FPGA实现DS18B20温度监测系统设计与Verilog实现

1. FPGA温度监测系统概述

这个基于EGO1开发板的温度监测系统，通过DS18B20数字温度传感器采集环境温度，在数码管上实时显示当前温度值，并支持用户通过按键设置报警阈值。当温度超过设定阈值时，系统会触发LED报警提示。整个系统采用Verilog HDL语言实现，完全运行在FPGA硬件上。

提示：DS18B20是一款常用的单总线数字温度传感器，具有±0.5℃的精度，测量范围-55℃~+125℃，非常适合嵌入式系统使用。

系统主要功能特点：

• 实时温度显示：4位数码管显示当前温度，精度0.5℃
• 阈值设置：可通过按键调整报警阈值，步长0.5℃
• 双模式显示：每3秒自动切换显示当前温度和设定阈值
• 超温报警：温度超过阈值时，LED指示灯闪烁报警
• 低功耗设计：完全硬件实现，无需处理器参与

2. 系统架构与模块设计

2.1 顶层模块设计

系统采用模块化设计，顶层模块temperature_alarm_top负责连接各功能模块：

verilog复制module temperature_alarm_top(
    input         clk,          // 100MHz系统时钟
    input         rst_n,        // 低电平复位
    input         key_add,      // 阈值加按键
    input         key_sub,      // 阈值减按键
    inout         ds18b20_dq,   // DS18B20数据线
    output [7:0]  seg_data,     // 数码管段选
    output [3:0]  seg_en,       // 数码管位选
    output        alarm_led,    // 报警LED
    output        alarm_beep    // 蜂鸣器(EGO1未使用)
);

顶层模块实例化了5个子模块：

1. key_control：按键消抖处理
2. ds18b20：温度传感器驱动
3. core_control：核心控制逻辑
4. seg_display：数码管显示
5. alarm_module：报警输出控制

2.2 关键信号说明