数字电压表设计

一、题目名称：基于VHDL的数字电压表设计 论文课题来源国家级科研项目省部（级）科研项目横向课题自选课题二、论文选题的目的和意义。 多年来，在测量技术领域中，各种模拟式电压表、电位计、电桥疾风压箱等测量设备一直占据着主导地位。这些仪器表虽然有工作稳定、可靠、结构简单等多种优点，但操作麻烦、速度慢、量程范围小，不能实现自动化量程。数字式仪表克服了这些缺点，自问世以来发展迅猛，其应用范围越来越广泛。数字电压表的高速发展，使它成为实现测量自动化、提高工作效率不可缺少的仪表。数字化是当今计量仪器仪表发展的回族要方向之一。 近40年来，我国除了研制生产了大批量数字仪表外，还从国外进口了大量的高准确度的数字仪表，由于缺乏计量管理，使用不当，量值转递不统一，损坏返修和待测工作量很大，甚至造成了和大的经济损失。 数字电压表的应有十分广泛，其准确度也越来越高。因此，研究它的检定测试方法，分析掌握它的工作原理和技术指标，是计量测试部门、科研单位、生产厂家、使用和维修单位的一项重要技术工作。为了充分发挥数字电压表的许多突出优点，必须掌握它的技术性、鉴定方法和测量技术。 传统的用ASIC和以微处理器为控制的A/D转换数字电压表其速度和灵活性不能满足日益发展的电子工业的需求，而用FPGA芯片控制的A/D转换器其速度、灵活性可大大提高，得到日益广泛的应用。三、研究工作的主要内容和重点。3.1课题主要内容1）学习EDA技术和FPGA芯片技术；2） 学习VHDL语言并在MAX+PLAS2环境下进行仿真，观察工作时序的正确性；3.2课题的主要要求将编译结果下载到FPGA芯片中，生成片上系统，完成硬件电路整体框架设计。1）测量范围：05v；3） 分辨率：0.02v：4） 显示位数：3位；3.3 研究的重点针对该课题的内容，研究的重点分为以下几个部分：1)数字电压表的优缺点 1显示清晰直观，读书准确。新型数字电压表还增加了标志符显示功能，包括测量项目符号、单位符号和特殊符号。 2 显示位数 通常为38位判断数字仪表的位数有两条原则：能显示从09所有数字的位是整数值；分数位的数值是以最大显示位数字为分子，用满量程时最高位数字做分母。 3 准确度高。准确度越高，测量误差越小。数字电压表的准确度远优于模拟式电压表。 4 分辨率高。从设计DVM的角度看，分辨率应受准确度的制约，并与之相适应。 5 测量范围宽。 6 扩展能力强。 7 测量速率快。 8 输入阻抗高。 9 集成度高，微功耗。 10 抗干扰力强。 11数字电子系统通常由ASIC芯片和外围硬件设备组成，具有灵活性不强等缺陷。2)用FPGA做的优势 FPGA 最大的特点就是灵活，实现你想实现的任何数字电路，可以定制各种电路。减少受制于专用芯片的束缚。真正为自己的产品量身定做。在设计的过程中可以灵活的更改设计。而且它强大的逻辑资源和寄存器资源可以让你轻松的去发挥设计理念，其并行执行，硬件实现的方式可以应对设计中大量的高速电子线路设计需求。3)程序仿真图四、研究方案、技术路线及措施，所需的技术条件及试验条件，存在的主要问题和关键技术。4.1 研究方案4.11 基本设计方案要分为三个模块。分别为：控制模块的设计、计算模块和仿真结果。4.2 数字电压表存在的问题及改进方法4.2.1数字电压表存在的问题数字电子系统通常由ASIC芯片和外围硬件设备组成，具有灵活性不强等缺陷A/D转换器在控制ASIC所提供的时序信号作用下，对输入模拟信号进行转换，控制核心再对转换结果进行运算和处理，最后驱动输出装置显示数字电压信号。由于系统功能由ASID硬件结构决定，其功能难以更新和扩展。422改进方法用EDA方法设计，即以可编程逻辑器件FPGA代替ASIC芯片，用硬件描述语言决定系统功能，就可在硬件不变的情况下修改程序以更新和扩展功能，使其灵活性显著提高。基于此考虑，用EDA方法设计了一个简易数字电压表控制电路，旨在研究提高数字电子系统灵活性的设计方法。4.3 所需的技术条件1) 熟悉VHDL语言。2) 熟练掌握max plus2建模仿真。3) 掌握EDA技术和FPGA芯片技术。4)六、研究计划及进度。