毕业论文无极变速（基于fpga的设计说明书

毕业设计毕业设计(论论文文)进进度度计计划表划表 日日 期期工工 作作 内内 容容执执 行行 情情 况况 指指导导教教师师 签签 字字 2011.10.25 至 2011.11.2 查找相关资料完成 2011.11.3 至 2011.11.10 根据电子时钟课题任务制定 合理、可行的工作计划； 完成 2011.11.11 至 2011.11.14 根据所制定的任务书编写原 理图； 完成 2011.11.15 至 2011.11.25 根据所制定的任务书编写程 序； 完成 2011.11.25 至 2011.11.28 制作实物 完成 2011.10.29 至 2011.12.15 写论文准备 PPT 答辩完成 教教师对进师对进度度 计计划划实实施情施情 况况总评总评 签名 年 月 日 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 无极变速（基于无极变速（基于 FPGAFPGA 的设计）的设计） 【摘要】 本文主要阐述了无级变速（基于 FPGA 技术）的设计过程。该系统以 FPGA 芯片 Cyclone EP2C8Q208C8N 为核心，将电位器阻值的变化转为电压的变化， 再经过 ADC0809 将其转化为数字量并送入 FPGA 芯片中使其输出一个 PWM 波，再 将这个 PWM 波经过 L298N(电机驱动芯片)后控制电机。 关键词：FPGA ADC0809 PWM L298N 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 Abstract:Abstract:This paper mainly expounds the variable speed without (based on FPGA technology) the design process. The system with FPGA chip Cyclone EP2C8Q208C8N as the core, the change of the potentiometer resistance to voltage change, repass ADC0809 is transformed into digital quantity and into FPGA chip make its output a PWM wave, then the PWM wave after L298N (motor driver chip) control motor. KeyKey words:words: FPGA ADC0809 PWM L298N 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 目目 录录 引言引言 .1 1 1 FPGAFPGA 和和 VHDLVHDL 概述概述 2 1.1 FPGA 发展历程.2 1.2 VHDL 语言介绍.4 2 2 方案论证方案论证 5 2.1 系统方案论证5 2.2 驱动电路方案论证5 2.3 A/D 转换方案论证.6 3 3 硬件电路的设计与分析硬件电路的设计与分析 7 3.1 电源电路7 3.2 A/D 转换电路.7 3.2.1 ADC0809 概述8 3.2.2 ADC0809 的工作过程9 3.3 电机驱动电路9 3.3.1 PWM 基本原理10 3.4 键盘电路11 3.5 FPGA 控制部分.11 3.5.1 系统外接接口11 3.5.2 复位电路.12 3.5.3 时钟电路.12 3.5.4 FPGA 与硬件电路的连接关系12 4 4 调试部分调试部分 14 4.1 分频程序的仿真14 4.2 FPGA 硬件电路调试.14 4.3 AD 采样模块调试.14 4.4 调试注意事项14 结束语结束语 .16 附录附录 FPGAFPGA 管脚分配表管脚分配表 .17 文献文献 .18 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 1 引言引言 FPGA（Field-Programmable Gate Array 现场可编程门阵列）是近年来广泛 应用的超大规模、超高速的可编程逻辑器件，由于其具有高集成度（单片集成 的系统门数达上千万门） 、高速（200MHz 以上） 、在线系统可编程等优点，为 数字系统的设计带来了突破性变革，大大推动了数字系统设计的单片化、自动 化，提高了单片数字系统的设计周期、设计灵活性和可靠性。在超高速信号处 理和实时测控方面有非常广泛的应用。 硬件描述语言 VHDL 是一种用形式化方法描述数字电路和系统的语言。 VHDL 是硬件描述语言的几种代表性语言的一种。