基于FPGA/CPLD的DS18b20数字温度计设计与接口实现

设计一个基于FPGA/CPLD的数字式温度计项目主要关注于利用高性能可编程逻辑器件（FPGA）作为核心控制器，配合温度传感器DS18b20实现精确的温度测量和显示。以下是设计的关键知识点： 1. **硬件选型与模块设计**: - 温度传感器选择：DS18b20是一款单总线数字温度传感器，提供12位二进制温度读数，其精度高达0.5度。DS18b20的特性使得它非常适合在这种系统中使用，因为它只需要一根线连接到FPGA，并且其电源可以由数据线自供电。 2. **通信协议与接口设计**: - DS18b20的通讯协议规定了与主控设备的交互过程，包括复位、ROM指令和RAM指令的发送。在FPGA设计中，需要实现一个状态机来管理这些步骤，确保正确控制温度传感器的读取操作，以获取实时温度数据。 3. **状态机实现**: - 状态机被用于接口时序控制，如输入时钟(iCLK)、复位信号(iRESET)、数据线(oWIRE)的状态管理以及数据输出标志(oFLAG)的处理。通过设置不同的参数（如do_reset、release_bus、wait_presence等），状态机可以根据协议步骤自动切换，确保高效的数据传输。 4. **数据采集流程**: - 温度数据采集流程包括了DS18b20的初始化、复位、读取温度寄存器等步骤。FPGA需要监控这些过程，并在适当的时间发送请求和接收数据，确保数据的准确性和实时性。 5. **显示部分**: - 测量到的温度数据通过FPGA传送到数码管显示器上，可能还需要进行温度的计算和格式化，以将0.5度的二进制数据转化为用户可读的十进制数值。 6. **系统集成**: - 整个系统由FPGA、DS18b20传感器、单线接口电路和数码管显示器组成，所有组件需要协同工作，以实现从温度传感器到显示的完整功能。 这个设计项目不仅涉及FPGA的编程和控制能力，还包含了嵌入式系统中的硬件接口、通信协议理解和应用，以及简单的数据处理和显示技术。通过这样的设计，能够实现一个实用且高效的数字式温度计。