【正文】 簡易數(shù)字電壓表的設(shè)計 中 文 摘 要伴隨著集成電路(IC)技術(shù)的發(fā)展，電子設(shè)計自動化(EDA)逐漸成為重要的設(shè)計手段，己經(jīng)廣泛應(yīng)用于模擬與數(shù)子電路系統(tǒng)等許多領(lǐng)域。數(shù)字電壓表簡稱DVM，是一種用數(shù)字顯示的電壓測量儀表。其基本原理是采用數(shù)字化測量技術(shù)，對直流電壓進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換成不連續(xù)、離散的數(shù)字形式并加以顯示。系統(tǒng)主要分為如下幾個模塊：作為電壓采集端口的模數(shù)轉(zhuǎn)換單元、數(shù)據(jù)處理單元、以及電壓值顯示單元。其中利用ADC0809作為模數(shù)轉(zhuǎn)換器，F(xiàn)PGA作為數(shù)據(jù)處理的核心器件，用LED數(shù)碼管進(jìn)行電壓值的顯示。本次所設(shè)計的電壓表的測量范圍是0～5V。此電壓表的設(shè)計特點為：通過軟件編程下載到硬件實現(xiàn),設(shè)計周期短,開發(fā)效率高。關(guān)鍵字：FPGA；A/D；VHDL；電子設(shè)計自動化(EDA)；數(shù)字電壓表IDesign of the Summary Digital Voltmeter ABSTRACT With the development of integrated circuit(IC) technology, Electronic Design Automation(EDA) technology has bee an important design method of analog and digital circuit system Voltmeter,short for DVM,is used to measure voltage with digital basic principle is to use the digital measurement techniques to convert the DC voltage into discontinuous,discrete digital form and display system can be mainly divide into the following several modules:voltage acquisition as port of anologtodigital conversion unit,data processing unit and votage display ADC0809 is used as AD converter ,FPGA as the core of data processing devices,LED digital tube is to display voltage value. This system’s range is 0v to +5v and precision is features of this electric voltage watch are :Pass the software program to download the hardware o realize , design the period is short ,development the efficiency is high. KEY WORD: FPGA；A/D；VHDL；Electronic Design Automation (EDA )；Digital voltage 目錄第一章 緒論 1 課題的研究背景及意義 1 課題任務(wù)、目標(biāo)及方法 1 論文內(nèi)容和結(jié)構(gòu) 2第二章 基礎(chǔ)知識介紹 3 A/D轉(zhuǎn)換器簡介 3 ADC0809A/D轉(zhuǎn)換器 3 ADC0809結(jié)構(gòu) 3 ADC0809主要特性 4 ADC0809時序圖 4 FPGA知識介紹 5 VHDL硬件描述語言 6 Quartus II開發(fā)平臺簡介 7第三章 系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn) 8 8 FPGA功能模塊的設(shè)計 8 轉(zhuǎn)換控制模塊 9 轉(zhuǎn)換模塊的工作原理 9 轉(zhuǎn)換模塊元件例化 11 轉(zhuǎn)換控制模塊仿真 12 數(shù)據(jù)處理模塊 12 數(shù)據(jù)處理模塊的工作原理 12 轉(zhuǎn)換模塊的元件例 13 數(shù)據(jù)處理模塊仿真 