時(shí)，輸出為“1101101”；當(dāng)輸入為3時(shí)，輸出為“1111001”等，在七段數(shù)碼管上正好顯示相同數(shù)字，表明所編寫的程序正確。

1．6 總體電路框圖
整體電路圖如圖13所示。

輸入50MHz信號(hào)接入分頻模塊的clock端口，經(jīng)過分頻后的信號(hào)輸入到DS18B20通信和數(shù)制轉(zhuǎn)換模塊的clock端，作為模塊的時(shí)鐘信號(hào)。DS 18B20將測得的溫度數(shù)據(jù)傳給控制模塊的win[11．．1]，通過數(shù)制轉(zhuǎn)換模塊將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為3位十進(jìn)制表示，最后利用顯示模塊譯碼后由共陰數(shù)碼管顯示。

2 硬件電路設(shè)計(jì)
設(shè)計(jì)采用FPGA器件和DS18B20實(shí)現(xiàn)溫度測量儀，FPGA電路板主要由FPGA器件、時(shí)鐘電路、下載電路、電源電路、顯示電路、指示燈和按鍵等構(gòu)成。核心芯片采用ALTERA公司生產(chǎn)的CycloneII系列EP2C5T144C8芯片。在設(shè)計(jì)溫度傳感器部分時(shí)，由于DS18B20進(jìn)行精確轉(zhuǎn)換時(shí)需要I／O引腳保持大電流供電，這樣對(duì)FPGA芯片引腳造成很大壓力，所以要使DS18B20的VDD引腳接外部電源。電路框圖如圖14所示。

3 下載調(diào)試
選擇下載FPGA芯片為EP2C5T144C8，在菜單中選擇Pins項(xiàng)設(shè)定引腳，在彈出的窗口中設(shè)置好各個(gè)輸入輸出端與硬件相對(duì)應(yīng)的引腳，并編譯通過。
將FPGA的下載數(shù)據(jù)線一端連接FPGA電路板，一端接計(jì)算機(jī)USB口，在命令欄里Programmer項(xiàng)，在彈出的窗口中選擇Hardware Setup，確認(rèn)計(jì)算機(jī)已與DE2板連接好后，點(diǎn)擊Start開始下載運(yùn)行。

連接好DS18B20溫度傳感器電路，即可測量室內(nèi)溫度，實(shí)物電路圖如圖15所示。由實(shí)測知，當(dāng)前室溫為24．2℃。

4 結(jié)束語
本文利用FPGA與DS18B20設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一種用于檢測室溫的簡易的數(shù)字溫度測量儀。在QuartusII開發(fā)平臺(tái)上，利用VHDL語言完成軟件程序設(shè)計(jì)，并完成硬件電路板設(shè)計(jì)，最后下載驗(yàn)證。實(shí)現(xiàn)的測量儀具有結(jié)構(gòu)簡單、測量精確性高、使用方便、擴(kuò)展性能好的優(yōu)點(diǎn)。