VHDL（Very High Speed Integrated Circuit Hardware Description Language 即超高速集成电路硬件描述语 言）主要用于描述数字系统的结构、行为、功能和接口，与其它的硬件描述语 言相比，VHDL 具有更强的行为描述能力，从而决定了它成为系统设计领域最 佳的硬件描述语言。用 VHDL 设计的程序，通过综合工具产生网表文件，下载 到目标器件，从而生成硬件电路。VHDL 还是一种仿真语言，包括行为仿真、 功能仿真和时序仿真，给系统设计各个阶段的可行性做出了决策。 目前，这种高层次(high-level-design)的方法已被广泛采用。据统计，目前 在美国硅谷约有 90%以上的 ASIC 和 FPGA 采用硬件描述语言进行设计。 数据采集在现代工业生产以及科学研究中的重要地位日益突出，并且实时 高速数据采集的要求也不断提高，在信号测量、图像处理，音频信号处理等一 些高速、高精度的测量中，都需要进行高速数据采集。本次设计就是用 FPGA 实现采样系统，来实现音频信号的数据采集。 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 2 1 1 FPGAFPGA 和和 VHDLVHDL 概述概述 1.11.1 FPGAFPGA 发展历程发展历程 当今社会是数字化的社会，是数字集成电路广泛应用的社会。数字集成电 路本身在不断地进行更新换代。它由早期的电子管、晶体管、小中规模集成电 路、发展到超大规模集成电路(VLSIC，几万门以上)以及许多具有特定功能的专 用集成电路。但是，随着微电子技术的发展，设计与制造集成电路的任务已不 完全由半导体厂商来独立承担。系统设计师们更愿意自己设计专用集成电路 (ASIC)芯片，而且希望 ASIC 的设计周期尽可能短，最好是在实验室里就能设 计出合适的 ASIC 芯片，并且立即投入实际应用之中，因而出现了现场可编程 逻辑器件(FPLD)，其中应用最广泛的当属现场可编程门阵列(FPGA)和复杂可编 程逻辑器件(CPLD)。 早期的可编程逻辑器件只有可编程只读存储器(PROM)、紫外线可擦除只读 存储器(EPROM)和电可擦除只读存储器(EEPROM)三种。由于结构的限制，它 们只能完成简单的数字逻辑功能。其后，出现了一类结构上较复杂的可编程芯 片，即可编程逻辑器件(PLD)，它能够完成各种数字逻辑功能。典型的 PLD 由 一个“与”门和一个“或”门阵列组成，而任意一个组合逻辑都可以用“与一 或”表达式来描述，所以， PLD 能以乘积和的形式完成大量的组合逻辑功能。 这一阶段的产品主要有 PAL(可编程阵列逻辑)和 GAL(通用阵列逻辑)。 PAL 由一个可编程的“与”平面和一个固定的“或”平面构成，或门的输出可 以通过触发器有选择地被置为寄存状态。 PAL 器件是现场可编程的，它的实 现工艺有反熔丝技术、EPROM 技术和 EEPROM 技术。还有一类结构更为灵活 的逻辑器件是可编程逻辑阵列(PLA)，它也由一个“与”平面和一个“或”平面 构成，但是这两个平面的连接关系是可编程的。 PLA 器件既有现场可编程的， 也有掩膜可编程的。 在 PAL 的基础上，又发展了一种通用阵列逻辑 GAL (Generic Array Logic)，如 GAL16V8,GAL22V10 等。它采用了 EEPROM 工艺， 实现了电可擦除、电可改写，其输出结构是可编程的逻辑宏单元，因而它的设 计具有很强的灵活性，至今仍有许多人使用。 这些早期的 PLD 器件的一个共 同特点是可以实现速度特性较好的逻辑功能，但其过于简单的结构也使它们只 能实现规模较小的电路。 为了弥补这一缺陷，20 世纪 80 年代中期。 Altera 和 Xilinx 分别推出了类 似于 PAL 结构的扩展型 CPLD(Complex Programmab1e Logic Device)和与标准 门阵列类似的 FPGA(Field Programmable Gate Array)，它们都具有体系结构和逻 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 3 辑单元灵活、集成度高以及适用范围广等特点。这两种器件兼容了 PLD 和通用 门阵列的优点，可实现较大规模的电路，编程也很灵活。与门阵列等其它 ASIC(Application Specific IC)相比，它们又具有设计开发周期短、设计制造成本 低、开发工具先进、标准产品无需测试、质量稳定以及可实时在线检验等优点， 因此被广泛应用于产品的原型设计和产品生产(一般在 10,000 件以下)之中。几 乎所有应用门阵列、PLD 和中小规模通用数字集成电路的场合均可应用 FPGA 和 CPLD 器件。 FPGA(现场可编程门阵列)与 CPLD(复杂可编程逻辑器件)都是可编程逻辑 器件，它们是在 PAL,GAL 等逻辑器件的基础之上发展起来的。同以往的 PAL,GAL 等相比较，FPGA 的规模比较大，它可以替代几十甚至几千块通用 IC 芯片。