基于的數(shù)字電壓表設(shè)計(jì)

1、（優(yōu)選）基于的數(shù)字電壓表設(shè)計(jì)第一頁，共二十三頁。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路數(shù)字電壓表設(shè)計(jì)核心：FPGA設(shè)計(jì)，F(xiàn)PGA負(fù)責(zé)ADC0809的啟動以及轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的讀取，再將讀取的8位二進(jìn)制數(shù)據(jù)進(jìn)行變換，形成便于輸出的3位LED段碼送給LED數(shù)碼管，顯示被測電壓值。FPGA的設(shè)計(jì)主要包括幾個(gè)部分： ADC0809轉(zhuǎn)換控制模塊實(shí)現(xiàn)ADC0809的啟動以及轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的讀取；數(shù)據(jù)處理模塊實(shí)現(xiàn)ADC0809 4位數(shù)字量對應(yīng)BCD碼的變換和處理；顯示控制模塊實(shí)現(xiàn)LED段碼譯碼輸出。第二頁，共二十三頁。ADC0809與FPGA接口電路 ADC0809是CMOS的8位A/D轉(zhuǎn)換器，片內(nèi)有8路模擬開關(guān)，可控制8個(gè)模擬量中的一個(gè)進(jìn)入轉(zhuǎn)換

2、器中。ADC0809的精度是8位，轉(zhuǎn)換時(shí)間約為100s，含鎖存控制的8路開關(guān)，輸出有三態(tài)緩沖控制，單5V電源供電。 第三頁，共二十三頁。FPGA與ADC0809接口電路原理圖 第四頁，共二十三頁。ADC0809與FPGA接口電路設(shè)計(jì)IO_B13、B4、B12、B7、B14、B15、B16、B17接收ADC0809 8位數(shù)數(shù)據(jù)；IO_B10接收ADC0809 轉(zhuǎn)換結(jié)束信號EOC；IO_B21、B20、B19為ADC0809提供8路模擬信號開關(guān)的3位地址選通信號（ADD-AC）；IO_B18為ADC0809提供地址鎖存控制信號ALE：高電平時(shí)把三個(gè)地址信號送入地址鎖存器，并經(jīng)譯碼器得到地址輸出，以

3、選擇相應(yīng)的模擬輸入通道；接下頁第五頁，共二十三頁。IO_B6為ADC0809提供輸出允許控制信號ENABLE：電平由低變高時(shí)，打開輸出鎖存器，將轉(zhuǎn)換結(jié)果的數(shù)字量送到數(shù)據(jù)總線上；IO_B11為ADC0809提供啟動控制信號START：一個(gè)正脈沖過后A/D開始轉(zhuǎn)換；IO_B5為ADC0809提供時(shí)鐘信號信號CLOCK；IN0IN7：8路模擬信號輸入端口；Vref+和Vref-：參考電壓輸入端口；第六頁，共二十三頁。ADC0809 VHDL采樣控制程序設(shè)計(jì)第七頁，共二十三頁。ADC0809的工作時(shí)序圖 第八頁，共二十三頁。START是轉(zhuǎn)換啟動信號，一個(gè)正脈沖過后A/D開始轉(zhuǎn)換；ALE是3位通道選擇地

4、址（ADDC、ADDB、ADDA）信號鎖存信號。當(dāng)模擬量送至某一輸入端（如IN-0或IN-1）等，由3位地址信號選擇，而地址信號由ALE鎖存。EOC是轉(zhuǎn)換情況狀態(tài)信號，當(dāng)啟動轉(zhuǎn)換約100s后，EOC產(chǎn)生一個(gè)負(fù)脈沖，以示轉(zhuǎn)換結(jié)束。在EOC的上升沿后，且輸出使能信號ENABLE為高電平，則控制打開三態(tài)緩沖器，把轉(zhuǎn)換好的8位數(shù)據(jù)送至數(shù)據(jù)總線。至此ADC0809的一次轉(zhuǎn)換結(jié)束 第九頁，共二十三頁。 ADC0809采樣控制狀態(tài)圖 FPGA器件可以根據(jù)其采樣時(shí)序用狀態(tài)機(jī)來描述采樣控制過程，其狀態(tài)轉(zhuǎn)換關(guān)系 如左圖所示。第十頁，共二十三頁。 ADC0809 VHDL采樣控制程序 第十一頁，共二十三頁。 ADC

5、0809采樣控制程序電路符號 第十二頁，共二十三頁。程序的端口信號與中間信號entity ADC0809 is port ( d : in std_logic_vector(7 downto 0); -ADC0809輸出的采樣數(shù)據(jù) clk,eoc : in std_logic; -clk為系統(tǒng)時(shí)鐘，eoc為ADC0809轉(zhuǎn)換結(jié)束信號clk1,start, ale,en: out std_logic; -ADC0809控制信號 abc_in :in std_logic_vector(2 downto 0); -模擬選通信號abc_out :out std_logic_vector(2 downt

6、o 0); -ADC0809模擬信號選通信號 q : out std_logic_vector(7 downto 0); -送至8個(gè)并排數(shù)碼管信號end ADC0809; architecture behav of ADC0809 is type states is ( st0,st1, st2, st3, st4,st5,st6); -定義各狀態(tài)的子類型signal current_state, next_state:states:=st0;signal regl :std_logic_vector(7 downto 0); -中間數(shù)據(jù)寄存信號signal qq:std_logic_vect

7、or(7 downto 0);begin第十三頁，共二十三頁。狀態(tài)轉(zhuǎn)換模塊（com ）case current_state is when st0=next_state=st1;ale=0;start=0;ennext_state=st2;ale=1;start=0;ennext_state=st3;ale=0;start=1;en ale=0;start=0;en=0; if eoc=1 then next_state=st3; -檢測EOC的下降沿 else next_state ale=0;start=0;en=0; if eoc=0 then next_state=st4; -檢測EO

8、C的上升沿 else next_statenext_state=st6;ale=0;start=0;ennext_state=st0;ale=0;start=0;en=1;regl next_state=st0;ale=0;start=0;en=0; end case;第十四頁，共二十三頁。分頻模塊（clock）clock:process(clk) -對系統(tǒng)時(shí)鐘進(jìn)行分頻，得到ADC0809轉(zhuǎn)換工作時(shí)鐘begin if clkevent and clk=1 then qq=qq+1; -在clk1的上升沿，轉(zhuǎn)換至下一狀態(tài)if QQ=01111111 THEN clk1=1; current_st

9、ate =next_state; elsif qq=01111111 then clk1=0; end if; end if;end process;q=regl; abc_out=abc_in; end behav; 第十五頁，共二十三頁。 顯示模塊 第十六頁，共二十三頁。顯示模塊library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;use ieee.std_logic_arith.all;use ieee.std_logic_unsigned.all;entity valconv isport( q:in std_logic_vector(7 downto 0)

10、; -ada:out std_logic_vector(6 downto 0); -小數(shù)點(diǎn)后第2位b:out std_logic_vector(6 downto 0); -小數(shù)點(diǎn)后第1位c:out std_logic_vector(6 downto 0); -個(gè)位end valconv;第十七頁，共二十三頁。顯示模塊architecture bhv of valconv is signal var1,var2,var3:integer; -分別對應(yīng)將二進(jìn)制數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為十進(jìn)制beginprocess(q) -數(shù)據(jù)讀出時(shí)轉(zhuǎn)化成十進(jìn)制并顯示beginvar1=50*CONV_INTEGER(q)/2550; -計(jì)算個(gè)位var2=50*CONV_INTEGER(q)/255 rem 10; -計(jì)算小數(shù)點(diǎn)后第一位var3