【正文】 擬操作。實(shí)現(xiàn)：這個(gè)功能包括了翻譯、映射、布局布線等幾部分，還具備了時(shí)序分天津科技大學(xué) 2022 屆本科生畢業(yè)論文6析、管腳指定以及增量設(shè)計(jì)等高級(jí)功能。ISE 的功能主要分為設(shè)計(jì)輸入、綜合、仿真、實(shí)現(xiàn)和下載幾個(gè)部分，涵蓋了 FPGA 開發(fā)的全過程，從功能上講，其工作流程不需借助任何的第三方 EDA 軟件。Foundation Series ISE 界面清晰、簡(jiǎn)單且易操作，再加上 XILINX 的 FPGA 芯片在市場(chǎng)上占有很大的市場(chǎng)，因此成為市場(chǎng)上最通用的 FPGA 工具軟件也理所當(dāng)然。如今，智能化儀表發(fā)展的非常迅猛，在智能儀表中尤其以微處理式電壓表所占的百分比最多 [4]。在 60 年代的末期，電子技術(shù)和工藝結(jié)構(gòu)的發(fā)展都有了標(biāo)志性的成就，此時(shí)計(jì)算機(jī)技術(shù)與大規(guī)模的集成電路(LSI)相結(jié)合的產(chǎn)物微處理器也應(yīng)運(yùn)而生。從 50 到 60 年代的中期，電壓表通過運(yùn)用各種原理來(lái)實(shí)現(xiàn)模擬量與數(shù)字量之間的變換，就是通過將模擬量轉(zhuǎn)化成數(shù)字量來(lái)實(shí)現(xiàn)測(cè)量?jī)x表的數(shù)字化。 1952 年，美國(guó)的 NLS 公司第一個(gè)發(fā)明了四位的數(shù)字電壓表，從以前到現(xiàn)在的的幾十年中一直在進(jìn)行不斷的革新與改進(jìn)使其功能日趨完善。 國(guó)內(nèi)外研究概況及應(yīng)用前景科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展為測(cè)量?jī)x表、儀器的出現(xiàn)提供了可能性，并且為此提供了新的原理和新的技術(shù)支持，新型的元、器體也應(yīng)運(yùn)而生，與此同時(shí)對(duì)測(cè)量?jī)x表的要求有了更高更新的要求。這個(gè)系統(tǒng)可以對(duì)脈寬為 110 和 3GHz 的瞬態(tài)信號(hào)進(jìn)行測(cè)量和計(jì)數(shù)。由于在單片機(jī)系統(tǒng)中必須使用許多獨(dú)立元件連接成整體的外圍電路，這就使得整個(gè)系統(tǒng)變得復(fù)雜度高，抗干擾能力差，可靠性較低，而且功耗高。智能化的數(shù)字儀器的普及也是未來(lái)發(fā)展的必然方向，它們將不僅能將測(cè)量準(zhǔn)確度提高，而且能完善電測(cè)量技術(shù)的自動(dòng)化程序，以此為基礎(chǔ)可以對(duì)各種通用數(shù)字儀表、專用數(shù)字儀表及各種非電量的數(shù)字化儀表(如：溫度計(jì)、濕度計(jì)、酸度計(jì)、重量、厚度儀等)，幾乎覆蓋了電子電工測(cè)量、工業(yè)測(cè)量、自動(dòng)化儀表等各個(gè)領(lǐng)域 [18]。因?yàn)槠溆布到y(tǒng)的功能是基于軟件編程實(shí)現(xiàn)的，所以其靈活度高可在不改變?cè)须娐返幕A(chǔ)上實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的升級(jí) [14]。當(dāng)下，傳統(tǒng)的指針式電壓表的市場(chǎng)已經(jīng)被數(shù)字電壓表所取代，由于傳統(tǒng)的模擬指針式電壓表具有功能單一，精度低，讀數(shù)不便利以及易出錯(cuò)等缺點(diǎn) [7]。dispay module realiazed the producing of the part code. The voltmeter requires the ability to display the measured voltage value in three sevensegment digital tube, retaining two significant figures after the decimal point. The software of the design is Xilinx pany’s EDA development environment and using the VHDL language to write the function of the voltmeter’s each module and the program to the the FPGA board to verify the result.Key words：VHDL；volmeter ；FPGA ；A/D；Xilinx；22目 錄 (目錄頁(yè)空著，我統(tǒng)一調(diào)整)1 緒 論 ......................................................................................................................1 數(shù)字電壓表的研究背景 ......................................................................................1 數(shù)字電壓表的的研究意義 ..................................................................................1 國(guó)內(nèi)外研究概況及應(yīng)用前景 ..............................................................................22 系統(tǒng)的軟件開發(fā)環(huán)境 ..............................................................................................4 XILINX 公司的 ISE 工具軟件 ............................................................................4 軟件界面 .......................................................................................................4 設(shè)計(jì)流程 .......................................................................................................5 波形仿真流程 ...............................................................................................6 硬件描述語(yǔ)言 VHDL..........................................................................................7 VHDL 語(yǔ)言簡(jiǎn)介 ............................................................................................7 VHDL 語(yǔ)言的特點(diǎn)優(yōu)勢(shì) ................................................................................8 設(shè)計(jì)中用到的語(yǔ)言結(jié)構(gòu) ...............................................................................83 系統(tǒng)的硬件組成 ....................................................................................................13 