这样的 FPGA 实际上就是一个子系统部件。这种芯片受到世界范围内电 子工程设计人员的广泛关注和普遍欢迎。 尽管 FPGA 和其它类型 PLD 的结构各有其特点和长处，但概括起来，它们 是由三大部分组成的： 一个二维的逻辑块阵列，构成了 PLD 器件的逻辑组成核心； 输入/输出块； 连线资源：由各种长度的连线线段组成，其中也有一些可编程的连接开关， 它们用于逻辑块之间、逻辑块与输入/输出块之间的连接。 FPGA 芯片都是特殊的 ASIC 芯片，它们除了具有 ASIC 的特点之外，还具 有以下几个优点： （1）随着 VLSI(Very Large Scale IC，超大规模集成电路)工艺的不断提高 单一芯片内部可以容纳上百万个晶体管，FPGA 芯片的规模也越来越大，其单 片逻辑门数已达到上百万门，它所能实现的功能也越来越强，同时也可以实现 系统集成。 （2）FPGA 芯片在出厂之前都做过百分之百的测试，不需要设计人员承担 投资的风险和费用，设计人员只需在自己的实验室里就可以通过相关的软硬件 环境来完成芯片的最终功能设计。所以，FPGA 的资金投入小，节省了许多潜 在的花费。 （3）用户可以反复地编程、擦除、使用或者在外围电路不动的情况下用不 同软件就可实现不同的功能。 所以，用 FPGA 试制样片，能以最快的速度占领市场。 FPGA 软件包中 有各种输入工具和仿真工具，及版图设计工具和编程器等全线产品，电路设计 人员在很短的时间内就可完成电路的输入、编译、优化、仿真，直至最后芯片 的制作。 当电路有少量改动时，更能显示出 FPGA 的优势。电路设计人员使用 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 4 FPGA 进行电路设计时，不需要具备专门的 IC(集成电路)深层次的知识， FPGA 软件易学易用，可以使设计人员更能集中精力进行电路设计，快速将产 品推向市场。 1.21.2 VHDLVHDL 语言介绍语言介绍 VHDL 主要用于描述数字系统的结构，行为，功能和接口。除了含有许多 具有硬件特征的语句外，VHDL 的语言形式和描述风格与句法是十分类似于一 般的计算机高级语言。VHDL 的程序结构特点是将一项工程设计，或称设计实 体（可以是一个元件，一个电路模块或一个系统）分成外部（或称可视部分,及 端口）和内部（或称不可视部分） ，一旦其内部开发完成后，其他的设计就可以 直接调用这个实体。这种将设计实体分成内外部分的概念是 VHDL 系统设计的 基本点。应用 VHDL 进行工程设计的优点是多方面的。 （1）与其他的硬件描述语言相比，VHDL 具有更强的行为描述能力，从而 决定了他成为系统设计领域最佳的硬件描述语言。强大的行为描述能力是避开 具体的器件结构，从逻辑行为上描述和设计大规模电子系统的重要保证。 （2）VHDL 丰富的仿真语句和库函数，使得在任何系统的设计早期就能查 验设计系统的功能可行性，随时可对设计进行仿真模拟。 （3）VHDL 语句的行为描述能力和程序结构决定了他具有支持大规模设计 的分解和已有设计的再利用功能。符合市场需求的大规模系统设计，高速的完 成必须有多人甚至多个开发组共同并行工作才能实现的工程。 （4）对于用 VHDL 完成的一个确定的设计，可以利用 EDA 工具进行逻辑 综合和优化，并自动的把 VHDL 描述设计转变成门级网表。 （5）VHDL 对设计的描述具有相对独立性，设计者可以不懂硬件的结构， 也不必管最终设计实现的目标器件是什么，而进行独立的设计。 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 5 2 2 方案论证方案论证 2.12.1 系统方案论证系统方案论证 方案一方案一：直接用电位器来改变 PWM 波发生器输出的 PWM 波，经驱动电 路后控制直流电机的转速，再通过键盘来控制直流电机的正反转（方案一框图 如图 2-1 所示） 。 电位器PWM波发生器电机驱动直流电机 键盘 图 2-1 方案一框图 方案二方案二：将电位器阻值的变化转化为电压的变化，再将电压信号通过 A/D 转换成数字信号送入 FPGA 中，使其根据电压的不同输出对应的 PWM 波，经 驱动电路后控制直流电机的转速；并由 FPGA 来根据按键的状态来控制直流电 机的正反转（方案二框图如图 2-2 所示） 电位器模/数转换 键盘 FPGA 电机驱动直流电机 PWM波 图 2-2 方案二框图 综上所述综上所述：方案一虽然简单根据 PWM 波引号发生器的特点也可以控制其 占空比达到调速的目的，但其电路设计复杂，对电位器要求严格，且其不好控 制直流电机正反转。方案二看似复杂然其具有硬件电路简单、输出 PWM 波精 准、好控制直流电机正反转的特点。故选择方案二。 2.22.2 驱动电路方案论证驱动电路方案论证 方案一方案一：采用由达林顿管组成的 H 型 PWM 电路（如图 2-3 所示） 。