基于FPGA技术扩展单片机接口的温度测试系统

ByElmer1

摘要
传统的单片机温度测试系统设计复杂且可靠
性不高，本文介绍了一种利用FPGA技术来实
8 Z' ]6 j% k. T0 f$ f- ~: |( q现单片机的温度测试系统的设计方法。该系
统利用FPGA来实现单片机与其外围芯片之间
, A0 `) }1 _6 \. B  c的逻辑控制，并利用它来扩展单片机的1/0接
口，该系统具有结构简单、设计灵活、可靠性
: i5 Y6 l5 L9 v高等优点。
. X" H% t6 c. W关键词
, r; h) @, O1 cFPGA技术:单片机;温度测试系统;接口
1.引言
- v% R1 o# [) e. c在工农业生产中，温度往往是表征对
8 Q1 p8 N% B9 x象和过程状态的重要参数。由于单片机具
有测试方便、简单等特点,所以在很多温度
现场环境中,用单片机来对温度进行测试，
但是在传统的单片机温度测试系统设计
8 N' G: l3 d' B, M$ ^7 N, b中，由于大量采用中小规模的逻辑电路来

3 w& Q1 m) ^. t实现芯片之间的逻辑控制而导致系统设计
复杂，功耗高、灵活性差、可靠性低等
, K! B3 {5 k! n% D8 w! K缺点。另外，单片机的I/0资源也不够，.
需要扩展。随着电子技术的发展，FPGA
(现场可编程的门阵列)也开始在单片
机、DSP、ARM等嵌入式系统中得到应
% k* s: \8 O4 Y用，本文介绍的基于FPGA技术的单片机
温度测试系统完全克服了以上缺点，该系
7 v8 R8 W0 |- v. f/ @: F统具有速度快、可靠性高、设计简单灵
活、开发周期短等优点。
2、系统硬件设计
- f& M& A8 q% z! ^2.1系统组成
( R# j- \8 `$ G系统由温度传感器、信号调理电路、
6 U% x! L  h. i+ SA/D转换器、单片机、FPGA以及键盘.
显示器和打印机等外围接口电路组成。系
) h5 l2 V+ g" [- r/ P! X统结构框图如图1所示。
3 D$ _( j2 {) g0 a" _6 I( W2.2系统工作原理
温度传感器将温度转换为电信号，再
经过A/D转换，将多路模拟信号转换为
离散的分时信号，送到信号调理电路进行
信号放大和预德波后变换成0~ 5V的A/D
标准输入信号，A/D转换器将各路分时模
拟信号转换为数字量，A/D转换的结果
, J0 Y0 }  {* n3 v- t通过FPG A逻辑控制电路送到单片机的
CPU进行数据的运算、分析和处理，结.
$ R) H1 ]7 i& `! @/ n/ y" O( H果通过FPGA扩展的接口电路分送到LED
显示器进行显示。.
1 f$ H% c0 e" d* E' p$ w2.3 FPGA控制模块

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温度传感器将温度转换为电信号