14 顯示模塊 14 顯示模塊的工作原理 14 轉(zhuǎn)換模塊的元件例 14 掃描顯示模塊仿真 15 頂層文件設(shè)計 15 頂層文件的設(shè)計流程 15 總體例化的仿真 16 17第四章 硬件測試及說明 18 康芯實驗箱簡介 18 實驗電路模式5（）介紹 18 引腳鎖定 19 引腳鎖定方法 19 引腳鎖定步驟 19 配置文件下載 20 21第五章 結(jié)論 23參考文獻(xiàn) 24致 謝 25附 錄 26附錄一：VHDL源程序代碼 26附錄二： 32IV第一章 緒論 隨著信息技術(shù)獲得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，信息技術(shù)滲透了我們生活的幾乎全部領(lǐng)域，改變著人類的生存狀態(tài)和思維模式。而我們的課題所涉及的電子設(shè)計自動化（EDA）技術(shù)就是在這種時代背景下產(chǎn)生的，并影響巨大。FPGA是新型的可編程邏輯器件，與傳統(tǒng) ASIC 相比，具有設(shè)計制造成本低、設(shè)計開發(fā)周期短、開發(fā)工具先進(jìn)等優(yōu)點，特別適合于小批量生產(chǎn)和產(chǎn)品的樣品開發(fā)。采用 FPGA 進(jìn)行產(chǎn)品開發(fā)，可以靈活地進(jìn)行模塊配置，大大縮短了開發(fā)周期，也有利于數(shù)字電壓表向小型化、集成化的方向發(fā)展[1]。 課題的研究背景及意義目前電子技術(shù)的發(fā)展主要體現(xiàn)在EDA領(lǐng)域，數(shù)字系統(tǒng)的設(shè)計正朝著速度快、容量大、體積小、重量輕的方向發(fā)展。EDA技術(shù)發(fā)展迅猛，完全可以用日新月異來描述。EDA技術(shù)的應(yīng)用廣泛，現(xiàn)在已涉及到各行各業(yè)。數(shù)字電壓表是一種用數(shù)字顯示的電壓測量儀表，由于數(shù)字電壓表具有讀數(shù)準(zhǔn)確方便、精度高、誤差小、靈敏度高和分辨率高、測量速度快等特點而備受青睞?；跀?shù)字電壓表的廣泛應(yīng)用，對數(shù)字電壓表設(shè)計的研究就顯得非常有意義。 課題任務(wù)、目標(biāo)及方法本課題主要研究數(shù)字電壓表的一般設(shè)計原理,并結(jié)合可編程邏輯器件（FPGA）設(shè)計了一種方便、實用的數(shù)字電壓表。 論文從研究數(shù)據(jù)采集的理論出發(fā)，提出一種由8位串行A／D轉(zhuǎn)換芯片、高性能FPGA和PCI總線接口組成的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)方案，并通過系統(tǒng)仿真驗證了系統(tǒng)的可行性。該系統(tǒng)利用A/D器件對信號進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，利用FPGA設(shè)計內(nèi)部模塊和時鐘信號來進(jìn)行電路控制及實現(xiàn)數(shù)據(jù)緩存、數(shù)據(jù)傳遞等功能，最后通過控制器設(shè)計的數(shù)碼管控制模塊控制三個數(shù)碼管顯示處理過后的數(shù)據(jù)，就實現(xiàn)了將外部電壓值顯示在數(shù)碼管上的功能，這樣就實現(xiàn)了電子電壓表的功能。系統(tǒng)主要分為如下幾個模塊：作為電壓采集端口的模數(shù)轉(zhuǎn)換單元、數(shù)據(jù)處理單元、以及電壓值顯示單元。其中利用ADC0809模數(shù)轉(zhuǎn)換器，F(xiàn)PGA作為數(shù)據(jù)處理的核心器件，用LED數(shù)碼管進(jìn)行電壓值的顯示。FPGA作為采集系統(tǒng)的核心部件，完成了內(nèi)部數(shù)字電路設(shè)計，使系統(tǒng)具有很高的可適應(yīng)性、可擴(kuò)展性和可調(diào)試性。本次設(shè)計選擇目標(biāo)芯片為EP1C6Q240C8。 論文內(nèi)容和結(jié)構(gòu)本論文主要研究基于FPGA的數(shù)字電壓表設(shè)計，論文的主要內(nèi)容是：(1)數(shù)字電壓表基本理論研究；(2)提出了基于FPGA的數(shù)字電壓表系統(tǒng)軟件設(shè)計方案；(3)對系統(tǒng)進(jìn)行仿真并給出仿真結(jié)果。(4)對系統(tǒng)進(jìn)行硬件測試。本文共分五章，第一章 緒論中概述了課題研究的背景，以及課題任務(wù)、目標(biāo)及方法，并對課題特色和創(chuàng)新之處給予了概括；第二章