用 PWM 控制达林顿管使之工作在占空比可调的开关状态，精确调整电动机转速。 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 6 图 2-3 H 型电路 方案二方案二：直接采用 L298N 直流电机步进电机两用驱动器来驱动。 综上所述综上所述：方案一、方案二虽然都能达到驱动的目的，而且也能实现电机 的正反转，然其方案一结构复杂，不易操作，故选择方案二。 2.32.3 A/DA/D 转换方案论证转换方案论证 方案一方案一：采用 8 位串行 ADC0832 作为 A/D 转换芯片，其硬件电路简单， 但程序要求严格、时序不好控制。 方案二方案二：采用 8 位并行 ADC0809 作为 A/D 转换芯片，其硬件电路相对复 杂，但程序设计简单易于操作。 综上所述综上所述：方案一、方案二虽然都能达到 A/D 转换目的，然其方案一程序 不好设计，不易操作，故选择方案二。 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 7 3 3 硬件电路的设计与分析硬件电路的设计与分析 3.13.1 电源电路电源电路 将 220V 交流电通过降压、整流、滤波后分别经过集成三端稳压器 7812、7805 后得到+12V 和+5V 的直流电供给系统（电路图如图 3-1 所示） 。 图 3-1 电源电路 3.23.2 A/DA/D 转换电路转换电路 将采集来的电压信号通过 ADC0809 转换后送入 FPGA 中（电路图如图 3-2 所示） 图 3-2 A/D 转换电路 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 8 .1 ADC0809ADC0809 概述概述 ADC0809 是美国国家半导体公司生产的 CMOS 工艺 8 通道，8 位逐次逼近 式 A/D 模数转换器。其内部有一个 8 通道多路开关，它可以根据地址码锁存译 码后的信号，只选通 8 路模拟输入信号中的一个进行 A/D 转换。是目前国内应 用最广泛的 8 位通用 A/D 芯片 。 1主要特性 （1）8 路输入通道，8 位 A/D 转换器，即分辨率为 8 位。 （2）具有转换起停控制端。 （3）转换时间为 100s(时钟为 640kHz 时)，130s（时钟为 500kHz 时） （4）单个+5V 电源供电 （5）模拟输入电压范围 0+5V，不需零点和满刻度校准。 （6）工作温度范围为-40+85 摄氏度 （7）低功耗，约 15mW。 2内部结构 ADC0809 是 CMOS 单片型逐次逼近式 A/D 转换器，内部结构如图所示， 它由 8 路模拟开关、地址锁存与译码器、比较器、8 位开关树型 A/D 转换器、 逐次逼近寄存器、逻辑控制和定时电路组成。 3外部特性（引脚功能） ADC0809 芯片有 28 条引脚，采用双列直插式封装，如图所示。下面说明 各引脚功能。 IN0IN7：8 路模拟量输入端。 2-12-8：8 位数字量输出端。 ADDA、ADDB、ADDC：3 位地址输入线，用于选通 8 路模拟输入中 的一路。 ALE：地址锁存允许信号，输入，高电平有效。 START： A/D 转换启动脉冲输入端，输入一个正脉冲（至少 100ns 宽） 使其启动（脉冲上升沿使 0809 复位，下降沿启动 A/D 转换） 。 EOC： A/D 转换结束信号，输出，当 A/D 转换结束时，此端输出一 个高电平（转换期间一直为低电平） 。 OE：数据输出允许信号，输入，高电平有效。当 A/D 转换结束时，此 端输入一个高电平，才能打开输出三态门，输出数字量。 CLK：时钟脉冲输入端。要求时钟频率不高于 640KHZ。 REF（+） 、REF（-）：基准电压。 Vcc：电源，单一+5V。 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 9 GND：地。 .2 ADC0809ADC0809 的工作过程的工作过程 先输入 3 位地址，并使 ALE=1，将地址存入地址锁存器中。此地址经译码 选通 8 路模拟输入之一到比较器。START 上升沿将逐次逼近寄存器复位。下降 沿启动 A/D 转换，之后 EOC 输出信号变低，指示转换正在进行。直到 A/D 转 换完成，EOC 变为高电平，指示 A/D 转换结束，结果数据已存入锁存器，这个 信号可用作中断申请。当 OE 输入高电平 时，输出三态门打开，转换结果的数 字量输出到数据总线上。 转换数据的传送 A/D 转换后得到的数据应及时传送给单片机进行处理。数 据传送的关键问题是如何确认 A/D 转换的完成，因为只有确认完成后，才能进 行传送。为此可采用下述三种方式。 （1）定时传送方式 对于一种 A/D 转换器来说，转换时间作为一项技术指标是已知的和固定的。 