VHDL语言的AD采样控制器设计

1、2011级学生EDA课程设计BEDA课程设计报告书课题名称VHDL语言的A/D采样控制器姓名学号院、系、部物理与电子科学系专业电子信息科学与技术指导教师2013年11月20日一、设计任务及要求：设计任务：1、利用ADC08138高速串行接口10配置8个通道的输入多路转换器具有电压参考及跟踪保持功能。2、用VHDL程序来控制ADC08138的主要程序要求:首先进行预设计，根据设计的任务要求，先确定设计方案，然后进行硬件电路的初步设计，在计算机上画出硬件电路图，在老师的指导下进行修正硬件电路图，并对所涉及的参数进行计算。在确定硬件的基础上，要进行软件的总体设计，包括软件主流程的设计以及各子程序的设

2、计，同时，要写出详细的操作说明。然后进入硬件的调试及编程工作，设计组内的同学可根据任务分工，有调试硬件各功能模块的，有进行整体程序的编制的，各模块的编制过程中要注意资源的衔接。最后进入联机调试，联机调试的原则也要采用分步走的原则，各个功能模块要逐步套入，通过一个再增加一项功能，从而达到设计的总体要求，不要上来编制个最大的程序，最后无法查找错误。最后写出设计报告。指导教师签名：年月日二、指导教师评语：指导教师签名：年月日三、成绩指导教师签名：年月日目录一、绪言二、系统设计2.1ADC08138介绍2.2软件流程图三、VHDL程序设计错误！未定义书签。.错误！未定义书签错误！未定义书签错误！未定义

3、书签。TOC o 1-5 h z四、计算机仿真分析6.五、结束语6. HYPERLINK l bookmark24六、参考文献7. 一、绪言现场可编程门阵列是年代中期在A等逻辑器件的基础之上发展起来的一种可编程逻辑器件，特点是高集成度、高速和高可靠，开发周期短，投资风险小，产品上市快。是目前通用的硬件描述语言（）之一，可用来描述一个数字电路的输入、输出以及相互间的行为与功能。其特有的层次性由上而下的结构式语法适合大型项目的设计，并且修改方便、移植性强，其源代码已成为一种输入标准，可用于各种不同的工具。使用来设计数字系统已成为当今电子设计技术的一种趋势。由于本质上仍是数字逻辑电路，当需要控制模拟

4、量时，就必须在外围增加转换，进行相应控制。与微处理器或单片机相比，更适用于直接对高速器件的采样控制。许多文献介绍了并行工作的器件与接口，本文以高速串行转换器与公司的接口为例，介绍了基于语言用来控制串行的电路设计技术。二、系统设计2.1ADC08138介绍是有通道的位逐次逼近式串行转换器，模拟输入可配置成单端、差分和准差分模式。能提供带隙派生基准电压，串行数据联系只需要很少的口，不需要零点及满量程调节，带有模拟输入采样保持器及路输入转换器，功耗低（最大值）、转换时间快（，最大值）。广泛应用于数字传感器、过程控制、监测等领域。用设计的采样控制器与的接口电路如图所示。为的片选信号。转换开始时为低电平

5、。17Jurt116CLK15RARS：nn濫藩HCLKADCSADADD可3.-0ADOVDOAD7.0图1米样控制器与ADC08138接口控制图每个时钟上升沿数据从输入到其内部的地址转换寄存器。出现在线上的第一个逻辑“”为启动位“”。启动位后的第位到第位分别为、。由它们来决定的工作方式。其中与决定是按单端、差分还是准差分方式进行工作。单端输入方式时接地；差分输入方式限制在相邻的通道，而不能分别与其它通道作差分方式，差分输入时可以选择相反极性。可用于准差分输入，在这种模式下，该引脚的电压可看作其它输入通道的“”输入，这电压可以不一定是模拟地，准差分输入可转换任何模拟输入电压与公用端电压之间的

6、差值。决定奇偶通道的工作和符号如单端方式时为偶数通道，为奇数通道。具体定义如表所示。当为高电平时，表示正处于转换状态这时线无效。内部自动加入个时钟后开始采样，每个时钟下降沿数据送至端，为数据输出端。经过个时钟周期，转换结束，为低电平。为移位方式控制端，高电平时，移出的数据即转换的结果，先是高位字节（）；低电平时，先移出低字节（）。提供的带隙基准电压，这电压不随温度、电源电压、负载电流的变化改变，可以与直接相连，为模拟输入提供至的电压范围至为个输入模拟通道。表1ADC08138MUX地址单端模式地址模拟单端通道号差分模式地址模拟差分通道对2.2软件流程图幵中斷打卬子M打GW7T翹1!启功A/D转

7、購动生打料显示讯WfW忙抽初能国i+W亍耐初鯉El巧初蛤比山存图2软件流程图三、VHDL程序设计由于的输入配置可以用软件来控制，在每个转换中它可以随需要来修改。一个通道可以在一次转换中作为单端，以地为参考的输入模式，在另一次转换中又可配置为差分通道的一部分。图中部分为用程序来实现的对控制3其中为低电平时启动。由外部给出时钟频率，经过分频后通过提供给工作频率。通过对片选，同时和输出的一起控制着进行通道地址转换，由输出转换通道地址。当接收到的管脚由低到高的电平后，输入串行数据。经过一段时序后，从并行输出，同时由低变为高电平，发出转换完毕的信号。部分主要由分频器、通道地址产生器、（并行输入串行输出）

8、、（串行输入并行输出）等组成，原理图如图所示。其中分频器由及组成，通道地址产生器由构成，、分别由及来实现 产生所需的频率即可。这里是用双进程的有限状态机（时表示没有通道被选择，中“为时序进程“）来设计通道地址产生器。当没有工作。通道对应着。其“组合进程，如果使用差分输入模式,只需修改相应的地址即可。的优点是好的时序逻辑模块，容易读懂修改。（并行输入串行输出）模块及综合器易于优化，容易形成性能良P串行输入并行输出）模块可参见文献3。需注意的是/时开始计数，这和当时加载通道地址。的工作时序是一致的。 # 四、计算机仿真分析用II进行输出控制部分波形仿真如图所示。由于的转换状态由给出，数据由给出，图

9、中给出了对、及三个模块的组合进行仿真的结果，其中周期为。为低电平时开始工作。当由低到高跳变时，若要选通通道0则将数据从输入到其内部的地址转换寄存器，如图中值为，同时输出转换通道地址为。由图可见，仿真波形与对要求的控制相一致，达到了设计目的。.讪uc：AC乌為Dr0elk1亠DL00WAbtJRp.-OH2|闖1:曲FE9|ajdcnlr；E|datcH2Joul：!4!qdpo2HIM4.CU3nr图4仿真波形图五、结束语本实验用于交流电机调速系统中的转换部分。实验时另增加了显示模块,显示结果验证了该控制程序的正确性。用来实现控制电路有很多优点。不仅可进行任意次数的编程，而且可在工作中快速编程。的集成度非常高，这样许多中规模集成电路和许多分离元件组合才能完成的功能可以用它来完成，使电路的体积减小、可靠性提高、成本下降。的速度可以做的很高。公司提供的芯片内部速度可达，时钟速度可达，并且管脚之间的延迟低于。随着和语言的迅速推广，的应用领域将会越来越广泛。六、参考文献：:潘松，王国栋实用教程成都电子科技大学出版社:“:林明权数字控制系统设计范例北京电子工业出版社黄正瑾徐坚章小丽等系统设计技术入门与应用】北