紅外測溫儀實驗指導(dǎo)書

1、紅外測溫儀 1一、實驗?zāi)康?二、實驗儀器1三、實驗原理1四、實驗內(nèi)容7五、預(yù)習(xí)要求7六、實驗步驟7七、實驗結(jié)果8八、實驗報告8紅外測溫儀、實驗?zāi)康? .掌握Nios II CPU開發(fā)流程;2 .掌握TN901傳感器的操作;、實驗儀器1.PC機1臺;2.Altera Blaster 下載纜線1 套;3.紅外測溫儀模塊1臺。三、實驗原理紅外測溫儀模塊由 EDA控制器和紅外測溫傳感器組成，在LCD上顯示溫度.1. SOPC Builder 配置在本實驗中，我們使用Altera FPGA 的SOPC技術(shù)實現(xiàn)溫度儀的功能。系統(tǒng)包括中央處理單元（CPU）存儲器（RAM）和Flash ROM存儲代碼、數(shù)據(jù)等

2、），系統(tǒng)至少還應(yīng)包括 UART、Timer、 中斷管理模塊以及 GPIO等具體包含如下圖所示 SOPC配置：CHFam: Cydone IIMawSourceWHzelkjdLEfnfll50.DU9QComoc .rcduls回 CfHJrfftrjaennsrtsriia mwlflrtpqjjciMjg.niQduicEl曰 jt*a u.rtizpQ.slavc回曰 UAHTsiH日 SOUMsiE3I、iii$WjiasfsrE匚回 FltlEl TWFR*MH0fEi帝0Ei m_A1回a IM_UAIMih91 1H U311PI曰 LOOKJs-1回曰 LCX1CD?cortr

3、oL二 Ibhht inproicosarAvalan M*Picry 盂“日 MNir A *|gn 邸顯 Mseterbhenc呻 陰詔 SlowIK Q【甌ZieklfQ9DfffJTAOUAR?A hjlcn UeinarSlave：dkaiOigtQiifCKDnioif3JRAM Corti olidh Mien gjip y 陽屛 SiowJkmartrm段訶 IgizJMhi 翊 uAi.Ak1/tgpPHiJ IrlAtr Mil蹩自iJkIniRr賦F CFT； ppmiJP 陽同tw SJlaveH a- /ai Timetdkfti OrnatlDiMDeOrf DTf

4、fftfA talcn Memory LfpeElEllKQriiatili t0alan M*mor Ma|cp9cl SlavdkteitaoiLauRO (FarsivluOlAalgn Wtingry牌曲百目“曲QaltIVlOTfno (Tersil U01Aalcn Meinor Licped Sla veCharacta- LQ3dkg WQiCI”O(jiān)?lDS)DaCf4MtinorjfoikazQicitautioCCOB)DOifBais圖 1 SOPC Builder 配置1) Nioss II Pcessor： Nios ll/f默認(rèn)配置重命名為CPU2) JTAG UA

5、RT默認(rèn)配置重命名為jtag_uart3) Avalo n-MM Tristate Bridge默認(rèn)配置重命名為 tri_state_bridge4) UART (RS-232 Serial Port)默認(rèn)配置重命名為UART5) SDRAM Con troller參數(shù)配置：Memory profilePresets： Custom-Data width-Bits:16-Architecture -Chip select:1-Banks： 4-Address Widths - Row:13- Column:9Timi ngSDRAM timi ng parameters CAS latency

6、 cycles:3-Initialization refresh cycles : 2- Issue one refresh comma nd every : 7.8us-Delay after poweruo , before initialization : 100us - Duration of refersh command(t_rfc ) : 70ns -Duratio n of precharge comma nd (t_rp) :20 ns -ACTIVE to READ orWRITE delay( t_rcd):20 ns -Access timer (t_ac) :5。5n

7、s-Write recovery time(t_wr , no auto precharge ): 14ns 重命名為SDRAM6) Flash Memory In terface (CF)參數(shù)配置：Attributes -Presets： AMD29LV065D120R其它選項默認(rèn)重命名為FLASH7) PIO參數(shù)配置：Basic Sett in gs - Width -Width (1 32bits )： 1- Direction - output ports only其它選項默認(rèn)重命名為TN_A此10作為與紅外測溫模塊的測試腳；8) PIO參數(shù)配置：Basic Sett in gs -

8、WidthWidth (1-32bits )： 1- Direction- In put ports only其它選項默認(rèn)重命名為TN_DAT此IO作為與紅外測溫模塊數(shù)據(jù)引腳通信；9) PIO參數(shù)配置：Basic Sett in gs - Width- Width(1 32bi ts): 1-Directi on- In put ports only其它選項默認(rèn)重命名為TN_CLK此IO作為與紅外測溫模塊時鐘引腳通信；10) PIO參數(shù)配置：Basic Sett in gs - Width - Width(1 32bits):1- Direction- output ports only其它選

9、項默認(rèn)重命名為LCDK此IO作為液晶背光控制，高電平背光使能，低電平無背光。11) PIO參數(shù)配置：Basic Settings - Width -Width(1 32bits): 8- Direction-input ports only重命名為S此IO作為S1S8這8個按鍵的輸入端；12) Interval Timer默認(rèn)配置重命名為TIMER13) Character LCD重命名為LCD1602此核為LCD液晶控制器。2. PLL配置設(shè)置PLL輸入時鐘inclk為50MHz，兩路輸出時鐘，C0輸出為50MHz，角度偏移0,C1輸出 50MHz，角度偏移-70。3. 系統(tǒng)頂層文件CLKi

