termometro digital con FPGA

Scientia et Technica Año XIII, No 34, Mayo de 2007. Universidad Tecnológica de Pereira. ISSN 0122-1701

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DESARROLLO DE UN DISPOSITIVO DIGITAL PARA LA MEDICIÓN DE VARIABLES
AMBIENTALES UTILIZANDO UN ARREGLO DE COMPUERTAS PROGRAMABLE EN
CAMPO
RESUMEN
Este artículo trata sobre el desarrollo e implementación de un dispositivo digital
para la medición de variables ambientales,específicamente temperatura en el
rango +2°C a +150°C utilizando el sensor de temperatura LM35, cuya salida
análoga es digitalizada por medio del conversor análogo-digital ADC0804 y
posteriormente procesada por un Arreglo de Compuertas Programable en Campo
(FPGA) XC3S200 de un módulo Spartan-3 para ser finalmente visualizado en su
respectivo display de siete segmentos de cuatro caracteres.
PALABRASCLAVES: Electrónica digital, VHDL, dispositivos de lógica
programable, diseño digital, FPGA, CPLD.
ABSTRACT
This paper is about the implementation of a digital thermometer in the +2°C to
+150°C range using the LM35 temperature sensor whose analogue voltage
output is digitized by means of the ADC0804 analogue-to-digital converter,
processed by a Field-Programmable Gate Array (FPGA) XC3S200 on aSpartan-3 board and finally displayed on its four-character seven-segment
display.
KEYWORDS: Digital electronics, VHDL, programmable logic device, digital
design, FPGA, CPLD.

1. INTRODUCCIÓN
En la actualidad se está presenciando una gran revolución
en el área del diseño digital que traerá grandes
consecuencias en la forma como se diseñan, desarrollan y
comercializan dispositivoselectrónicos de consumo, de
comunicaciones, militares, equipos médicos
e
industriales entre otros.
Tal revolución fue iniciada por los dispositivos lógicos
programables (Programmable Logic Devices o PLDs)
que permiten agilizar, mejorar y simplificar el proceso de
diseño de hardware.
Los PLDs pueden ser agrupados en categorías de acuerdo
a su escala de integración en Arreglos Lógicos Genéricos(GALs), Lógica de Arreglos Programables (PALs),
pasando por los Dispositivos de Lógica Programable
Simples (SPLDs) y Dispositivos de Lógica Programable
Complejos (CPLDs) hasta llegar a los Arreglos de
Compuertas Programables en Campo (FPGAs) que tienen
el más alto desempeño y la más alta escala de
integración, lo que permite la implementación de diseños
de alta complejidad. Es por esta últimarazón que en el
diseño del termómetro digital aquí implementado, se
eligió la FPGA XC3S200 que viene incorporada en el
módulo de desarrollo Spartan-3 que además incluye
displays de siete segmentos, pulsadores, interruptores,
Fecha de Recepción: 09 Febrero de 2007
Fecha de Aceptación: 17 Mayo de 2007

JUAN
CARLOS
OLARTE
CORTÉS
Tecnólogo Eléctrico, Economista y
Magíster
enAdministración
Económica y Financiera
jcolartec@utp.edu.co
GUILLERMO
ROBERTO
SOLARTE MARTINEZ
Ingeniero de Sistemas
Profesor Auxiliar
Universidad Tecnológica
de
Pereira.
roberto@utp.edu.co
JULIO CESAR JARAMILLO R.
Ingeniero Electricista
Universidad Tecnológica de Pereira
Ms.C en Telecomunicaciones
South Bank University, Londres
jaramijc@utp.edu.co

comunicación serial y puertos digitalesde entrada y de
salida, facilitando la realización de prototipos.
Se mostrarán en este artículo las estructuras básicas del
leguaje VHDL que servirán para la descripción de la
sección digital del termómetro en la FPGA. También se
mostrará el conversor análogo-digital ADC0804 que es la
interface entre la señal análoga suministrada por el sensor
de temperatura LM35 y el segmento digital deeste
proyecto.
Finalmente se hará una comparación entre dos posibles
formas de implementación del termómetro digital
llamadas arquitectura1 y arquitectura2. La primera de
ellas concibiendo el diseño como una sola unidad
utilizando descripción comportamental, mientras que en
la segunda se utilizará una filosofía estructural pero
conservando un estilo comportamental.
2. DESCRIPCIÓN DEL...