EDA 技術(shù)概述 .................................................................................................13 現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列 FPGA...............................................................................15 SEEDXDTKV4 實(shí)驗(yàn)平臺(tái) .............................................................................19 Vritex4 系列器件結(jié)構(gòu)和特性 ...................................................................19 CPLD 功能模塊 ...........................................................................................20 數(shù)碼管 .........................................................................................................20 ADTLV571 模塊 .........................................................................................214 數(shù)字電壓表的設(shè)計(jì) ................................................................................................24 系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)方案 ........................................................................................24 模數(shù)轉(zhuǎn)換控制模塊 ............................................................................................24 數(shù)字電壓轉(zhuǎn) BCD 模塊 ......................................................................................25 數(shù)碼管顯示模塊 ................................................................................................27 管腳約束文件 ....................................................................................................285 數(shù)字電壓表的實(shí)現(xiàn) ................................................................................................306 結(jié) 論 ....................................................................................................................33參考文獻(xiàn) ......................................................................................................................34致 謝 ..........................................................................................................................35附 錄 ..........................................................................................................................36天津科技大學(xué) 2022 屆本科生畢業(yè)論文11 緒 論 數(shù)字電壓表的研究背景在 20 世紀(jì) 50 年代數(shù)字電壓表開始出現(xiàn)在生活和研究的各個(gè)方面，它在 60年代得到了發(fā)展和完善。顯示部分要求在三個(gè)七段數(shù)碼管上顯示電壓值，要求保留小數(shù)點(diǎn)后兩位數(shù)字。本設(shè)計(jì)研究的電壓表主要的設(shè)計(jì)核心是 Xilinx 公司的 Vritex4 FPGA 器件，主要分為下面幾部分：數(shù)據(jù)處理模塊實(shí)現(xiàn) TVL571 數(shù)字量對(duì)應(yīng) BCD 碼的變換和處理；顯示控制模塊實(shí)現(xiàn) LED 段碼的產(chǎn)生。s Vritex4FPGA voltmeter mainly divided into the following sections: data processing module is mainly depend on the TLV571 and based on this AD realizing the transforming BCD between digital measurement。所以，電子計(jì)算機(jī)的發(fā)展為數(shù)字化測(cè)量?jī)x器的出現(xiàn)與發(fā)展提供了前提條件；同時(shí)，在如今低能耗、高效率的發(fā)展要求之下，完善陳舊的結(jié)構(gòu)成為了測(cè)量?jī)x器的發(fā)展趨勢(shì)，這也進(jìn)一步的推進(jìn)了數(shù)字測(cè)量?jī)x器的發(fā)展，同時(shí)，它也是機(jī)械化儀表向智能化儀表發(fā)展的必經(jīng)之路 [2]。且邏輯單元控制靈活度高、范圍大、集成度高，可以盡可能的使大規(guī)模電路和超大規(guī)模電路高精度的集成在芯片上，實(shí)現(xiàn)芯片的高效率、低功耗。 數(shù)字電壓表的的研究意義隨著現(xiàn)代化電子技術(shù)數(shù)據(jù)化進(jìn)程的不斷推進(jìn)，數(shù)字電壓表的功能越來(lái)越強(qiáng)，種類越來(lái)越多，其使用范圍也在不斷的拓進(jìn)。這種基于單片機(jī)的設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)是單片機(jī)技術(shù)成熟度高、設(shè)計(jì)成本也較低、編程靈活度高、運(yùn)算功能性較強(qiáng)，能較準(zhǔn)確地測(cè)量輸入電壓。用 VHDL 語(yǔ)言編程?；贔PGA 的數(shù)字電壓表的設(shè)計(jì)其硬件功能完全由軟件編程實(shí)現(xiàn)，修改調(diào)試方便，在不改變?cè)须娐返幕A(chǔ)上便可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)升級(jí)，克服了用單片機(jī)設(shè)計(jì)系統(tǒng)的缺點(diǎn) [17]。這是一種新式的測(cè)量工具，這種工具通過將計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子技術(shù)以及自動(dòng)化技術(shù)的研究成果與精密電測(cè)量技術(shù)密切的結(jié)合在一起而成為儀表、儀器領(lǐng)域