10、n clkOinst1PLLClkRatioPh (dg)DC (%)c01/10.0050.00c11/1-70.0050.00Operation Mode: Normalinclk0 f requency : 50.000 MHzCy clone IIIc0clS CLKLCD_RWLVCDIRS7.0clkreset nINPUT -VCCVCCmyCPUin_port_to_the_S7.0LCD E from the LCD1602LCD_data_to_a nd_from_the_LCD16027.0I TN DATINPUT VCCTN_CLKRXDI- VCCin_port_t

11、o_the_ TN_CLKin_port_to_the_TN_DATrxd to the UARTaddress_to_the_FLASH22.0OUTPUTLCD RS from the LCD1602LCD RWLCD RW from the LCD1602LCD_RWLCD_D/.0out_port_from_the_LCDKOUTPUTS_A12.0zs_addr_from_the_SDRAM12.0OUTPUTOUTPUTzs cke from the SDRAMOUTPUTzs cs n from the SDRAMzs_dq_to_a nd_from_the_SDRAM15.0z

12、s_dqm_from_the_SDRAM1.0OUTPUTzs ras n from the SDRAMOUTPUTzs w e n from the SDRAMOUTPUTout_port_from_the_TN_AOUTPUTtxd from the UARTzs_ba_from_the_SDRAM1.0 zs cas n from the SDRAM_| y S_RAS S_WEBIDIR/F D7.0VCCOUTPUT彳F_OEBIDIROUTPUTOUTPUT |、F_A22.0 LCD ELCD_RS-LEDKS_BA1.0S_CASS CKES_CSS_D15.0S_DQM1.0

13、data_to_a nd_from_the_FLASH7.0read n to the FLASHselect n to the FLASHw rite n to the FLASHOUTPUTi-F_CE:“F_WEinst圖2頂層文件4. TN9特性：1）TN9紅外溫度計模塊采用高靈敏度、高精度、的功耗的設(shè)計，保證了采用的優(yōu)良 特性。2）MEMS熱電堆可以準(zhǔn)確的測量出環(huán)境溫度，采用溫度補償技術(shù)在 TN9紅外溫度計模塊上。3）應(yīng)用了紅外片上系統(tǒng)（SoC技術(shù)，TN9紅外溫度模塊具有很高的集成度。4）可以承受10C的熱沖擊.擅長在寬范圍溫度變化環(huán)境中保持精度。例如：傳統(tǒng)的紅外測溫儀溫度變化帶來的

14、誤差達到1。 6 C ,需要30分鐘的穩(wěn)定時間；而 TN9誤差僅僅是0.7 C,僅需要7分鐘的穩(wěn)定時間。5）TN9產(chǎn)品只需要3V電源供電，而多數(shù)其他紅外溫度計需要9V電壓供電6）保證溫度標(biāo)準(zhǔn)溯源到 NIST或者國際測量實驗室.所有的TN9經(jīng)過溯源的紅外溫度標(biāo)準(zhǔn)源校準(zhǔn)，校準(zhǔn)的數(shù)據(jù)和產(chǎn)品的序列號保存在模塊上EEPROM內(nèi) .5. 測試范圍測試條件33 220 C / 27428 F工作范圍1050 C / 14 122 F精度 Tobj=1535 C, Tamb=25 C+/ 0。6C全范圍精度 # AC+/-2% ,2C分辨率（-9。9199.9 C）1/16 C=0.0625 (fall ra

15、nge )響應(yīng)時間 （90% ）1秒D : S1:1發(fā)射率0.01 1 step。01刷新頻率1。4Hz尺寸12x13。7x35mm波長5um 14um重量（不包括電池）9克電源3V或5V可選擇6. 電氣接口:T 10 40 L-E.54*-2.54TODV:電源G:地D:數(shù)據(jù)（串行）C：時鐘（串行）A：測試腳（拉低開始測試，當(dāng)寫數(shù)據(jù)到測溫儀時該腳是浮動態(tài)）極限值參數(shù)符號額定值直流電壓V+7。0V輸入電壓范圍VIN-0。5V to V+ + 0.5VNote :電壓超過額定表中給岀的額定值可能引起操作錯誤或者器具的損壞。對正常工作條件見AC/DC參 數(shù)直流參數(shù)(VDD = 3.0V, TA =

16、 25 C )參數(shù)符號數(shù)值單位測試條件最小值典型值最大值工作電壓VDD2。5一3.6V工作電流IOP-46mAVDD = 3.0V,FCPu= 600KHz靜態(tài)電流ISTBY-23口AVDD = 3o 0V輸入高電平VIH2.0-一VVDD = 3.0V輸入低電平VIL-一0。8VVDD = 3.0V高電平輸出電流IOH-2.0一mAVDD = 3o 0V, = 2o 4V低電平輸出電流IOL-2.5一mAVDD = 3o 0V, VOH = 0.8V通信時序:信息格式：Item“L”（ 4CH）: Tobj（目標(biāo)溫度）“f ” （66H）: Tamb （環(huán)境溫度 ）MSB8 bit Data最咼有效位LSB8 bit Data最低有效位Sumltem+MSB+LSB=SumCR0DH,結(jié)束信息四、實驗內(nèi)容Item MSB LSB Sum CR本實驗要求實現(xiàn)紅外測溫儀功能，使用 上顯示溫度值。TN901傳感器測出環(huán)境溫度和物體溫度,LCD五、預(yù)習(xí)要求預(yù)習(xí)LCD1602夜晶顯示器的使用;預(yù)習(xí)TN901溫度傳感器的使用.六、實驗步驟1. 打開Quartus II 9.0，創(chuàng)建工程；2. 根據(jù)實驗原理配置 Niso II軟核和PLL ip核；3. 根據(jù)圖2頂層文件示意圖，創(chuàng)建 bdf文件；4. 約束設(shè)計管腳；5. 編譯下載設(shè)計