基于无线控制方式的多点温度检测电路设计—–多点温度测量电路设计开题报告

1. 研究目的与意义

温度是实际应用中经常需要测量和控制的一个参数，温度的监测与控制，对于生物生存生长，工业生产发展都有着非同一般的意义。我国对于温度测量技术的研究较晚，始于20世纪80年代。我国技术人员在吸收发达国家温度测控技术的基础上，才掌握了温度室内微机控制。现在国内外工业的日益发展,促使温度检测技术不断地进步,目前的温度检测使用的温度计种类繁多、应用范围也较广泛。以知识经济为特征的 信息时代的到来,使人们对仪器仪表作用的认识愈加深入，温度的检测 开始更倾向于对检测处理系统的开发。温度检测技术正从模拟式向数 字式、由集成化向智能化、网络化的方向发展,在高新技术的推动下,正跨入真正的数字化、智能化、网络化的时代。基于 fpga 的温度检测技术更能适应当前的发展趋势。

多点温度检测系统的应用主要涉及机械制造、工业过程控制、汽车电子产品、消费电子产品和专用设备等各个领域。传统的常用温度传感器有热电偶、电阻温度计rtd和ntc热敏电阻等。随着数字化的技术越来越普及也出现了越来越多的数字温度传感器，其中 tmp275数字温度传感器是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器。它应用专用的数字模块采集技术和温湿度传感技术，确保产品具有极高的可靠性与卓越的长期稳定性。在-20℃～ 100℃范围内，tmp275的精确度为±0.5℃(最大值)。 其双线串行接口与iic相兼容。芯片采用小巧的8引脚msop封装。该器件的其他特性包括：50μa低电流、9至12位可编程分辨率、0.1μa关机电流模式、整个温度范围内出色的稳定性，以及-40℃～ 125℃的广泛工作温度范围。另外，该器件还允许多达8个不同地址，以实现接口总线设计的高灵活性。

随着物联网的快速发展近些年信息通信领域中，发展最快、应用最广的就是无线通信技术。在移动中实现的无线通信又通称为移动通信，人们把二者合称为无线移动通信。人们的生产生活需要传递的信息亦或是其他的知识等都需要一定的载体，蓝牙技术可以说就是这一载体的佼佼者。早在1994年，瑞典的爱立信公司便已经着手蓝牙技术的研究开发工作，意在通过一种短程无线链路，实现无线电话与pc、耳机及台式设备等之间的互联。在此之后，其他一些也纷纷加盟蓝牙计划，他们的共同目标是开发一种全球通用的小范围无线通信技术，即蓝牙。蓝牙是针对目前近距离的便携式器件之间的红外线链路(infraredlink，简称irda)而提出的，是一种无线数据与语音通信的开放性全球规范，它以低成本的近距离无线连接为基础，为固定与移动设备通信环境建立一个特别连接的短程无线电技术。

2. 研究内容和预期目标

研究内容：

本课题主要是通过fpga主控单元通过无线控制方式将温度传感器采集到的信号进行数字处理，然后在fpga的控制下将数字信号通过蓝牙模块传到pc端。研究内容主要有以下几个重要方面：

1. 了解设计整体的功能构架，此设计采用的是多点的温度测量，熟悉fpga的相关设计知识，学习并且掌握verilog hdl硬件描述语言。

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   3. 研究的方法与步骤

   研究方法：

   本课题是基于fpga（现场可编程门阵列）为核心处理器的多点温度检测电路设计。该系统以fpga为核心,包括温度信号采集、数据存储、数据传输、实时温度值的动态显示4个部分。系统采用多个tmp275温度传感器对多个测试点进行并行温度的采集, 以fpga（现成可编程门阵列）为硬件实现平台，采用verilog hdl硬件描述语言进行开发。温度信号由tmp275温度传感器进行采集，并将采集到的温度信号进行模数转换,将数据在fpga的控制下通过蓝牙模块传输到pc端。pc端完成对实时温度的显示。将各测试点的温度实时显示在pc界面上,进行数据分析。首先要解决的是对tmp275温度传感器本身的属性，它的用法，各个性能参数，内部功能有一个很好的掌握。还要对fpga（现成可编程门阵列）的用法，外围电路包括温度检测电路、温度控制电路、串口通信电路、复位电路、数码管显示电路的设计接法进行进一步的掌握。之后就是软件编写方面了，要学习了解verilog hdl硬件描述语言。最后进行仿真，完成论文。

   步骤：

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   4. 参考文献

   1. 寇戈,蒋立平.模拟电路与数字电路(第3版).电子工业出版社,2015

   2. 刘岚.数字电路的fpga设计与实现(基础篇).机械工业出版社,2015

   3. 王金明.数字系统设计与veriloghdl(第7版).电子工业出版社,2019

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      5. 计划与进度安排

      序号	时间安排	完成工作
      1	第1周-第2周	有针对性的查阅课题相关文献资料，学习课题相关知识，确定研究方案，撰写开题报告。
      2	第3周-第5周	进一步学习FPGA设计开发环境和温度传感器接口协议，制定温度传感器接口模块定义，采用Verilog HDL设计温度传感器接口功能模块，并进行初步的仿真。
      2	第6周-第9周	学习温度传感器的数据格式定义，制定数据转换处理模块功能，以及多点温度测量控制模块功能，采用Verilog HDL描述设计数据处理转换模块，多点测量控制模块并进行仿真，制作多点测量硬件扩展电路。
      3	第10周-第10周	学习LCD显示模块的工作手册及其工作时序，制定LCD显示模块的功能定义块，采用Verilog HDL描述设计LCD显示控制模块，并进行仿真。
      4	第11周-第12周	结合无线模块及顶层模块，基于相关的FPGA开发板进行调试并改进设计。
      5	第13周-第15周	继续查阅相关文献资料，按照研究方案和前期的设计工作，撰写毕业设计论文，完成初稿的写作并修改。
      6	第16周-第17周	继续修改论文，准备答辩。

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