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--- 数字温湿度计设计 [2018/10/23 17:24]
anran [实验现象]
+++ 数字温湿度计设计 [2020/01/18 21:56] (当前版本)
gongyu
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-=====数字温湿度计设计=====
+### 数字温湿度计设计
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-====实验任务====
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+####实验任务
   * 任务：基于 STEP-MAX10M08核心板 和 STEP BaseBoard V3.0底板 完成数字温湿度计设计并观察调试结果
   * 要求：驱动底板上的温湿度传感器SHT-20测量空气中的温度和湿度，将温湿度信息显示在8位扫描式数码管上。
   * 解析：通过FPGA编程驱动I2C接口温湿度传感器SHT-20，获取温湿度码值信息，将两种码值信息经过运算转换成物理温度湿度数据，然后经过BCD转码处理并显示到扫描式数码管上。
-====实验目的====
+#### 实验目的
 前面的章节中我们学习了扫描式数码管模块和BCD转码模块的工作原理及驱动方法，也对I2C总线协议及相关知识，本实验主要对I2C总线驱动方法加以练习，同时熟悉FPGA设计中常用运算方法，最终完成数字温湿度计总体设计。
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   * 完成数字温湿度计总体设计
-====设计框图====
+#### 设计框图
 根据前面的实验解析我们可以得知，该设计可以拆分成两个功能模块实现，
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 {{:10-Top-Down层次设计.png?500|Top-Down层次设计}} {{:10-模块结构设计.png?500|模块结构设计}}
-====实验原理====
-===SHT-20模块介绍===
+#### 实验原理
+##### SHT-20模块介绍
 SHT-20是一款集成温度和湿度感测于一体的传感器芯片，采用3mm x 3mm贴片DFN封装，数字I2C总线接口，管脚功能描述如下：
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 {{:10-温度和湿度测量范围.png?500|温度和湿度测量范围}}
-===SHT-20模块连接===
+##### SHT-20模块连接
 STEP BaseBoard V3.0底板上的温湿度传感器SHT-20模块电路图如下（上拉电阻未显示）：
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 上图为温湿度传感器SHT-20模块电路，与FPGA硬件接口有I2C总线（SCL、SDA），SHT2x 传感器包含电容式湿度传感器、带隙温度传感器和专用的模拟和数字集成电路-全部放在单 CMOSens®芯片上。这在精度和稳定性方面, 以及功耗最小的情况下, 都能产生无与伦比的传感器性能， SHT20的分辨率可以通过命令 (RH/T 的8/12 位到12/14 位) 进行更改, 并且校验和有助于提高通信的可靠性。
-===SHT-20模块驱动设计===
+##### SHT-20模块驱动设计
 智能接近系统设计实验中我们已经讲述学习过I2C总线驱动的设计，本实验可以上原来的基础上调整，首先来了解SHT-20时序中的参数要点。
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 </code>
-===系统总体实现===
+##### 系统总体实现
 SHT-20驱动模块得到的是温度和湿度的编码值，想要得到℃和%RH的温度和湿度的数据还需要运算，运算后的数据是二进制数，想要显示在数码管上还需要BCD转码。先考虑运算：
-{{:10-温度运算.png?400|温度运算}} {{:10-湿度运算.png?400|湿度运算}}
+{{:10-温度运算.png?200|温度运算}} {{:10-湿度运算.png?200|湿度运算}}
 这里我们以温度的运算为例，FPGA不擅长小数的运算，我们可以将小数运算转换成整数运算处理，如下：
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 </code>
-上面程序中没有除以100的运算，没有集成专用除法器的FPGA实现除法运算非常麻烦，需要大量的逻辑资源且性能不佳，通常我们不在FPGA中直接做除法运算，上面程序中两个除法，⑴除以2^16可以通过右移16位方式解决 ⑵除以100在二进制数中不好解决，而在BCD码的十进制数据很好处理，相当于小数点左移两位（十进制位），所以等完成BCD码后再来处理。
+上面程序中没有除以100的运算，没有集成专用除法器的FPGA实现除法运算非常麻烦，需要大量的逻辑资源且性能不佳，通常我们不在FPGA中直接做除法运算，上面程序中两个除法。
+⑴除以2^16可以通过右移16位方式解决。
+⑵除以100在二进制数中不好解决，而在BCD码的十进制数据很好处理，相当于小数点左移两位（十进制位），所以等完成BCD码后再来处理。
 BCD转码在前面电压器实验中介绍过，这里直接例化，程序实现如下：
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 {{:10-RTL设计框图.png?800|RTL设计框图}}
-====实验步骤====
+#### 实验步骤
   - 双击打开Quartus Prime工具软件；
   - 新建工程：File → New Project Wizard（工程命名，工程目录选择，设备型号选择，EDA工具选择）；
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-====实验现象====
+#### 实验现象
 将程序加载到FPGA，观察数码管显示，左边4位数码管显示温度，右边4位数码管显示湿度，用手接触温湿度传感器，观察显示变化。
 {{:10-实验现象.png?400|实验现象}}