例如 ADC0809 转换时间为 128s，相当于 6MHz 的 MCS-51 单片机共 64 个机 器周期。可据此设计一个延时子程序，A/D 转换启动后即调用此子程序，延迟 时间一到，转换肯定已经完成了，接着就可进行数据传送。 （2）查询方式 A/D 转换芯片由表明转换完成的状态信号，例如 ADC0809 的 EOC 端。因 此可以用查询方式，测试 EOC 的状态，即可确认转换是否完成，并接着进行数 据传送。 （3）中断方式 把表明转换完成的状态信号（EOC）作为中断请求信号，以中断方式进行 数据传送。 不管使用上述哪种方式，只要一旦确定转换完成，即可通过指令进行数据 传送。首先送出口地址并以信号有效时，OE 信号即有效，把转换数据送上数据 总线，供单片机接受。 3.33.3 电机驱动电路电机驱动电路 使用直流/步进两用驱动器（L298N）可以驱动两台直流电机。分别为 M1 和 M2，引脚 A，B 可用于输入 PWM 脉宽调制信号对电机进行调速控制。 （如 果无须调速可将两引脚接 5V，使电机工作在最高速状态）实现电机正反转就更 容易了，输入信号端 IN1 接高电平输入端 IN2 接低电平，电机 M1 正转。 （如果 信号端 IN1 接低电平， IN2 接高电平，电机 M1 反转。 ）控制另一台电机是同 样的方式，输入信号端 IN3 接高电平，输入端 IN4 接低电平，电机 M2 正转。 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 10 （反之则反转） ，PWM 信号端 A 控制 M1 调速，PWM 信号端 B 控制 M2 调速。 可参考表 3-1。L298N 电机驱动电路原理图如图 3-3 所示。 表 3-1 L298N 驱动直流电机状态表 输入 PWM 信号改变脉宽可 调速 电 机 旋转方 式 控制 端 IN1 控制 端 IN2 控制 端 IN3 控制 端 IN4调速端 A调速端 B 正转高低/高/ 反转低高/高/M1 停止低低/高/ 正转/高低/高 反转/低高/高M2 停止/低低/高 图 3-3 L298N 驱动电路 PWM（脉冲宽度调制）是通过控制固定电压的直流电源开关频率，改变负 载两端的电压，从而达到控制要求的一种电压调整方法。PWM 可以应用在许 多方面，比如：电机调速、温度控制、压力控制等等。 在 PWM 驱动控制的调整系统中，按一个固定的频率来接通和断开电源， 并且根据需要改变一个周期内“接通”和“断开”时间的长短。通过改变直流电机 电枢上电压的“占空比”来达到改变平均电压大小的目的，从而来控制电动机的 转速。也正因为如此，PWM 又被称为“开关驱动装置”。如图 3-4 所示： 图 3-4 PWM 方波 设电机始终接通电源时，电机转速最大为 Vmax，设占空比为 D= t1 / T， 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 11 则电机的平均速度为 Va = Vmax * D，其中 Va 指的是电机的平均速度；Vmax 是指电机在全通电时的最大速度；D = t1 / T 是指占空比。 由上面的公式可见，当我们改变占空比 D = t1 / T 时，就可以得到不同的电 机平均速度 Vd，从而达到调速的目的。严格来说，平均速度 Vd 与占空比 D 并非严格的线性关系，但是在一般的应用中，我们可以将其近似地看成是线性 关系。 3.43.4 键盘电路键盘电路 如图 3-5 所示为键盘电路，将 S0、S1、S2 分别接在 FPGA 对应的引脚上， 当开关闭合时 FPGA 对应的引脚为低电平反之为高电平。 图 3-5 键盘电路 3.53.5 FPGAFPGA 控制部分控制部分 .1 系统外接接口系统外接接口 系统外接接口如图 3-6 所示 wuji inst f50mhzf50mhz s20s20 ad70ad70 y10y10 pwm clkclk stst oeoe 图 3-6 系统外接电路 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 12 .2 复位电路复位电路 复位电路的主要功能是使 FPGA 进行初始化，在复位电路中提供复位信号， 等到系统电源稳定后，再撤销复位信号。但是为了在复位按键稳定的前提下， 电源稳定后还要经一定的延时才撤销复位信号，以防在按键过程中引起的抖动 而影响复位。图 3-7 所示的 RC 复位电路可以实现上述基本功能。 图 3-7 复位电路 .3 时钟电路时钟电路 由于本系统需要一个 50MHz 的时钟信号，故采用如图 3-8 所示的电路作为 时钟电路。 