基于FPGA的數字溫度測量儀設計與實現

由圖12可知，當輸入為0時，輸出為“1111110”；當輸入為1時，輸出為“0000110”；當輸入為2時，輸出為“1101101”；當輸入為3時，輸出為“1111001”等，在七段數碼管上正好顯示相同數字，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信號接入分頻模塊的clock端口，經過分頻后的信號輸入到DS18B20通信和數制轉換模塊的clock端，作為模塊的時鐘信號。DS 18B20將測得的溫度數據傳給控制模塊的win[11．．1]，通過數制轉換模塊將數據轉換為3位十進制表示，最后利用顯示模塊譯碼后由共陰數碼管顯示。

2 硬件電路設計
設計采用FPGA器件和DS18B20實現溫度測量儀，FPGA電路板主要由FPGA器件、時鐘電路、下載電路、電源電路、顯示電路、指示燈和按鍵等構成。核心芯片采用ALTERA公司生產的CycloneII系列EP2C5T144C8芯片。在設計溫度傳感器部分時，由于DS18B20進行精確轉換時需要I／O引腳保持大電流供電，這樣對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 下載調試
選擇下載FPGA芯片為EP2C5T144C8，在菜單中選擇Pins項設定引腳，在彈出的窗口中設置好各個輸入輸出端與硬件相對應的引腳，并編譯通過。
將FPGA的下載數據線一端連接FPGA電路板，一端接計算機USB口，在命令欄里Programmer項，在彈出的窗口中選擇Hardware Setup，確認計算機已與DE2板連接好后，點擊Start開始下載運行。

連接好DS18B20溫度傳感器電路，即可測量室內溫度，實物電路圖如圖15所示。由實測知，當前室溫為24．2℃。

4 結束語
本文利用FPGA與DS18B20設計并實現了一種用于檢測室溫的簡易的數字溫度測量儀。在QuartusII開發平臺上，利用VHDL語言完成軟件程序設計，并完成硬件電路板設計，最后下載驗證。實現的測量儀具有結構簡單、測量精確性高、使用方便、擴展性能好的優點。