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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CAE软件工具,即MAX+PLUSⅡ。本次所设计的电压表的测量范围是0~5V,精度为0.01V。此电压表的设计特点为:通过软
2、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DesignofDitalVoltmeterBasedonFPGAXieXingDu(CollegeofZhangJiajie,JishouUniversity,Jishou,Hunan416000)AbstractThedesignofdigitalsystemisbecomingfaster,bulkier,smallerandlighterthanbefore.Electronicdesignautoma
3、tionisinthelastfewyearsquicklydevelop,itmakesuseofsoftware,hardware,micro-electronicstechnologytoformacourseofelectronicdesign.Amongthem,theVHDLlanguageofEDAisakindoftooloffastcircuitdesign,thefunctioncoveredthecircuitdescribe,thecircuitsynthesize,thecircuitimitatethe
4、trueetc.ThecircuitofthedesignthatuseVHDLlanguagetocomplete.ThethistimedesignisprimarilytheappliedsoftwareisMAXPLUSⅡwhichismadebytheUnitedStatesALTERAcompany.Thissystem’srangeis-5vto+5vandprecisionis0.01v.Characteristicsofthiselectricvoltagewatchis:Passthesoftwareprogr
5、amtodownloadthehardwareorealize,designtheperiodisshort,developmenttheefficiencyishigh.Keywords:ElectronicDesignAutomation(EDA);FPGA;VHDL;A/DAcquisitiondigitalvoltage24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11.3研究的主要内容2第二章相关技术简介32.1EDA技术的简介32.2FPGA的概念与特点32.3VHDL语言概述52.4软
6、件工具MAX+PLUSII的简介6第三章硬件电路设计83.1硬件电路框图83.2ADC0809模块93.2.1A/D转换器的主要技术指标93.2.2ADC0809工作原理93.2.3.工作时序113.3FPGA模块11第四章FPGA功能模块的设计及仿真144.2控制模块144.3数据处理模块154.4扫描、显示模块15第五章总结17参考文献18附录19附录一:总电路图19附录二:程序清单20致谢2424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
7、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A
8、SIC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