[實用新型]高精度多路溫度測量裝置

無效

• 申請號: 201020149390.6
• 申請日: 2010-04-02
• 公開（公告）號: CN201628870U
• 公開（公告）日: 2010-11-10
• 發明（設計）人: 楊秀增
• 申請（專利權）人: 廣西民族師范學院
• 主分類號: G05D23/20
• 分類號: G05D23/20
• 代理公司: 廣西南寧匯博專利代理有限公司 45114
• 代理人: 黃萍

技術領域

本實用新型涉及溫度測量領域，更具體地說是涉及一種高精度多路溫度測量裝置。

背景技術

溫度是生產過程和科學試驗中普遍且重要的物理參數，是優質、高產、低耗和安全生產的主要條件，而多路溫度測量系統，因能同時測量多路溫度值，在電力、化工、石油、熱處理、塑料、橡膠、印染和食品等領域中得到廣泛地應用，比如，應用于CSR主環的磁鐵系統的多路溫度測量系統高達64路。然而，目前的多路溫度測量系統，一般采用的是單片機控制技術，而單片機的I/O口數量極其有限，當測量的路數增多時，會導致系統設計復雜，而且，可靠性降低。

實用新型內容

本實用新型的目的，即在于提供一種能解決上述不足的高精度多路溫度測量裝置。

為了較好地解決上述問題，本實用新型高精度多路溫度測量裝置采用了FPGA技術與IP核重用的技術，包括有：基于Nios?II的最小系統，基于Nios?II的最小系統的外圍器件，由多個高精度溫度傳感器所組成的溫度傳感器組，以及，由多個與對應溫度傳感器相連的傳感器控制器所組成的溫度傳感器控制器組；

所述基于Nios?II的最小系統，包括有Avalon總線，以及，與Avalon總線相連的Nios?II處理器和多個外圍器件接口控制器；所述外圍器件接口控制器包括有JTAG控制器、SDRAM控制器、LCD控制器、UART控制器和EPCS控制器。具體可利用Altera公司的Quartus軟件中的SOPC?Build開發工具中所提供的免費IP核來設計實現。

所述溫度傳感器控制器組，和所述基于Nios?II的最小系統在同一個FPGA實現；其各溫度傳感器控制器都與所述基于Nios?II的最小系統中的Avalon總線相連。

所述基于NiosII的最小系統的外圍器件，包括有SDRAM存儲器、EPCS串行存貯器、LCD顯示單元、USB接口單元；各外圍器件通過所述FPGA的I/O口，與相應的外圍器件接口控制器相連，并通過對應的外圍器件接口控制器，經Avalon總線與Nios處理器進行數據交換。

所述EPCS串行存貯器，用于存貯FPGA的配置文件，可采用EPCS4。

所述溫度傳感器控制器是用戶自定義邏輯器件，由寄存器、任務邏輯單元和Avalon總線接口組成，通過例化自定義的溫度傳感器控制IP核來實現。可利用Altera公司的Quartus?II軟件(包含SOPC?Build)FPGA開發工具來實現。

所述的FPGA可選用Altera公司的Cyclone系列的EP1C6Q2040C8芯片。

所述USB接口單元，可采用USB-UART橋集成芯片CP2101，通過所述FPGA的I/O口與所述UART控制器相連。作用：把UART的數據流轉換成USB數據流，實現USB通信，把測量獲得的溫度數據傳送到上位機。

所述各溫度傳感器，可采用高精度全數字化溫度傳感器DS18B20；各DS18B20的數據線引腳與FPGA的一個I/O口相連。

相對現有的多路溫度測量系統，本實用新型具有如下明顯的優點：

(1)溫度測量精度高。現有多路溫度測量系統，一般采用8位CPU作為中央控制器，內部采用8位運算器，其運算時的舍入誤差較大，而本實用新型溫度測量采用32位Nios?II軟核CPU作中央控制器，其運算時的舍入誤差明顯小于8位的運算器，從而保證了溫度測量的高精度。

(2)集成度高。本實用新型采用功能強大、設計靈活的高密度的FPGA芯片，可以把超過100個的DS18B20控制器集成在FPGA中，設計成超過100路的溫度測量裝置，輕松地實現超過100路的溫度測量。

(3)抗干擾能力強。本實用新型采用了全數字設計技術，除了FPGA采用全數字芯片之外，溫度傳感器也采用全數字化的DS18B20，從而使得本實用新型具有較好的抗干擾能力。

(4)可靠性高。目前的多路溫度測量系統，一般采用單片機控制技術。為了解決單片機I/O口數量不夠用的問題，通常采用分時復用I/O口的方法來實現多路溫度采集。這就造成：當測量的路數增多時，控制時序復雜，編寫控制程序變得困難，會降低系統可靠性。而本實用新型采用IP核重用技術，通過重用自行設計溫度傳感器控制IP核來設計多路溫度測量系統，并且，每一個溫度傳感器只對應著FPGA器件的一個I/O口，編寫控制程序相當簡單，有利于提高系統的可靠性。