该系统控制过程近似于一个开关，就是使用这样的方式实现对温度采集、报警、显示、消除报警的功能。当被测物的温度超过预先设定的门限温度时，系统就发出警报通知应解除警报。此系统采用NIOS软核设计，具有灵活度高、精确度高、速度快等优点。

2 系统工作原理及主要元器件介绍

该系统控制主要实现温度采集和显示，并且当采集到的温度比设置的温度上限高的时候产生报警信号主要是声和电报警2种信号，此时只有当人为按下接触报警按键后，报警才会消除。该系统由ALTERA  EP4CE10E22C8N 的FPGA芯片作为主控制芯片，在该芯片内部嵌入NIOS软核，该NIOS软核主要是实现CPU功能，并且和FPGA内部进行逻辑通信，温度采集设备使用的是比较常用稳定的DS18B20，显示设备则是选择字符型LCD1602，报警信号有LED及蜂鸣器，现在主要对FPGA,DS18B20及LCD1602进行介绍。

2.1 FPGA介绍

FPGA[1]是英文Field Programmable Gate Array的缩写，即现场可编程门阵列，它是在PAL、GAL、EPLD等可编程器件的基础上进一步发展的产物。它是作为专用集成电路（ASIC）领域中的一种半定制电路而出现的，既解决了定制电路的不足，又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点。论文网

   FPGA采用了逻辑单元阵列LCA（Logic Cell Array）这样一个新概念，内部包括可配置逻辑模块CLB（Configurable Logic Block）、输出输入模块IOB（Input Output Block）和内部连线（Interconnect）三个部分。FPGA的基本特点主要有：

(1) 采用FPGA设计ASIC电路，用户不需要投片生产，就能得到合用的芯片；

(2) FPGA可做其它全定制或半定制ASIC电路的中试样片；

(3) FPGA内部有丰富的触发器和I／O引脚；

(4) FPGA是ASIC电路中设计周期最短、开发费用最低、风险最小的器件之一；

(5) FPGA采用高速CHMOS工艺，功耗低，可以与CMOS、TTL电平兼容。

可以说，FPGA芯片是小批量系统提高系统集成度、可靠性的最佳选择之一。目前FPGA的品种很多，有XILINX的XC系列、TI公司的TPC系列、ALTERA公司的FIEX系列等。

FPGA是由存放在片内RAM中的程序来设置其工作状态的，因此，工作时需要对片内的RAM进行编程。用户可以根据不同的配置模式，采用不同的编程方式。加电时，FPGA芯片将EPROM中数据读入片内编程RAM中，配置完成后，FPGA进入工作状态。掉电后，FPGA恢复成白片，内部逻辑关系消失，因此，FPGA能够反复使用。FPGA的编程无须专用的FPGA编程器，只须用通用的EPROM、PROM编程器即可。当需要修改FPGA功能时，只需换一片EPROM即可。这样，同一片FPGA，不同的编程数据，可以产生不同的电路功能。因此，FPGA的使用非常灵活。

  FPGA有多种配置模式：并行主模式为一片FPGA加一片EPROM的方式，主从模式可以支持一片PROM编程多片FPGA，串行模式可以采用串行PROM编程FPGA，外设模式可以将FPGA作为微处理器的外设，由微处理器对其编程。

根据该系统的实现需要的资源，选择的器件为ALTERA公司的EC3C10E22C8N的FPGA芯片，该器件有10320个LE资源，有95个可以用的IO管脚，有2个PLL资源，每个PLL可以产生5个不同的时钟，有423936bit的片内RAM资源，这样的资源对于该系统是完全够用的，因为系统中使用了嵌入式软核NIOS，所以需要有丰富的片内RAM来做为运行基础。

该系统使用了嵌入式软核NIOS，用来做CPU控制器，Nios嵌入式软核处理器是ALTERA公司推出的32位指令集的可编程的软核处理器,该处理器采用哈佛结构、通过SOPCBUILDER可以配置多种外围设备的驱动接口，并且都以模块化的方式提供出IP，并且使用配套的嵌入式软件设计软件IDE进行软件编程，而且该软件IDE还为所有提供的IP做了基于ALALON总线接口的API函数，因此使用灵活并且资源可以自由配置，有非常大的裁剪性。并且该嵌入式软核通过JTAG-UART控制器可以实现在线调试，使得调试程序的过程也非常直观简单。也正是有了这么强大的优势可以使得单片FPGA可以实现双核甚至的多核的功能，以至于一个FPGA就可以完成该系统的设计，而不需要外部再额外添加单片机或者其他CPU处理器了。 FPGA的温度控制系统设计及实现+程序(3):http://www.751com.cn/zidonghua/lunwen_74387.html