数字电压表的VHDL设计与实现(2)

北极星电力网技术频道作者:赵晓博，刘展威，李素娟 2011/2/15 11:19:05

关键词: 数字电压表 VHDL语言 FPGA

用状态机作法，产生ADC0804的片选信号、读/写控制信号，通过状态信号INTR判断转换是否结束;转换结束后将转换数据锁存并输出。其状态转换图如图2所示。

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ADC0804是8位模数转换器，它的输出状态共有28=256种，如果输入信号Vin为0～5V电压范围，则每两个状态值为5/(256-1)，约为0.0196V，故测量分辨率为0.02V。常用测量方法是：当读取到DB7～DB0转换值是XXH时，电压测量值为U≈XXH×0.02V;考虑到直接使用乘法计算对应的电压值将耗用大量的FPGA内部组件，本设计用查表命令来得到正确的电压值。

在读取到ADC0804的转换数据后，先用查表指令算出高、低4位的两个电压值，并分别用12位BCD码表示;接着设计12位的BCD码加法，如果每4位相加结果超过9需进行加6调整。这样得到模拟电压的BCD码。

本模块的功能仿真结果如图3所示;当转换数据为00010101，通过查表高4位0001是0.32V，而低4位0101是0.1V，最后的电压输出结果是0.32V+0.1V=0.42V，它的BCD码表示为000001000010，仿真结果正确。

2.3扫描、显示模块

如图4所示，CLK是扫描时钟，其频率为1kHz，由给定的40MHz时钟分频得到;DATAIN是数据处理模块输出的电压值的BCD码;SEL是数码管的片选信号;POINT是数码管小数点驱动;通过扫描分别输出3位电压值的BCD码DATAOUT，并通过DISP将BCD码译成相应的7段数码驱动值，送数码管显示。

本文设计的VHDL语言程序已在MAXPLUSⅡ工具软件上进行了编译、仿真和调试，并通过编程器下载到了EP1K100QC208-3芯片。经过实验验证，本设计是正确的，其电压显示值误差没有超过量化台阶上限(0.02V)。本文给出的设计思想也适用于其他基于PLD芯片的系统设计。

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来源：仪表技术

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