為了提高基層農(nóng)業(yè)信息化水平,大大改善對(duì)農(nóng)業(yè)設(shè)施的監(jiān)控效率,結(jié)合溫室溫度預(yù)測(cè)控制算法,實(shí)現(xiàn)了以FPGA為處理器的智慧糧倉(cāng)內(nèi)環(huán)境預(yù)警監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過(guò)Verilog HDL硬件描述語(yǔ)言在FPGA內(nèi)部設(shè)計(jì)各個(gè)功能模塊,由FPGA芯片完成對(duì)傳感器的驅(qū)動(dòng)并建立通信鏈路,通過(guò)存儲(chǔ)器操作指令控制傳感器讀取、轉(zhuǎn)換溫度數(shù)據(jù),最后利用調(diào)整后的溫室溫度預(yù)測(cè)算法對(duì)任意時(shí)刻后的倉(cāng)內(nèi)溫度進(jìn)行預(yù)測(cè),判斷預(yù)測(cè)值是否超過(guò)預(yù)設(shè)報(bào)警值,同時(shí)由開(kāi)發(fā)板上的數(shù)碼管和LED顯示實(shí)時(shí)溫度以及預(yù)警信號(hào)。實(shí)驗(yàn)分為白天和夜晚兩組,分別驗(yàn)證不同環(huán)境下的預(yù)測(cè)結(jié)論。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了分辨率為0.062 5℃的溫度監(jiān)控顯示,并能夠較為精準(zhǔn)地對(duì)20 s后的溫度進(jìn)行預(yù)判,預(yù)測(cè)誤差小于±0.5℃,系統(tǒng)本身的功能和性能是有效可靠的。 

【文章來(lái)源】：計(jì)算機(jī)技術(shù)與發(fā)展. 2020,30(09)

【文章頁(yè)數(shù)】：5 頁(yè)

【部分圖文】：

第二個(gè)指令周期

文中設(shè)計(jì)的系統(tǒng)由FPGA數(shù)據(jù)處理模塊、溫度采集模塊、顯示(報(bào)警)模塊組成。FPGA芯片采用Altera EP4CE115F29C7芯片,FPGA對(duì)總線上的采集模塊進(jìn)行初始化并按照規(guī)定的時(shí)序讀取并處理(識(shí)別符號(hào)位、溫度轉(zhuǎn)換)采集的數(shù)據(jù)[13]。傳感器則選用數(shù)字溫度傳感器DS18B20負(fù)責(zé)溫度數(shù)據(jù)的采集工作,通過(guò)單總線與FPGA芯片建立通信并接收FPGA的各項(xiàng)操作指令,將轉(zhuǎn)換后的溫度數(shù)據(jù)傳輸?shù)紽PGA�？偩�上可掛載若干傳感器,通過(guò)ROM搜索算法識(shí)別各傳感器ID,并對(duì)數(shù)據(jù)分別處理。由開(kāi)發(fā)板上的數(shù)碼管和LED作為顯示和報(bào)警模塊。圖1是溫度預(yù)警系統(tǒng)硬件框圖,本節(jié)將介紹具體的溫度預(yù)警系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)并重點(diǎn)闡述FPGA對(duì)傳感器的驅(qū)動(dòng)以及數(shù)據(jù)分析預(yù)警這兩個(gè)部分。該系統(tǒng)以Altera公司的Cyclone IV EP4C115F29 C7芯片為處理器,通過(guò)ROM指令和功能指令實(shí)現(xiàn)處理器與傳感器之間通信,傳輸和接收信令,在外部控制邏輯的控制下完成特定的任務(wù),最后將結(jié)果交給顯示邏輯。除此之外,FPGA還會(huì)對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,預(yù)測(cè)下一時(shí)刻的溫度是否達(dá)到或超過(guò)報(bào)警值。

DS18B20的內(nèi)部結(jié)構(gòu)

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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本文編號(hào)：3055487