2026/6/20 2:53:22
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实现功能#xff1a;
1.实时温度显示在数码管上#xff0c;更新速率1-2s一次
2.按下按键显示最近30s内的最高温和最低温
不包含板子#xff0c;3.按下按键可以存储当前温度#xff0c;最多存5个 4.超过温度报警最近在搞一个挺有意思的FPG…基于FPGA的 DS18B20多功能温度显示 实现功能 1.实时温度显示在数码管上更新速率1-2s一次 2.按下按键显示最近30s内的最高温和最低温 不包含板子 3.按下按键可以存储当前温度最多存5个 4.超过温度报警最近在搞一个挺有意思的FPGA温度显示项目用DS18B20数字温度传感器搭配数码管玩出了新花样。这种单总线协议的温度传感器用起来有点小脾气不过搞定了之后发现FPGA驱动起来还挺带感的。先上段单总线通信的状态机核心代码always(posedge clk_1mhz) begin case(state) 0: begin // 初始化 if(cnt 750_000) begin cnt 0; state 1; end else cnt cnt 1; end 1: begin // 发送跳过ROM命令 if(bit_cnt 8) begin state 2; bit_cnt 0; end else begin tx_data 8hCC; // 发送单字节代码... end end // ...后续状态省略 endcase end这个状态机负责和DS18B20的通信握手。注意时钟用1MHz分频得来实测发现这个频率下通信最稳定。状态0做传感器复位操作拉低总线至少480us。这里用计数器实现时间控制比用定时器模块更节省资源。数码管显示部分玩了个小花招把温度数据拆成三个数码管显示// 温度数据处理 wire [11:0] temp_data {rx_buffer[1], rx_buffer[0]}; wire [15:0] temp_bcd bin2bcd(temp_data[11:4]); // 动态扫描模块 always(posedge scan_clk) begin case(sel) 2b00: begin seg_data temp_bcd[11:8]; // 十位 seg_point 1b0; end 2b01: begin seg_data temp_bcd[7:4]; // 个位 seg_point 1b1; // 点亮小数点 end 2b10: begin seg_data temp_bcd[3:0]; // 小数位 seg_point 1b0; end endcase sel sel 1; end这里用bin2bcd自定义函数把二进制温度转成BCD码注意DS18B20的温度数据是12位分辨率所以只取高8位整数部分。小数位的处理可以自己决定要不要显示实测发现0.5度精度对大多数场景够用了。基于FPGA的 DS18B20多功能温度显示 实现功能 1.实时温度显示在数码管上更新速率1-2s一次 2.按下按键显示最近30s内的最高温和最低温 不包含板子 3.按下按键可以存储当前温度最多存5个 4.超过温度报警按键处理模块是功能切换的核心// 按键状态机 always(posedge clk) begin case(key_state) 0: begin if(key_pressed) begin key_timer 0; key_state 1; end end 1: begin if(key_timer 200_000) begin // 20ms消抖 if(key_hold) begin key_state 2; // 触发功能切换 mode (mode 3d4) ? 3d0 : mode 1; end else key_state 0; end else key_timer key_timer 1; end // ...状态处理省略 endcase end这里用时间戳方式实现按键长短按判断。消抖计数器跑在10kHz时钟下实测比用机械消抖电路更可靠。模式切换时要注意数码管显示内容的切换逻辑特别是最高最低温需要从环形缓冲区里读取历史数据。温度存储用了简单的FIFO结构reg [7:0] temp_mem [0:4]; reg [2:0] mem_ptr; always(posedge save_trigger) begin if(mem_ptr 5) begin temp_mem[mem_ptr] current_temp; mem_ptr mem_ptr 1; end else begin // 循环覆盖旧数据 temp_mem[0] temp_mem[1]; temp_mem[1] temp_mem[2]; // ...数据移位操作 temp_mem[4] current_temp; end end这里用指针循环覆盖的设计比用真正的FIFO更节省资源毕竟只需要存5个数据。注意存储触发条件要放在按键处理模块里避免误触发。报警模块就比较直接了always(posedge clk) begin if(current_temp 38 || current_temp 5) begin alarm_led 1b1; buzzer ~buzzer; // 产生方波报警声 end else begin alarm_led 1b0; buzzer 1b0; end end阈值可以改成参数化设计这里直接写死方便调试。蜂鸣器用PWM控制的话效果更好不过方波实现起来最简单。这个项目最坑的地方是单总线时序建议调试时先用示波器抓波形确保符合DS18B20的时序要求。数码管刷新率设在60Hz左右比较合适肉眼看起来不会有闪烁感。最后实测效果挺有意思按键切换时能看到温度数据像跑马灯一样在数码管上流转报警时的蜂鸣器尖叫也够刺激——当然别在图书馆玩这个。