红外测温仪实验指导书

1、红外测温仪 1一、实验目的1二、实验仪器1三、实验原理1四、实验内容7五、预习要求7六、实验步骤7七、实验结果8八、实验报告8红外测温仪、实验目的1 .掌握Nios II CPU开发流程;2 .掌握TN901传感器的操作;、实验仪器1.PC机1台;2.Altera Blaster 下载缆线1 套;3.红外测温仪模块1台。三、实验原理红外测温仪模块由 EDA控制器和红外测温传感器组成，在LCD上显示温度.1. SOPC Builder 配置在本实验中，我们使用Altera FPGA 的SOPC技术实现温度仪的功能。系统包括中央处理单元（CPU）存储器（RAM）和Flash ROM存储代码、数据等

2、），系统至少还应包括 UART、Timer、 中断管理模块以及 GPIO等具体包含如下图所示 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 邸显 Mseterbhenc呻 阴詔 SlowIK Q【瓯ZieklfQ9DfffJTAOUAR?A hjlcn UeinarSlave：dkaiOigtQiifCKDnioif3JRAM Corti olidh Mien gjip y 阳屛 SiowJkmartrm段诃 IgizJMhi 翊 uAi.Ak1/tgpPHiJ IrlAtr Mil蹩自iJkIniRr赋F CFT； ppmiJP 阳同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?lDS)DaCf4MtinorjfoikazQicitautioCCOB)DOifBais图 1 SOPC Builder 配置1) Nioss II Pcessor： Nios ll/f默认配置重命名为CPU2) JTAG UA

5、RT默认配置重命名为jtag_uart3) Avalo n-MM Tristate Bridge默认配置重命名为 tri_state_bridge4) UART (RS-232 Serial Port)默认配置重命名为UART5) SDRAM Con troller参数配置：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 重命名为SDRAM6) Flash Memory In terface (CF)参数配置：Attributes -Presets： AMD29LV065D120R其它选项默认重命名为FLASH7) PIO参数配置：Basic Sett in gs - Width -Width (1 32bits )： 1- Direction - output ports only其它选项默认重命名为TN_A此10作为与红外测温模块的测试脚；8) PIO参数配置：Basic Sett in gs -

8、WidthWidth (1-32bits )： 1- Direction- In put ports only其它选项默认重命名为TN_DAT此IO作为与红外测温模块数据引脚通信；9) PIO参数配置：Basic Sett in gs - Width- Width(1 32bi ts): 1-Directi on- In put ports only其它选项默认重命名为TN_CLK此IO作为与红外测温模块时钟引脚通信；10) PIO参数配置：Basic Sett in gs - Width - Width(1 32bits):1- Direction- output ports only其它选

9、项默认重命名为LCDK此IO作为液晶背光控制，高电平背光使能，低电平无背光。11) PIO参数配置：Basic Settings - Width -Width(1 32bits): 8- Direction-input ports only重命名为S此IO作为S1S8这8个按键的输入端；12) Interval Timer默认配置重命名为TIMER13) Character LCD重命名为LCD1602此核为LCD液晶控制器。2. PLL配置设置PLL输入时钟inclk为50MHz，两路输出时钟，C0输出为50MHz，角度偏移0,C1输出 50MHz，角度偏移-70。3. 系统顶层文件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图2顶层文件4. TN9特性：1）TN9红外温度计模块采用高灵敏度、高精度、的功耗的设计，保证了采用的优良 特性。2）MEMS热电堆可以准确的测量出环境温度，采用温度补偿技术在 TN9红外温度计模块上。3）应用了红外片上系统（SoC技术，TN9红外温度模块具有很高的集成度。4）可以承受10C的热冲击.擅长在宽范围温度变化环境中保持精度。例如：传统的红外测温仪温度变化带来的

14、误差达到1。 6 C ,需要30分钟的稳定时间；而 TN9误差仅仅是0.7 C,仅需要7分钟的稳定时间。5）TN9产品只需要3V电源供电，而多数其他红外温度计需要9V电压供电6）保证温度标准溯源到 NIST或者国际测量实验室.所有的TN9经过溯源的红外温度标准源校准，校准的数据和产品的序列号保存在模块上EEPROM内 .5. 测试范围测试条件33 220 C / 27428 F工作范围1050 C / 14 122 F精度 Tobj=1535 C, Tamb=25 C+/ 0。6C全范围精度 # AC+/-2% ,2C分辨率（-9。9199.9 C）1/16 C=0.0625 (fall ra

15、nge )响应时间 （90% ）1秒D : S1:1发射率0.01 1 step。01刷新频率1。4Hz尺寸12x13。7x35mm波长5um 14um重量（不包括电池）9克电源3V或5V可选择6. 电气接口:T 10 40 L-E.54*-2.54TODV:电源G:地D:数据（串行）C：时钟（串行）A：测试脚（拉低开始测试，当写数据到测温仪时该脚是浮动态）极限值参数符号额定值直流电压V+7。0V输入电压范围VIN-0。5V to V+ + 0.5VNote :电压超过额定表中给岀的额定值可能引起操作错误或者器具的损坏。对正常工作条件见AC/DC参 数直流参数(VDD = 3.0V, TA =

16、 25 C )参数符号数值单位测试条件最小值典型值最大值工作电压VDD2。5一3.6V工作电流IOP-46mAVDD = 3.0V,FCPu= 600KHz静态电流ISTBY-23口AVDD = 3o 0V输入高电平VIH2.0-一VVDD = 3.0V输入低电平VIL-一0。8VVDD = 3.0V高电平输出电流IOH-2.0一mAVDD = 3o 0V, = 2o 4V低电平输出电流IOL-2.5一mAVDD = 3o 0V, VOH = 0.8V通信时序:信息格式：Item“L”（ 4CH）: Tobj（目标温度）“f ” （66H）: Tamb （环境温度 ）MSB8 bit Data最咼有效位LSB8 bit Data最低有效位Sumltem+MSB+LSB=SumCR0DH,结束信息四、实验内容Item MSB LSB Sum CR本实验要求实现红外测温仪功能，使用 上显示温度值。TN901传感器测出环境温度和物体温度,LCD五、预习要求预习LCD1602夜晶显示器的使用;预习TN901温度传感器的使用.六、实验步骤1. 打开Quartus II 9.0，创建工程；2. 根据实验原理配置 Niso II软核和PLL ip核；3. 根据图2顶层文件示意图，创建 bdf文件；4. 约束设计管脚；5. 编译下载设计