七、参考文献。【l】候伯亨，顾新VHDL硬件描述语言与数字逻辑电路设计修订版电子工程师必备知识M】西安：西安电子科技大学出版社，1999【2】张昌凡，等可编程逻辑器件及VHDL设计技术【M】广州：华南理工大学出版社，2001【3】曾繁泰，陈美金VHDL程序设计【M】北京：清华大学出版社，2001【4】潘松，等VHDL实用教程【M成都：电子科技大学出版社，20005】高健，沈庆宏，高敦堂ITS中车辆检测器设备的研究与实现J】交通与计算机，200220(5)：152186】王小平，王彦芳，等基于EDA技术的出租车费计价单片系统7】卢庆利将VHDL硬件描述语言引入数字电路教学的探索【J】实验室研究与探索，2000，19(5)：672708】刘艳EDA技术在数字系统电路设计实验中的应用J】实验室研究与探索，2002，21(3)：63264【9】9潭会生，张昌凡EDA技术及应用西安：电子科技大学出版社200110】徐颖Protel 99 SE EDA技术及应用西安：机械工业出版社2005【“】焦素敏，等EDA技术及应用北京：清华大学出版社200512】康华光电子技术基础M】北京：高等教育出版社，199813江冰电子技术基础及应用M】北京：机械工业出版社，2001【14】陈耀和VHDL语言设计技术M】北京：电子工业出版社【15】毕满清电子技术实验与课程设计【M】北京：机械工业出版社，200116】樊国梁VHDL语言设计数字电路J】国外电子测量技术，2005(2)【17】刘丽华专用集成电路设计方法M】北京：北京邮电大学出版社，200018】张明Verilog HDL实用教程【M】成都：电子科技大学出版社，1999【19】王小军编著VHDL简明教程M】乔长阁，边计年，薛宏熙译北京：清华大学出版社，199720】蒋敬旗，岚松松，刘明业集成电路计算机硬件描述语言标准Verilog的标准化工52基于VHDL的出租车计价器设计参考文献作M中国标准化，2000(3)21】夏宇闻一种高层次的支持模拟和数模混合信号电路与系统设计的语言VerilogAAMSM电子技术应用，1999(8)22】周清华，马善农，谢勇勤基于CPLD的出租车计价器的设计与研究【J】科技产场，2007(1)：205206【23】杨建潮出租汽车计价器的计价原理【J】检定与规程，2001(4)：4445【24】洪传文出租车计价器的原理及应用【J】技术监督与服务，1997(3)：171825】黄再银基于uPD78F0034单片机的出租车计费器的设计与实现【J】国外电子元器件，2004(8)：212426】何伟，张玲消除CPLDFPGA器件设计中e口-L,0J】重庆大学学报，2002，25(12)：69【27】SAMIR Palnit，atVerilog HDL：A guide to Digital Design and Synthesis(B，CDROM)Prentice Hall PTR，1 996【28】JBhas，erVerilog HDL Synthesis：A Practical PrimerStar Galaxy Publishing，PA，199826】Ur，owitz HEnergy detection of un，nown deterministic signalsJProceeding ofthe IEEE，Apr1 967，55(04)：52353 129Mitola JCognitive Radio：an Integrated Agent architecture for Software DefinedRadioJ】Dissertation，Royal Institute ofTechnology,2000【30Cabric D，Mishra S M，Brodersen RWImplementation Issues inSpectrum Sensingfor Cognitive RadiosJThe ThirtyeighthAsilomar Conference on Signals，Systems and Computers，Se