摘要:“温度”是各类工业控制生产中常见的、而又十分重要的控制参数。人们研制出各种针对不同控制对象的温度自动控制系统，其中软件控制算法已比较成熟，但温度控制系统的硬件构成特别是功率控制部分往往存在着硬件结构复杂，分离元件较多，结构较为封闭等问题。随着FPGA器件的大规模运用，采用FPGA器件可简化控制系统的硬件结构。

本文在阐述测温系统设计背景及FPGA工作原理的基础上，详细介绍了该系统的硬件部分和软件设计过程。其中，硬件部分是以Altera公司的EP1C3T144C8芯片、1602液晶显示器和DS18B20数字温度传感器为核心器件，主要由温度采集、按钮输入、LCD温度显示、阈值设定以及声光报警等五部分组成。软件设计采用模块化设计方法，使得程序易于调试和维护，利用Verilog HDL语言实现数据处理、LCD显示、阈值设定及报警等各功能子模块的编写，并通过Quartus II软件对该系统的各项功能进行了仿真。实验结果表明该系统具备结构开放、性能可靠、灵活方便等特点，可以胜任不同控制对象的温度检测任务。

关键词 FPGA；DS18B20；1602液晶显示器；Verilog HDL语言；Quartus II软件

目录

摘要

Abstract

1 绪论-1

1.1 课题的意义与应用背景-1

1.2 课题的设计背景及其意义-1

2 EDA技术和可编程逻辑器件-3

2.1 电子设计自动化EDA技术-3

2.2 可编程逻辑器件-3

2.2.1 可编程逻辑器件简介-3

2.2.2 使用FPGA器件进行开发的优点-5

2.2.3 FPGA技术的发展趋势-6

2.2.4 FPGA设计的开发流程-7

2.3 硬件描述语言及数字系统设计方法-8

2.3.1 硬件描述语言VHDL简介-8

2.3.2 硬件描述语言Verilog HDL简介-9

2.3.3 Verilog HDL与VHDL的比较-10

2.3.4 利用硬件描述语言设计数字系统-11

3 硬件电路的设计-13

3.1 硬件的总体设计-13

3.2 FPGA芯片的选择-13

3.3液晶显示器-14

3.4温度传感器-16

3.5报警电路-20

3.6按键控制电路-21

3.7时钟电路-21

4 FPGA软件电路的设计-22

4.1编程软件的介绍-22

4.2 FPGA系统的整体结构-23

4.3 软件的分步实现-23

4.3.1 分频模块的设计-23

4.3.2 温度测量控制模块的设计-24

4.3.3 DS18B20驱动模块的设计-25

4.3.4温度寄存模块的设计-26

4.3.5 温度报警模块的设计-27

4.3.6 LCD显示驱动模块的设计-28

5 FPGA的系统调试-30

结论-32

致谢-33

参考文献-34

附录1 FPGA设计电路图-35

附录2 各个模块的程序-36