图 3-8 时钟电路 .4 FPGAFPGA 与硬件电路的连接关系与硬件电路的连接关系 FPGA 与硬件电路的连接关系如表 3-2 所示 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 13 表 3-2 FPGA 与硬件电路的连接关系 FPGA硬件电路FPGA硬件电路 ad0AD0s0S0 ad1AD1s1S1 ad2AD2s2S2 ad3AD3clkCLK ad4AD4oeOE ad5AD5stST ad6AD6y0控制端 IN1 ad7AD7y1控制端 IN2 f50mhz50MHzpwm调速端 A 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 14 4 4 调试部分调试部分 4.14.1 分频程序的仿真分频程序的仿真 由于 ADC0809 的 clk 端的频率为 500KHz 而 FPGA 的时钟频率为 50MHz， 所以需要用分频的方法将 50MHz 的频率分为 500KHz。图 4-1 为分频程序的软 件仿真图。 图 4-1 分频程序仿真图 由于 50MHz 的频率在软件仿真的时候不易观察，所以在仿真的时候将 50MHz 的频率改为了 200MHz，这样可以等比例的得到 clk 的频率。 4.24.2 FPGAFPGA 硬件电路调试硬件电路调试 这部分调试是整个调试的主体，包括对有源晶振的调试，配置电路的调试。 在 Quartus II 中写一个小程序，选择器件和锁定引脚后，下载程序。下载程序完 毕后发现现象不对，经检查后发现外部时钟产生电路有问题，由于采用的是有 源晶振，所以必须把 5V 电源接入 FPGA 模块上，让有源晶振工作起来。故障 排除后一切正常。 4.34.3 ADAD 采样模块调试采样模块调试 将实现 AD 采样的状态机程序单独写成一个文件，选择器件和锁定引脚后， 配置到 FPGA 芯片中，模拟信号采用+5V 电源，在调试过程中，发现 AD 采样 在工作若干次后，就会出现“死机”现象，分析知道，在采样过程中会出现控 制 AD 开始采样的 st 和 oe 信号的时序出了问题，这样就使得 AD 进入“死机” 状态。解决的方法是根据 ADC0809 的时序图重新编写 st 和 oe 的时序。通过示 波器可以看到 8 位数据的任何一位的电平信号，这样 AD 采样部分就调试完毕。 4.44.4 调试注意事项调试注意事项 由于 FPGA 芯片引脚过多，而且电路相对复杂，所以在硬件电路的功能调 试之前，需要对硬件电路的检查和调试。特别是对 FPGA 芯片的电源的检查， 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 15 电源电压的过高，芯片就会烧坏；电压过低，芯片就工作不起来。设计把 AD 部分和 FPGA 芯片分到了两块板子上。电路需要外部供电的部分，为防止电源 对电路的干扰，在电源的输入两端都要接一个大电容（47uF）和一个小电容 （0.1uF）,这样可以滤掉电源中的高频和低频的干扰。 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 16 结束语结束语 在本次毕业设计过程中，得到了指导老师余平生老师的悉心帮助和指导。 余老师还给我提供了很多关于 FPGA 和 EDA 技术的资料，同时在硬件制作给 了我很多指导，这对我的最终方案的确定做出了决定性作用。同时，在毕业设 计的过程中系里提供了机房和实验设备供使用，使我能够顺利的完成毕业设计。 借此机会，我在这里向余老师深表感谢。 最后我还要谢谢关心我的老师和同学们，没有他们的支持和帮助，我一个 人是很难完成这次毕业设计，所以我想对他们也说声：“谢谢您们！” 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 17 附录附录 FPGAFPGA 管脚分配表管脚分配表 FPGA映射引脚FPGA映射引脚 ad0PIN_95s0PIN_60 ad1PIN_92s1PIN_61 ad2PIN_89s2PIN_63 ad3PIN_87clkPIN_191 ad4PIN_96oePIN_188 ad5PIN_90stPIN_185 ad6PIN_94y0PIN_173 ad7PIN_88y1PIN_176 f50mhzPIN_23pwmPIN_192 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 18 文献文献 1 张亦华.数字电路 EDA 入门VHDL 程序实例集M.北京：北京邮电大学 出版社，2003.3 2 李洋.EDA 技术实用教程M.北京：机械工业出版社，2004.7 3 肖蕙蕙.傅晓林.数字电子技术基础M.重庆：重庆大学出版社，2002.10 4 张凯.VHDL 实例剖析M.北京：国防工业出版社，2004.1 5 姜立东.VHDL 语言程序设计及应用（第 2 版）M.北京：北京邮电大学出 版社，2004.6 6 张绍高.数字声频技术原理及应用M.北京：国防工业出版社，2000.7 7 潘松.黄继业.EDA 技术使用教程M.