【正文】 圖 31 ADC。 （ 1） ADC0804 控制信號(hào)時(shí)序仿真。動(dòng)態(tài)掃描現(xiàn)象的流程圖如圖 35所示，在 100Hz 時(shí)鐘信號(hào)的作用下，當(dāng)掃面信號(hào) scan=00 0 100 時(shí)，分別將個(gè) 位、十位、百位數(shù)據(jù)送給 hexd,再根據(jù) hexd 的具體取值將對(duì)應(yīng)的段碼送 LED 數(shù)碼管，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的顯示。e n d開 始YYYNNNYYNNYN 圖 27 BCD 碼處理程序流程圖 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 數(shù)字電壓表 17 顯示模塊的設(shè)計(jì) 本模塊的任務(wù)是把數(shù)據(jù)處理模塊處理得到的 BCD 碼轉(zhuǎn)換成能被數(shù)碼管識(shí)別的段碼。D a t a _ s u m ( 1 1 d o w n t o 8 ) ” 1 0 0 1 ”V o l t a g e ( 1 1 d o w n t o 8 ) = d a t a _ s u m ( 1 1 d o w n t o 8 ) + ” 0 1 1 0 ” 。V o l t a g e ( 7 d o w n t o 4 ) = d a t a _ s u m ( 7 d o w n t o 4 ) 。D a t a _ s u m ( 7 d o w n t o 4 ) ” 1 0 0 1 ”V o l t a g e ( 7 d o w n t o 4 ) = d a t a _ s u m ( 7 d o w n t o 4 ) + ” 0 1 1 0 ” 。V o l t a g e ( 7 d o w n t o 4 ) = d a t a _ s u m ( 7 d o w n t o 4 ) + 1 。D a t a _ s u m ( 1 1 d o w n t o 8 ) = ” 1 0 0 1 ”V o l t a g e ( 1 1 d o w n t o 8 ) = d a t a _ s u m ( 1 1 d o w n t o 8 ) + ” 0 1 1 0 ” + 1 。 D a t a _ s u m ( 3 d o w n t o 0 ) ” 1 0 0 1 ”V o l t a g e ( 3 d o w n t o 0 ) = d a t a _ s u m ( 3 d o w n t o 0 ) + ” 0 1 1 0 ” 。程序設(shè)計(jì)時(shí)可從低 四位到高四位進(jìn)行調(diào)整 。 由表 21 和圖 24 可知，由于每個(gè)電壓值的 BCD 碼占用了 2 個(gè)字節(jié)，所以高四位電壓值的地址 address_h 應(yīng)為轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的高四位乘以 2，低四位電壓值的地址 address_l 應(yīng)為轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的低四位乘以 2，再加上偏移量 20H。 U2:lpm_rom0 port map(address=address_h,clock=qclk,q=data_h(15 downto 8))。 若轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的高四位和低四位對(duì)應(yīng)的電壓值的 BCD 碼分別用 data_h 和 data_l 表示，則其值可以通過(guò)如下的元件例化獲得： U0:lpm_rom0 port map(address=address_l,clock=qclk,q=data_l(15 downto 8))。 q :out std_logic_vector(7downto 0) )。本設(shè)計(jì)生成的 ROM 模塊的外部端口如下： ponent lpm_rom0 port ( address:in std_logic_vector(5 downto 0)。若數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)采用表 21所示的存儲(chǔ)方式，低端地址 00H～ 1F 存儲(chǔ)高四位對(duì)應(yīng)的電壓值，高端地址 20H～ 3F 低四位對(duì)應(yīng)的電壓值，且每個(gè)電壓值占用 2個(gè)字節(jié)，以 BCD 碼的形式存儲(chǔ)，則 ROM 中得初始化數(shù)據(jù)如圖 26所示。 