基于fpga的数字电压表的设计

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1、基于FPGA的数字电压表的设计摘要电子设计自动化(electronicdesignautomation,EDA)是近几年迅速发展起来的将计算机软件、硬件、微电子技术交叉运用的现代电子设计技术。其中EDA设计语言中的VHDL语言是一种快速的电路设计工具，功能涵盖了电路描述、电路综合、电路仿真等三大电路设计内容。本电压表的电路设计正是用VHDL语言完成的。此次设计主要应用的软件是美国ALTERA公司自行设计的一种QuartusⅡ。本次所设计的电压表的测量范围是0～5V，精度为0.01V。此电压表的设

2、计特点为：通过软件编程下载到硬件实现,设计周期短,开发效率高。关键词：电子设计自动化(EDA)；FPGA；VHDL；A/D采集；数字电压表DesignofDitalVoltmeterBasedonFPGAAbstractThedesignofdigitalsystemisbecomingfaster,bulkier,smallerandlighterthanbefore.Electronicdesignautomationisinthelastfewyearsquicklydevelop,itm

3、akesuseofsoftware,hardware,micro-electronicstechnologytoformacourseofelectronicdesign.Amongthem,theVHDLlanguageofEDAisakindoftooloffastcircuitdesign,thefunctioncoveredthecircuitdescribe,thecircuitsynthesize,thecircuitimitatethetrueetc.Thecircuitofthe

4、designthatuseVHDLlanguagetocomplete.ThethistimedesignisprimarilytheappliedsoftwareisQuartusⅡwhichismadebytheUnitedStatesALTERAcompany.Thissystem’srangeis-5vto+5vandprecisionis0.01v.Characteristicsofthiselectricvoltagewatchis:Passthesoftwareprogramtod

5、ownloadthehardwareorealize,designtheperiodisshort,developmenttheefficiencyishigh.Keywords:ElectronicDesignAutomation(EDA);FPGA;VHDL;A/DAcquisitiondigitalvoltage14目录第一章绪论11.1研究目的及意义11.2本课题国内外研究概况、应用前景1第二章硬件电路设计32.1ADC0809模块32.1.1A/D转换器的主要技术指标32.1.2ADC

6、0809工作原理42.1.3.工作时序5第三章FPGA功能模块的设计63.2控制转换模块63.3数据处理模块83.4扫描、显示模块9第四章总结1414基于FPGA的数字电压表的设计绪论第一章绪论1.1研究目的及意义数字电压表（DigitalVoltmeter）简称DVM，是大学物理教学和实验中的重要仪表，其数字化是指将连续的模拟电压量转换成不连续、离散的数字量并加以显示。传统的实验用模拟电压表功能单一、精度低、体积大，且存在读数时的视差，长时间连续使用易引起视觉疲劳，使用中存在诸多不便。而目前数

7、字万用表的内部核心多是模／数转换器，其精度很大程度上限制了整个表的准确度，可靠性较差。传统的数字电压表设汁通常以大规模ASIC(专用集成电路)为核心器件，并辅以少量中规模集成电路及显示器件构成。ASIC完成从模拟量的输入到数字量的输出，是数字电压表的心脏。这种电压表的设计简单、精确度高，但是这种设计方法由于采用了ASIC器件使得它欠缺灵活性，其系统功能固定，难以更新扩展。后来发展起来的用微处理器(单片机)控制通用A/D转换器件的数字电压表的设计的灵活性明显提高，系统功能的扩展变得简单，但是由于微

8、处理器的引脚数量有限，其控制转换速度和灵活性还是不能满足日益发展的电子工业的需求。而应用EDA(电子设汁自动化)技术及FPGA(现场可编程门阵列)，其集成度高、速度快、性能十分可靠、用户可自由编程且编程语言通俗易懂、系统功能扩展非常方便。采用FPGA芯片控制通用A/D转换器可使速度、灵活性大大优于由微处理器和通用A/D转换器构成的数字电压表。本文采用8位A／D转换器ADC0809对模拟电压采样，以一片高性能FPGA芯片为控制核心，以软件实现了诸多硬件功能，对电压信号的转换结果进行准确实时的运算处