北京：科学出版社，2003.6 8 刘明业.集成电路/计算机硬件描述语言 VHDL 高等教程M.北京：清华大 学出版社，2003.3 9 王远.模拟电子技术M.北京：机械工业出版社，2000.10 10 谢自美.电子线路设计实验测试M.武汉：华中科技大学出版社， 2000.5 11 李东生.Protel 99SE 电路设计技术入门与应用. 北京：电子工业出版社。 2002 12 Nigel Horspool.Peter Gorman. The ASIC HandBook. Beijing M.2002.11 - 19 - 附件 1： 大学本科毕业论文（设计）工作程序 工作程序及要求完成时间 （一） 确定确定题题目和指目和指导导教教师师 1.学院（系）成立毕业论文（设计）领导小组； 2.学院（系）向教师（具有讲师以上职称或具有研究生学历的助教）分派 指导论文（设计）任务，院（系）公布备选题目一览表； 3.学院（系）召开指导教师和学生参加的毕业论文（设计）布置大会； 4.学生根据自己的专业兴趣、学术特长选定论文题目，确定指导教师， 也可与指导教师协商后确定论文题目； 5.学院（系）将选题结果汇总成表，报教务处实践教学科备案。 每学年第一学 期第 8 周前 第一阶段（准备阶段） （二） 做好做好论论文开文开题题、写作的准、写作的准备备工作工作 1.指导教师向学生传达毕业论文（设计）要求及有关管理规定，师生沟通 交流课题任务，使学生正确理解课题，为开题做准备； 2.学生确定论文题目后，应在指导教师的指导下进行文献检索、实习调 研以及实验等论文前期准备工作。 每学年第一学 期第 8 周以后 （三） 做好开做好开题报题报告告 教研室组织教师指导学生做好开题报告，院（系）检查开题情况，教务处 抽查。 每学年第二学 期第 2 周前 （四） 认认真真进进行行毕业论毕业论文（文（设计设计）指）指导导、 、检查检查工作。工作。 1指导教师做好指导工作，定期检查学生的工作进度和质量，及时解 答和处理学生提出的有关问题； 2学院（系）要随时了解、检查论文写作进展情况，及时研究协调处理 毕业论文写作过程中的有关问题。 每学年第二学 期 第二阶段（开题及写作阶段） （五） 毕业论毕业论文中期文中期检查检查 教研室组织中期毕业论文检查工作，做好记录，学生须向指导教师汇报 工作进度和工作质量，并填写中期检查表。 每学年第二学 期第 8 周 （六） 指指导导教教师评师评定定毕业论毕业论文文 答辩前一周，学生将毕业论文交指导教师，指导教师需认真审阅，写出 评语和评分。 （七） 评阅评阅老老师评阅毕业论师评阅毕业论文文 学院（系）或教研室安排有关教师，详细评阅每个学生的毕业论文，给出 评分。 每学年第二 学期第 13-14 周 （八） 组织组织答答辩辩 学院（系）成立答辩委员会，组织答辩小组对学生进行论文答辩，答辩日 程安排通知教务处，并做好答辩记录，给出答辩成绩。 每学年第二学 期第 15 周前 第三阶段（评审答辩阶段） （九） 综综合合评评定成定成绩绩 学院（系）组织专门人员检查评分标准执行情况，进行成绩汇总和统计； 毕业论文成绩及时报送教务处。 每学年第二学 期第 15 周前 要 求 阶段 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 20 （十） 毕业论毕业论文文归归档管理档管理 学院（系）收集并整理归档毕业论文有关材料，包括鉴定表（2 份）、开题 报告（1 份）、中期检查表（1 份）、评分表（1 份）、论文（设计）（1 份）及相 应电子文档，填写本科生毕业论文（设计）工作总结表，一份交教务处实 践教学科。 每学年第二学 期第 16 周前 （十一）校校级优级优秀秀毕业论毕业论文文评选评选 每学年第二学 期第 17 周前 注：1.提前或推延进行毕业论文（设计）的，各阶段要求相同，日程自定； 2.毕业论文（设计）工作三个阶段时间安排，可根据各专业特点适当调整。 附件 2： 大学本科毕业论文（设计）撰写规范大学本科毕业论文（设计）撰写规范 一、毕业论文（设计）文本结构 毕业论文（设计）主要由 8 个部分组成：封面；目录；题目；中 外文摘要；正文；参考文献；谢辞；附录。 二、毕业论文（设计）各部分规范 1. 封面 封面按学校规定的格式填写，包括论文（设计）题目、作者姓名、指导教 师姓名、学科专业等内容。 2. 目录 目录由毕业论文（设计）各部分内容的顺序号、名称和页码组成，目次中 的内容一般列出二级标题即可。目录应该用“”连接名称与页码。 3. 题目 论文（设计）题目要恰当、简明、凝练，能够反映论文的主题及其内容， 做到文、题贴切。题目中不使用非规范的缩略词、符号、代号和公式，通常不 采用问话的方式。题目所使用的词语应当考虑到有助于选择关键词和编制题录、 索引等。 题目的中文字数一般不超过 20 个字，外文题目不超过 10 个实词，中外文 标题应一致，居中编排格式。 4. 