可编程逻辑器件技术：FPGA与CPLD在数字温度计设计中的应用

"这篇文档详细介绍了基于51单片机和DS18B20的数字温度计设计，同时深入探讨了可编程逻辑器件技术，特别是FPGA和CPLD的应用。" 在数字电子技术中，51单片机是一种广泛应用的微控制器，其结构简单，易于学习和使用，适合初学者和专业工程师进行嵌入式系统设计。DS18B20是一款数字温度传感器，可以直接输出数字信号，避免了模拟信号传输中的噪声干扰，提高了测量精度。将51单片机与DS18B20结合，可以构建出一款能够精确测量并显示温度的数字温度计。 文档的核心部分聚焦于可编程逻辑器件（PLD）技术，包括FPGA（现场可编程门阵列）和CPLD（复杂可编程逻辑器件）。这两种器件允许系统设计师根据需求定制自己的专用集成电路，显著减少了设计时间和成本。FPGA由大量的可配置逻辑单元组成，可以灵活地实现各种数字逻辑功能，而CPLD则通常用于相对固定的逻辑结构，其结构比FPGA更为紧凑和高效。 FPGA/CPLD的结构原理包括乘积项结构和查找表结构。乘积项结构基于与或阵列，适用于实现简单的逻辑函数；查找表结构则是通过存储预定义的逻辑函数来实现任意复杂的逻辑操作，这种结构更利于高速逻辑设计。这两种器件的灵活性使得它们在现代电子设计中扮演着重要角色，尤其在通信、计算、图像处理等领域。 文章还提到了FPGA/CPLD的开发环境，这通常包括硬件描述语言（如VHDL和Verilog）和专用的开发工具，如Xilinx的Vivado或Altera的Quartus II。这些工具允许工程师通过软件进行设计、仿真和编程，极大地简化了硬件开发流程，降低了错误率，并且可以实现设计的即时验证和后期修改。 在过去的几十年里，PLD技术的快速发展推动了电子设计自动化（EDA）软件和硬件描述语言的进步。从最初的PROM、EPROM到现在的FPGA和CPLD，这些器件的演变反映了电子设计的日益复杂化和个性化需求。如今，PLD不仅在工业控制、通信网络、消费电子产品中广泛使用，还在科研、教育和创新项目中发挥着关键作用，为数字系统的快速原型制作和迭代提供了强大支持。 这篇文档不仅提供了一个51单片机与DS18B20结合的温度计设计实例，也深入解析了可编程逻辑器件的原理和应用，对于理解数字电路设计和嵌入式系统开发具有很高的参考价值。