U2:divide1 port map (denom=” 000001010” ,numer=remain_value,quotient=data2,remain=data1)。 商 remain:out std_logic_vector(8 downto 0) 余數(shù) )； end ponent。 除數(shù) numer:in std_logic_vector(8 downto 0)。由于 5V 參考電源下的被測(cè)電壓應(yīng)小于 5V，以最大 5V 為例，顯示對(duì)數(shù)據(jù)的各 7位應(yīng)由 500 對(duì) 10 取模獲得，而 500 需要用 9 位二進(jìn)制數(shù)表示，所以應(yīng)生成一個(gè)被除數(shù)和除數(shù)均為 9 位的除法元件，在 VHDL 程序中采用元件例化的方法調(diào)用該除法元件即可。除法運(yùn)算可以采用調(diào)用宏函數(shù)的方法生成。 數(shù)據(jù)處理模塊的設(shè)計(jì) 計(jì)算法進(jìn)行數(shù)據(jù)處理模塊的設(shè)計(jì) 根據(jù)前述的設(shè)計(jì)原理可知，計(jì)算法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理需要用到無(wú)符號(hào)數(shù)乘法和除法，因此在 VHDL 程序設(shè)計(jì)中需要調(diào)用 std_logic_arith 庫(kù)以及 std_logic_unsigned 庫(kù)。data=dati。rd=’ 1’ 。 s2 狀態(tài) ,讀取轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù) 請(qǐng)求 when s3=cs=’ 1’ 。rd=’ 0’ 。 when s2=cs=’ 0’ 。 else sta=s1。rd=’ 1’ 。s0 狀態(tài)，啟動(dòng) ADC0804 when s1=cs=’ 1’ 。rd=’ 1’ 。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 數(shù)字電壓表 14 case sta is when s0=cs=’ 0’ 。 （ 4） 讀取數(shù)據(jù)線 DB0～ DB7 上的數(shù)據(jù)，置 CS/=WR/=RD/=1。 程序設(shè)計(jì)中用 int、 qint 表示 INTR/。采用狀態(tài)機(jī)的設(shè)計(jì)思路，分 4 個(gè)狀態(tài)完成模數(shù)轉(zhuǎn)換的操作： （ 1） 置 CS/=WR/=0,RD/=1,啟動(dòng) ADC0804 進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換操作。如果采用計(jì)算法實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)處理， FPGA 設(shè)計(jì)中需采用乘法、除法電路才能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)處理。如 果采用查表法實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)處理， FPGA 設(shè)計(jì)中需采用存儲(chǔ)器電路、BCD 碼轉(zhuǎn)換電路等。 0110 ＋ 1000 6 1110 大于 1001 ＋ 8 ＋ 0110 加 0110 修正 14 0001 0100 （ 14） d 的 BCD 碼 圖 25 BCD 碼運(yùn)算示例 例如：從 AD0804 上取得的數(shù)據(jù)為“ 11011110”，高四位 1101 對(duì)應(yīng) 的電壓值為 ,其對(duì)應(yīng)的 BCD 編碼為“ 0100 0001 0110”，低四位 1110 對(duì)應(yīng)的電壓值為 ,其對(duì)應(yīng)的BCD 編碼為“ 0000 0010 1000”。為了實(shí)現(xiàn)十進(jìn)制數(shù)運(yùn)算，必須了解 BCD 碼的原理。 表 2 1 A D C 0 8 0 4 轉(zhuǎn) 換 數(shù) 據(jù) 與 實(shí) 際 電 壓 值 對(duì) 應(yīng) 關(guān) 系 地 址 高 四 位 高 四 位 高 四 位 地 址 低 四 位 低 四 位 低 四 位字 節(jié) 電 壓 值 B C D 碼 字 節(jié) 電 壓 值 B C D 碼 0 0 H 0 0 0 0 0 . 