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关于自动化毕业论文开题报告范本 基于FPGA的数字电压计的设计 1课题设计的目的和意义 传统的数字电压计设计通常以大规模ASIC(专用集成电路)为核心器件并辅以少量中规模集成电路及显示器件构成ASIC完成从模拟量的输入到数字量的输出是数字电压表的心脏这种电压计的设计简单、精确度高但是这种设计方法由于采用了ASIC器件使得它欠缺灵活性其系统功能固定难以更新扩展后来发展起来的用微处理器(单片机)控制通用A/D转换器件的数字电压计的设计的灵活性明显提高系统功能的扩展变得简单但是由于微处理器的引脚数量有限其控制转换速度和灵活性还是不能满足日益发展的电子工业的需求而应用EDA(电子设计自动化)技术及FPGA(现场可编程门阵列)其集成度高、速度快、性能十分可靠、用户可自由编程且编程语言通俗易懂、系统功能扩展非常方便采用FPGA芯片控制通用A/D转换器可使速度、灵活性大大优于由微处理器和通用A/D转换器构成的数字电压计 数字电压计的高速发展使它已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前计量仪器发展的主要方向之一数字电压计已经进入了精密标准测量领域这个课题的目的和意义在于使自己掌握对数字电压表的理解自己动手设计数字电压计并进行系统仿真 现代电子设计技术的核心为EDA技术EDA技术就是依靠功能强大的计算机在EDA工具软件平台上对以硬件描述语言VHDL为系统逻辑描述手段完成的设计文件自动的完成逻辑编译逻辑化简逻辑分割逻辑综合结构综合以及逻辑优化和仿真测试直至显示既定的电子线路系统功能 2课题设计的主要内容 2.1数字电压计 采用EDA(电子设计自动化)技术和FPGA(现场可编程门阵列)芯片设计数字电压计整个设计采用VHDL语言由ADC0809转换控制模块、数据转换模块、译码模块和显示模块组成并在MAX+PLUS下进行软件编程实现正确的工作时序后将编译结果下载到FPGA芯片上生成SoC(片上系统) 2.2FPGA 现场可编程门阵列FPGA是一种新型的高密度PLD采用CMOSSRAM工艺制作FPGA的结构一般分为三部分：可编程逻辑块可编程I/O模块和可编程内部连线配置数据可以存储在计算机上设计人员可以控制加载过程在现场修改器件的逻辑功能即所谓现场可编程 2.3ADC0809转换器 ADC0809是采样分辨率为8位的、以逐次逼近原理进行模数转换的器件其内部有一个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 2.4VHDL语言程序 VHDL主要用于描述数字系统的结构行为功能和接口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)和内部(或称不可视部分)即涉及实体的内部功能和算法完成部分 状态机是一类很重要的时序电路是许多数字电路的核心部件除了输入信号、输出信号外状态机还包括一组寄存器它用于记忆状态机的内部状态状态机寄存器的下一个状态及输出不仅同输入信号有关而且还于寄存器当前状态有关 3设计方案 3.1硬件设计部分 3.1.1硬件电路设计 硬件电路包括模数转换电路控制电路和显示电路 3.1.2FPGA功能模块设计 (1)A/D转换的控制模块设计 采用Altera公司EP1K30TC1443FPGA芯片作为系统的核心器件负责ADC0809的A/D转换的启动、地址锁存、输入通道选择、数据读取主要采用VHDL的多进程状态机完成 (2)数据转换模块设计 本设计采用5V参考电压测量范围为05V由于转换器为8位则电压的最小分辨率为0.02V通过编写查表程序对电压进行BCD编码将8位二进制数转换为BCD码 (3)显示模块设计 本模块的任务是把数据处理模块处理得到的BCD码转换成能被显示器识别的字型编码8位二进制数转换成BCD码后为12位因此需3个七段显示器显示结果为了节省资源采用扫描方式控制显示器的显示扫描时钟由CLK提供其频率应大于100Hz否则会有闪烁现象 3.2软件测试部分 选EP1K30TC1443为目标器件并进行引脚锁定后将程序下载到目标配置器件先对ADC0809进行初始化改变其模拟通道输入电压采样电路对电压进行采样后FPGA控制ADC0809对信号进行模数转化然后将二进制数转换为BCD码最后通过译码程序将结果显示在七段显示器上在实验过程中需要反复的调试每个模块的功能使的整个系统完成正确的测量和显示电压功能 4实施计划 (1)14周查阅资料撰写开题报告翻译外文资料 (2)4周开题报告答辩 (3)510周进行毕业设计的理论研究、方案设计、软硬件设计、工艺设计、实验测试等 (4)11周中期检查 (5)1113周撰写毕业设计论文并完成初槁 (6)1415周指导教师检查、批改论文;学生修改论文定稿 (7)15周毕业设计答辩资格审查 (8)16周毕业设计答辩 5主要参考文献 1谢淑如.ProtelPCB99SE电路板设计.北京：清华大学出版社. 2褚振勇.FPGA设计及应用.西安：西安电子科技大学出版社. 3陈耀和.VHDL语言设计技术.北京：电子工业出版社. 4康华光.电子技术基础(模拟部分).北京：高等教育出版社. 5G.Desquilbet,C.