中外文摘要及关键词 摘要是对毕业论文（设计）内容不加注释和评论的简短陈述。摘要主要是 说明研究工作的目的、方法、结果和结论。摘要应具有独立性和自含性，即不 阅读全文，就能获得毕业论文（设计）必要的信息，使读者确定有无必要阅读 全文。摘要中应用第三人称的方法记述论文的性质和主题，不使用“本文” 、 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 21 “作者”等作为主语，应采用“对进行了研究” 、 “报告了现状” 、 “进行 了调查”等表达方式。排除在本学科领域已成为常识的内容，不得重复题目 中已有的信息。语句要合乎逻辑关系，尽量同正文的文体保持一致。结构要严 谨，表达要简明，语义要确切，一般不再分段落。对某些缩略语、简称、代号 等，除了相邻专业的读者也能清楚理解的以外，在首次出现处必须加以说明。 摘要中通常不用图表、化学结构式以及非公知公用的符号和术语。 毕业论文（设计）的摘要包含中文摘要和外文摘要。中文摘要字数约为 200300 字，外文摘要约为 200300 个实词。 关键词（Keywords）是为了文献标引，从汉语主题词表或论文中选取 出来，用以表示全文主题内容信息的词语或术语。关键词不宜用非通用的代号 和分子式。 关键词一般为 36 个。关键词的排序，通常应按研究的对象、性质（问题） 和采取的手段排序。中文关键词两词之间应留出一个汉字的空间，不加任何标 点符号；外文关键词之间用分号隔开。 5. 正文 毕业论文（设计）的正文包括前言（引言） 、正文、结论三个部分。外语类 专业毕业生必须用所学专业外语撰写。 毕业论文（设计）的篇幅一般 6000 字左右。 (1)前言（引言） 前言（引言）主要说明研究工作的目的、范围，对前人的研究状况进行评 述分析，阐明研究设想、研究方法、实验设计、预期结果、成果的意义等。 (2)正文 正文是对研究工作与研究内容的详细表述，一般由标题、文字、表格或公 式等部分组成。该部分要运用选定的研究方法分析问题、论证观点，尽量反映 出研究能力和学术水平。正文是毕业论文（设计）的核心部分，占据主要篇幅。 正文是论文的主体，要求观点清晰、论点正确、论据可靠、论证严密、层 次清楚。 正文中的图表和计量单位要规范。图须有序号、图题、图例、量和单位， 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 22 图序号须用阿拉伯数字，与图题空 1 格，写在图下方；表格采用 3 线表，表 头线和表尾线为粗黑线，表两边不要串写文字，表序号须用阿拉伯数字，与标 题空 1 格，写在表上方；一律使用法定计量单位。 (3)结论 结论是对整个研究工作进行归纳和总结。结论应当准确、完整、明确、精 练。如不可能导出应有的结论，也可以没有结论而进行必要的讨论，阐述本课 题研究中存在的问题及进一步开展研究的建议。 6. 谢辞（致谢） 谢辞（致谢）是对给予各类资助、指导和协助完成科研工作，以及提供各 种条件的单位和个人表示的感谢。谢辞应实事求是。 7. 参考文献 文后参考文献，是论文的重要组成部分，按顺序和规定的格式列在正文之 后。所列出的文献，应当是作者亲自阅读或引用过的，出处要翔实，要进行核 实查对。所引用的文献应是公开出版的刊物或著作，内部刊物一般不引用。 正文中参考文献的标注方法，是在引用文字（即所引用的词组、句子、段 落等）结束处的右上角标出参考文献序号。全文参考文献的序号要按照从小到 大的次序排列，某一文献多次引用时，要用同一序号标出。 文后参考文献的编写方式，是依正文中参考文献序号的次序排列所有的参 考文献，且一个参考文献只能出现一次。 8. 附录 凡不宜收入正文中而又有价值的内容，可编入毕业论文的附录中。附录内 容主要包括：正文中所使用公式的推导与证明过程；使用的主要符号、单 位、缩写、程序全文及其说明等；在正文中无法列出的实验数据；重复性 数据图表；调查问卷等。 - 23 - （顶头空 2 行）目目 录录（4 号黑体，居中） 摘要1 关键词1 AbstractAbstract1 KeyKey wordswords1 引言（或绪论）1 1材料与方法Y 1.1材料 Y 1.2方法 Y 1.2.1Y 1.2.2Y 1.2.3Y 1.2.4Y 2Y 2.1Y 3 Y （略） X （正文第 X 章） Y 致谢Y 参考文献Y 附录 A （必要时）Y 附录 B （必要时）Y 图 1 （必要时）Y 图 2 （必要时）Y 表 1 （必要时） Y 表 2 （必要时） Y 注：1. 目次中的内容一般列出“章” 、 “节” 、 “条”三级标题即可； 附件 3： 大学本科毕业论文（格式）格式（理科）大学本科毕业论文（格式）格式（理科） （说明说明：本表供理工科专业学生用，以下所有红色、蓝色文字仅供参考，学生在写作论文时请保留字体、字 号，改写或删除掉文字，黑色黑色文字请保留。每一页的上方(天头)和左