基于fpga數(shù)字電壓表的設(shè)計(jì)

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1、.湖南科技學(xué)院課程設(shè)計(jì)任務(wù)書課題名稱數(shù)字電壓表設(shè)計(jì)系別電子工程系專業(yè)電子科學(xué)與技術(shù)班級(jí)電科1001班學(xué)號(hào)201006003118姓名安啟祥指導(dǎo)老師梁曉琳2012年12月9日...基于FPGA數(shù)字電壓表的設(shè)計(jì)一、前言EDA是電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化（ElectronicDesignAutomation）的縮寫，在20世紀(jì)60年代中期從計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）、計(jì)算機(jī)輔助制造（CAM）、計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試（CAT）和計(jì)算機(jī)輔助工程（CAE）的概念發(fā)展而來(lái)的。EDA技術(shù)就是以計(jì)算機(jī)為工具，設(shè)計(jì)者在EDA軟件平臺(tái)上，用硬

2、件描述語(yǔ)言VHDL完成設(shè)計(jì)文件，然后由計(jì)算機(jī)自動(dòng)地完成邏輯編譯、化簡(jiǎn)、分割、綜合、優(yōu)化、布局、布線和仿真，直至對(duì)于特定目標(biāo)芯片的適配編譯、邏輯映射和編程下載等工作。本電壓表的電路設(shè)計(jì)正是用VHDL語(yǔ)言完成的。此次設(shè)計(jì)采用的是Altera公司的QuartusII7.0軟件。本次設(shè)計(jì)的參考電壓為2.5V,精度為0.01V。此電壓表的設(shè)計(jì)特點(diǎn)為通過(guò)軟件編程下載到硬件實(shí)現(xiàn),設(shè)計(jì)周期短,開發(fā)效率高。二、設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字電壓表，利用8位A/D轉(zhuǎn)換器，將連續(xù)的模擬電信號(hào)轉(zhuǎn)換成離散的數(shù)字電信號(hào)，并加以顯示，要

3、求其量程為0-2.5V，分辨率約為0.01V，三位數(shù)碼管顯示。其中一位為整數(shù)，兩位為小數(shù)能正確顯示小數(shù)點(diǎn)。...三、整體設(shè)計(jì)1.數(shù)字電壓表的基本原理數(shù)字電壓表整體設(shè)計(jì)框圖，如下圖所示，數(shù)字電壓表系統(tǒng)由A/D（TLC549）轉(zhuǎn)換模塊、FPGA控制模塊、數(shù)碼顯示模塊三部分構(gòu)成。FPGA控制模塊控制外部A/D轉(zhuǎn)換器自動(dòng)采樣模擬信號(hào)，通過(guò)A/D芯片轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，再由FPGA控制模塊控制數(shù)碼管動(dòng)態(tài)掃描向外部數(shù)碼管顯示電路輸出數(shù)據(jù)。數(shù)碼顯示TLC549FPGA控制控制A/D轉(zhuǎn)換器負(fù)責(zé)采集模擬電壓，轉(zhuǎn)換成8位數(shù)

4、字信號(hào)送入FPGA轉(zhuǎn)換控制模塊，F(xiàn)PGA轉(zhuǎn)換控制模塊負(fù)責(zé)A/D轉(zhuǎn)換的啟動(dòng)、地址鎖存、輸入通道選擇、數(shù)據(jù)讀取、轉(zhuǎn)換等工作，數(shù)碼顯示模塊負(fù)責(zé)顯示當(dāng)前的電壓值。2.A/D（TLC549）轉(zhuǎn)換模塊TLC549是TI公司生產(chǎn)的一種低價(jià)位、高性能的8位A/D轉(zhuǎn)換器，它以8位開關(guān)電容逐次逼近的方法實(shí)現(xiàn)A/D轉(zhuǎn)換，其轉(zhuǎn)換速度小于...17us，最大轉(zhuǎn)換速率為40000HZ，4MHZ典型內(nèi)部系統(tǒng)時(shí)鐘，電源為3V至6V。它能方便地采用三線串行接口方式與各種微處理器連接，構(gòu)成各種廉價(jià)的測(cè)控應(yīng)用系統(tǒng)。TLC549各引腳功能

5、REF+：正基準(zhǔn)電壓輸入2.5V≤REF+≤Vcc+0.1。REF－：負(fù)基準(zhǔn)電壓輸入端，-0.1V≤REF-≤2.5V。且要求：（REF+）－（REF-）≥1V。VCC：系統(tǒng)電源3V≤Vcc≤6V?！　ND：接地端?！　?CS：芯片選擇輸入端，要求輸入高電平VIN≥2V，輸入低電平VIN≤0.8V。　　DATAOUT：轉(zhuǎn)換結(jié)果數(shù)據(jù)串行輸出端，與TTL電平兼容，輸出時(shí)高位在前，低位在后?！　NALOGIN：模擬信號(hào)輸入端，0≤ANALOGIN≤Vcc，當(dāng)ANALOGIN≥REF+電壓時(shí)，轉(zhuǎn)換結(jié)果為

6、全“1”(0FFH)，ANALOGIN≤REF-電壓時(shí)，轉(zhuǎn)換結(jié)果為全“0”(00H)。　　I/OCLOCK：外接輸入/輸出時(shí)鐘輸入端，同于同步芯片的輸入輸出操作，無(wú)需與芯片內(nèi)部系統(tǒng)時(shí)鐘同步。四、模塊設(shè)計(jì)1、部分設(shè)計(jì)程序TLC549模塊：...moduleTLC549(clk,reset,sdata,cs,dataout,clk_ad);inputclk;inputreset,sdata;output[7:0]dataout;outputclk_ad,cs;reg[7:0]dataout,dataou

7、t_r;regcs;regclk_ad_r,clk_r;reg[7:0]count;reg[2:0]temp;reg[3:0]cnt;regmark;regflag;parameter[2:0]s0=0,s1=1,s2=2;reg[2:0]c_st;//內(nèi)部邏輯功能描述always@(posedgeclk)//分頻電路beginif(count<119)count<=count+1;elsebegincount<=0;clk_r<=~clk_r;endendalways@(posedgeclk)//

8、時(shí)鐘信號(hào)beginclk_ad_r<=~clk_r;endalways@(posedgeclk_rornegedgereset)//狀態(tài)機(jī)beginif(!reset)c_st<=s0;elsecase(c_st)s0:begincs<=1;mark<=0;if(temp==3)begintemp<=0;c_st<=s1;endelsebegintemp<=temp+1;c_st<=s0;endends1:begincs<=0;mark<=1;c_st<=s2;end