0 0 0 0 0 0 H 2 0 H 0 0 0 0 0 . 0 0 0 0 0 0 H0 2 H 0 0 0 1 0 . 0 3 0 0 3 2 H 2 2 H 0 0 0 1 0 . 0 2 0 0 0 2 H0 4 H 0 0 1 0 0 . 6 4 0 0 6 4 H 2 4 H 0 0 1 0 0 . 0 4 0 0 0 4 H0 6 H 0 0 1 1 0 . 9 6 0 0 9 6 H 2 6 H 0 0 1 1 0 . 0 6 0 0 0 6 H0 8 H 0 1 0 0 1 . 2 8 0 1 2 8 H 2 8 H 0 1 0 0 0 . 0 8 0 0 0 8 H0 A H 0 1 0 1 1 . 6 0 0 1 6 0 H 2 A H 0 1 0 1 0 . 1 0 0 0 1 0 H0 C H 0 1 1 0 1 . 9 2 0 1 9 2 H 2 C H 0 1 1 0 0 . 1 2 0 0 1 2 H0 E H 0 1 1 1 2 . 2 4 0 2 2 4 H 2 E H 0 1 1 1 0 . 1 4 0 0 1 4 H1 0 H 1 0 0 0 2 . 5 6 0 2 5 6 H 3 0 H 1 0 0 0 0 . 1 6 0 0 1 6 H1 2 H 1 0 0 1 2 . 8 8 0 2 8 8 H 3 2 H 1 0 0 1 0 . 1 8 0 0 1 8 H1 4 H 1 0 1 0 3 . 2 0 0 3 2 0 H 3 4 H 1 0 1 0 0 . 2 0 0 0 2 0 H1 6 H 1 0 1 1 3 . 5 2 0 3 5 2 H 3 6 H 1 0 1 1 0 . 2 2 0 0 2 2 H1 8 H 1 1 0 0 3 . 8 4 0 3 8 4 H 3 8 H 1 1 0 0 0 . 2 4 0 0 2 4 H1 A H 1 1 0 1 4 . 1 6 0 4 1 6 H 3 A H 1 1 0 1 0 . 2 6 0 0 2 6 H1 C H 1 1 1 0 4 . 4 8 0 4 4 8 H 3 C H 1 1 1 0 0 . 2 8 0 0 2 8 H1 E H 1 1 1 1 4 . 8 0 0 4 8 0 H 3 E H 1 1 1 1 0 . 3 0 0 0 3 0 H （ 1） 查表法的設(shè)計(jì)思路如下：由表 21的對(duì)應(yīng)關(guān)系，編一個(gè)查表程序，表內(nèi)預(yù)先存放電畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 數(shù)字電壓表 13 壓值對(duì)應(yīng)的 BCD 碼，在進(jìn)行十進(jìn)制數(shù)相加即可得最終電壓值的 BCD 碼。 轉(zhuǎn) 換 控制 模 塊數(shù)據(jù)數(shù) 據(jù) 轉(zhuǎn)換 模 塊數(shù)據(jù)譯 碼 模 塊段 數(shù)據(jù)位 選數(shù) 據(jù) 輸 入c sw rr di n t r 圖 23 電路設(shè)計(jì)原理框圖 本設(shè)計(jì)采用 5V 參考電壓，測(cè)量范圍為 0～ 5V，由于模數(shù)轉(zhuǎn)換器件 ADC0804 的數(shù)字輸出為8位，則電壓的最小分辨率為 ,也就是說(shuō)若轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)為 00H，則對(duì)應(yīng)的電壓值為 0V，轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)為 01H，則對(duì)應(yīng)的電壓值為 ,以此類推，若將轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)以一定的規(guī)則從小到大存放，則可得轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)與實(shí)際電壓值，以及數(shù)據(jù)存放地址間的對(duì)應(yīng)關(guān)系見表 21。同時(shí)，把讀取的 8 位二進(jìn)制數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成便于輸出的 3 位 LED 斷碼送給 LED 數(shù)碼管顯示。如 CS/、讀輸入信號(hào) RD/同時(shí)為低電平，則數(shù)據(jù)鎖存器三態(tài)門打開，數(shù)字信號(hào)送出至輸出端 D7～ D0， RD/高電平到來(lái)后數(shù)據(jù)鎖存器三態(tài)門回到高阻狀態(tài)，如圖 23（ b）所示。 ADC0804 的工作時(shí)序如圖 23 所示，當(dāng)片選信號(hào)