基于FPGA的小型测温监控系统.pdf

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1、《自动化与仪器仪表》2016年第2期(总第196期)基于FPGA的小型测温监控系统刘雪亭(四川信息职业技术学院四川广元，628040)摘要：详细介绍了一种基于Altera公司cyclone系列的EPlc3T144c8处理器和Dsl8820数字温度传感器来进行温度测量与监控系统的设计，其中包括处理器与温度传感器接口电路的设计，以及温度信息采集和数据传输的软件设计，从而实现Pc机和数码管同时对温度监控的目的。Dsl8820是单总线器件，与FPGA组成的温度监控系统具有线路简单，体积小等特点，实际应用十分方便。关键词：温度传感器；FPGA；单线技术；串口传输中图分类号：TN9

2、64—34文献标识码：ADOI编码：10．14016／j．cnki．1001—9227．2016．02．073Abstract：ThispaperintroducesadesignoftemperaturemeasurementandmonitoringsystembasedonCycloneAlterasedesEPlC3T144C8processorandDSl8820digitaltempeI甚turesensor，whichincludesthedesignofinteIfacecircuitofpIDcessorandtemperaturesensor，and

3、thesoftwaredesignoftemperatureinfonnationcouectionanddatatransmission．Dsl8820isasindebusdeVice，andtheFPGAtemperaturemonito打ngsystemhasthecharacteIisticsofsimplecircuit，smallsizeandsoon，thepracticalapplicationisVeryconvenient．Keywords：Temperature．sensor；FPGA；Sin斟ewiretechnology；serialt砌sm

4、ission0引言温度的测量和监控在智能空调控制、储物仓库及其他的工农业生产和研究领域中都有广泛应用。温度检测的常用方法是使用诸如半导体PN结(如AD590)、热电阻、热电偶之类的模拟类传感器件，经信号抽样电路、A／D转换和放大电路等电路的处理，得到表征温度值的数字信号，再传输到FPGA或其他微处理器处理¨一。被测温度信号从敏感元件接收的非模拟量开始，到转换为微处理器可处理的数字信号之间，设计者需考虑的线路环节比较多，相应测温系统中电子元器件数量较为多，因此会造成整个检测系统有较大的误差，稳定性和抗干扰性都比较差。本文设计一种基于数字温度传感器DSl8820的小型温度监

5、控系统，主控芯片采用Altera公司cyclone系列的EPlc3T144c8处理器，数字温度传感器通过单总线与FPGA连接，把读取的温度信号一方面通过数码管显示，另一方面通过串口传输由Pc机显示器显示温度值。此系统结构简单，抗干扰能力强，适合于恶劣环境下进行现场温度测量，可应用于仓库温控、智能空调控制和生产过程监控等领域。1基本原理I．1DSl8820温度传感器Dsl8820是DALLAs公司生产的单线式数字温度传感器，采用3引脚T0—92型小体积封装；温度测量范围为一55℃～+125℃，可编程为9位～12位A／D转换精度，测温分辨率可达0．0625℃‘2。，被测温度

6、用符号扩展的16位数字方式串行输出。其封装如图1所示。Dsl8820温度传感器共有9个字节的内部暂存存储器，3个字节的非易失性EEPROM和每片出厂时已写入的唯一64位ROM编码。其中非易失性EEPROM是用于存放温度报警上下限值和系统配置控制字的。用户可通过写入系统配置字节，来选择确定温度转换的收稿日期：2叭5一lO一13作者简介：刘雪亭(1974一)，女，陕西人，工程硕士，副教授，主要研究方向为电子与通信。分辨率。内部工作结构框图如图2所示。GNDIDUDDPR．35射装l827DSl88203645SOSI封装图lDsl8820封装图VccNC叫存Ii

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8、啦$r1敬煦元件I÷_J。烈醒·叫低涮龋1LI．J【．．和躲电张椭引高一m号z孓源接口检毒■配确德测÷啦ac搠图2Dsl8820的内部结构图Dsl8820的温度读取格式是很严格的，以12位转化为例：用16位符号扩展的二进制补码读数形式提供，以0．0625℃／LsB形式表达，其中s为符号位。表1是12位转化后得到的12位数据，存储在18820的两个8比特的RAM中，二进制中的前面5位是符号位，如果测得的温度大于O，这5位为0，只要将测到的数值乘于0．0625即可得到实际温度；如果温度小于0，这5全位为1，测到的数值需要取反加l再乘于0．06