基于FPGA的数字温度计设计.doc

基于FPGA的数字温度设计
摘要：本设计有效的克服了传统的数字温度计的缺点，采用EDA技术自上而下的设计思路，绘制出了具体的逻辑电路，最后又在硬件上通过对其进行调试和验证。基于FPGA在Quartus II ,采用ALTRA公司CycloneII系列的EP2C8Q208芯片进行了计算机仿真，并给出了相应的仿真结果。该电路能够实现很好的测温功能。
关键字：数字温度计；EDA；FPGA；VHDL；Quartus II ；EP2C8Q208
The design of digital thermometer based on FPGA
Abstract: This design effectively overes the traditional digital thermometer’s weaknesses and takes a top-down approach to out a particular logic circuits, and finally pass the circuits to the hardware to debug and verify design is based on FPGA using VHDL language to write program in Quartus II software, adopting EP2C8Q208 chip of Cyclone-II series of ALTRA pany for puter simulation and at the same time showing the corresponding simulation result. This circuit is able to carry out excellent temperature- measurement function.
KeyＷords:Digital thermometer；EDA；FPGA；VHDL；Quartus II；EP2C8Q208
引言
检测是控制的基础和前提，而检测的精度必须高于控制的精确度，否则无从实现控制的精度要求。不仅如此，检测还涉及国计民生各个部门，可以说在所以科学技术领域无时不在进行检测。科学技术的发展和检测技术的发展是密切相关的。现代化的检测手段能达到的精度、灵敏度及测量X围等，在很大程度上决定了科学技术的发展水平。同时，科学技术的发展达到的水平越高，又为检测技术、传感器技术提供了新的前提手段。目前温度计技术的发展很快，从原始的玻璃管温度计发展到了现在的热电阻温度计、热电偶温度计、数字温度计、电子温度计等等。目前的温度计中传感器是它的重要组成部分，它的精度灵敏度基本决定了温度计的精度、测量X围、控制X围和用途等[1]。传感器应用极其广泛，目前已经研制出多种新型传感器。
1．设计要求
现代社会的标志之一就是信息产品的广泛使用，而且是产品的性能越来越强，复杂程度越来越高，更新步伐越来越快。支撑信息电子产品高速发展的基础就是微电子制造工艺水平的提高和电子产品设计开发技术的发展。前者以微细加工技术为代表，而后者的代表就是电子设计自动化（electronic design automatic,EDA）技术[5]。
本设计采用的VHDL是一种全方位的硬件描述语言，具有极强的描述能力，能支持系统行为级、寄存器传输级和逻辑门级三个不同层次的设计；支持结构、数据流、行为三种描述形式的混合描述、覆盖面广、抽象能力强，因此在实际应用中越来越广泛。ASIC是专用的系统集成电路，是一种带有逻辑处理的加速处理器。而FPGA是特殊的ASIC芯片，与其他的ASIC芯片相比，它具有设计开发周期短、设计制造成本低、开发工具先进、标准产品无需测试、质量稳定以及可实时在线检测等优点[2]。
温度的数字化给人们生产生活带来了极大的方便。因此，研究数字温度计及其应用，有着非常现实的意义。
选题背景
本节将从FPGA嵌入式应用开发技术与温度计发展的客观实际出发，通过对该技术发展状况的了解，以及课题本身的需要，指出研究基于FPGA的芯片系统与设计——数字温度计的设计与实现的必要性[3]。

当今电子产品正向功能多元化,体积最小化,功耗最低化的方向发展。它与传统的电子产品在设计上的显著区别师大量使用大规模可编程逻辑器件，使产品的性能提高，体积缩小，，提高产品的自动化程度和竞争力，缩短研发周期。EDA技术正是为了适应现代电子技术的要求，吸收众多学科最新科技成果而形成的一门新技术。
美国ALTE