基于FPGA的分布式光纤测温系统开发

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1、毕业设计论文基于FPGA的分布式光纤测温系统开发TemperatureMeasurementSystemofDistributedOpticalFiberBasedonFPGA张博吉林建筑大学城建学院2016年6月毕业设计论文基于FPGA的分布式光纤测温系统开发TemperatureMeasurementSystemofDistributedOpticalFiberBasedonFPGA学生：张博指导教师：衣文索（副教授）专业：电气工程及其自动化学号：1209000118所在单位：电气信息工程系答辩日期：2016年6月

2、毕业设计（论文）原创承诺书1．本人承诺：所呈交的毕业设计（论文）《基于FPGA的分布式光纤测温系统开发》，是认真学习理解学校的《电气信息工程系毕业设计写作规范》后，在教师的指导下，保质保量独立地完成了任务书中规定的内容，不弄虚作假，不抄袭别人的工作内容。2．本人在毕业设计（论文）中引用他人的观点和研究成果，均在文中加以注释或以参考文献形式列出，对本文的研究工作做出重要贡献的个人和集体均已在文中注明。3．在毕业设计（论文）中对侵犯任何方面知识产权的行为，由本人承担相应的法律责任。4．本人完全了解学校关于保存、使用毕业设计

3、（论文）的规定，即：按照学校要求提交论文和相关材料的印刷本和电子版本；同意学校保留毕业设计（论文）的复印件和电子版本，允许被查阅和借阅；学校可以采用影印、缩印或其他复制手段保存毕业设计（论文），可以公布其中的全部或部分内容。以上承诺的法律结果将完全由本人承担！作者签名：年月日目录摘要IABSTRACTII第1章绪论11.1课题研究的背景和意义11.2国内外研究现状21.2.1国外研究现状31.2.2国内研究现状31.3分布式光纤测温原理41.4课题研究的主要内容5第2章总体方案设计62.1设计要求62.2方案设计62.

4、3FPGA选型92.4本章小结9第3章系统核心硬件设计103.1基于FPGA的硬件电路103.2硬件电路各模块设计103.2.1FPGA模块103.2.2复位模块113.2.3时钟模块123.2.4JTAG和AS模块133.2.5数码管显示模块143.2.6UART模块143.2.7光电转换模块163.2.8A/D模块173.2.9电源模块203.3本章小结21第4章系统软件设计224.1软件设计环境224.2软件整体设计234.3软件模块设计244.3.1时钟分频模块设计244.3.2串口通信模块设计254.3.3数

5、码管模块设计284.3.4A/D模块设计304.3.5DSP模块设计324.4本章小结33结论34致谢35参考文献36摘要在很多领域中对环境或设备温度的采集和控制都是非常有必要的，尤其是在电力、石油和化工等一些重要的行业中保证对温度的实时监控更是关键。传统的单点式温度传感器在对大范围的测温使用上具有一定的局限性，需要研究一种新的分布式温度测量装置来满足要求。随着基于光纤的传感技术的不断发展和完善，采用光纤实现分布式测温已经开始被广泛应用，而FPGA作为一种功能强大的可编程逻辑器件为分布式光纤测温系统中的数据处理提供了新

6、的选择。本设计根据分布式光纤测温系统的设计功能要求和实际需求对整体方案进行了讨论分析，并分别给出了相应的硬件方案设计和软件方案设计，其中硬件系统主要是基于FPGA的数据处理和基于光电转换的光路设计，软件系统则是通过VerilogHDL语言在QuartusII软件平台上实现了FPGA内部数据转换、计算和显示等功能。关键词：分布式光纤测温；拉曼散射；FPGA；数据处理IABSTRACTItisnecessarytoacquireandcontrolthetemperatureofenvironmentorequipment

7、inmanyfields,especiallyinsomeimportantfieldslikeelectricpower,petroleumandchemicalindustryetc.whichneedtoguaranteereal-timemonitoringoftemperature.Therearesomelimitationstouseatraditionalsinglepointtemperaturesensorforawiderangeoftemperaturemeasurement,soweneedt

8、ostudyanewkindofdistributedtemperaturemeasurementdevicetomeettherequirements.Withthecontinuousdevelopmentoffibersensingtechnologybasedontheoptical,thedistributedtempe