红外测温仪实验指导书

目录
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
一、实验目的
1．掌握Nios II CPU开发流程；
2．掌握TN901传感器的操作；
二、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），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：
图1 SOPC Builder 配置
1)Nioss II Pcessor：Nios II/f
默认配置
重命名为CPU
2)JTAG UART
默认配置
重命名为jtag_uart
3)Avalon-MM Tristate Bridge
默认配置
重命名为tri_state_bridge
4)UART (RS-232 Serial Port）
默认配置
重命名为UART
5)SDRAM Controller
参数配置：
Memory profile——>Presets：Custom
—->Data width -—〉Bits:16
-—>Architecture —->Chip select:1
-->Banks：4
-->Address Widths --〉Row:13
—-〉Column:9
Timing ——>SDRAM timing parameters
——〉CAS latency cycles:3
-->Initialization refresh cycles：2
--〉Issue one refresh command every：7.8us
-->Delay after poweruo，before initialization：100us
-—〉Duration of refersh command(t_rfc）：70ns
-—>Duration of precharge command（t_rp）:20ns
—->ACTIVE to READ orWRITE delay（t_rcd):20ns
-—>Access timer（t_ac）:5。

5ns
-->Write recovery time(t_wr，no auto precharge）：14ns 重命名为SDRAM
6)Flash Memory Interface（CFI）
参数配置：
Attributes—->Presets：AMD29LV065D120R
其它选项默认
重命名为FLASH
7)PIO
参数配置:
Basic Settings -—〉Width —->Width（1—32bits）：1
—-〉Direction—-> output ports only
其它选项默认
重命名为TN_A
此IO作为与红外测温模块的测试脚;
8)PIO
参数配置:
Basic Settings -—>Width ——>Width（1-32bits）：1
—-〉Direction--〉Input 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 Settings -—>Width -—〉Width(1—32bits)：1
-->Direction--〉Input 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 Settings --〉Width —-〉Width(1—32bits）:1
-—〉Direction-—〉output ports only
其它选项默认
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S1~S8这8个按键的输入端；
12)Interval Timer
默认配置
重命名为TIMER
13)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
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10℃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误差达到1。

6℃,需要30分钟的稳定时间；而TN9误差仅仅是0.7 ℃，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．
6．电气接口：
V: 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
Note：电压超过额定表中给出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 = 25℃)
通信时序：
信息格式:
“f”(66H): Tamb （环境温度)
MSB 8 bit Data 最高有效位
LSB8 bit Data最低有效位
Sum Item+MSB+LSB=Sum
CR0DH, 结束信息
四、实验内容
本实验要求实现红外测温仪功能，使用TN901传感器测出环境温度和物体温度，并在LCD 上显示温度值。

五、预习要求
预习LCD1602液晶显示器的使用；
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．编译下载设计文件；
6．打开Nios II 9.0 IDE，选择工作路径，创建新工程；
7．根据实验原理和实验要求编写程序；
8．编译下载运行程序，观察实验效果。

七、实验结果
Tobj为待测物体温度，Tamb为环境温度。

八、实验报告
1．整理SOPC 硬件开发流程、软件开发流程；
2．在实验中添加“NiosII处理器软核”中我们可以看到Nios II系列支持3种类型的CPU，详细说明这3种CPU的区别；
3．通过实验阐述个人对SOPC概念的理解；
4．在实验中尝试加入新功能,例如环境温度温度上下限报警,物体温度测试报警等;
5．实验心得和体会。