基于VHDL语言的数字电压表设计开题
基于CPLD的智能数字电压表设计开题报告(宋由欢)
题目：基于CPLD的智能数字电压表设计一、本课题设计（研究）的目的：1.锻炼对系统设计的认识，提高了对整个系统设计的全面把握能力2.将所学的零散知识进行整体的连系与整合，提高的自身自己知识综合应用的能力3.本次毕业设计，是要对系统进行独立的设计和制作，大大提高了自己对书本知识进行实际的转化的能力4.本次毕业设计，是运用CPLD为核心进行设计，更加熟练掌握了运用VHDL语言的编程能力。
由于是实物设计，使更加熟练的掌握了电路设计和PCB设计软件和设计思想的。
5.本次毕业设计使自己更加容易的适应未来自己的工作起到了很强的过渡作用，使自己的能力更快的在企业得到展现与发展。
二、设计（研究）现状和发展趋势（文献综述）：◆研究现状：1.EDA技术的现状电子设计技术的核心就是EDA技术，EDA是指以计算机为工作平台，融合应用电子技术、计算机技术、智能化技术最新成果而研制成的电子CAD通用软件包，主要能辅助进行三方面的设计工作，即IC设计、电子电路设计和PCB设计。
EDA 技术已有30年的发展历程，大致可分为三个阶段。
70年代为计算机辅助设计（CAD）阶段，人们开始用计算机辅助进行IC版图编辑、PCB布局布线，取代了手工操作。
80年代为计算机辅助工程（CAE）阶段。
与CAD相比，CAE除了有纯粹的图形绘制功能外，又增加了电路功能设计和结构设计，并且通过电气连接网络表将两者结合在一起，实现了工程设计。
CAE的主要功能是：原理图输人，逻辑仿真，电路分析，自动布局布线，PCB后分析。
90年代为电子系统设计自动化（EDA）阶段。
随着电子技术的发展，当前数字系统的设计正朝着速度快、容量大、体积小、重量轻的方向发展，推动该潮流迅猛发展的引擎就是日趋进步和完善的ASIC设计技术。
目前数字系统的设计可以直接面向用户要求，根据系统的行为和功能要求自上而下逐层完成相应的描述、综合、优化、仿真与验证，直到生成器件。
上述设计过程除了系统行为和功能描述以外，其余所有的设计过程几乎都可以用计算机自动的完成，也就是说作到了电子设计自动化（EDA）。
数字电压表设计开题报告
三、研究的主要内容和方法
研究内容：本毕业设计由单片机控制系统、信号输入电路、A/D转换电路、LED显示电路组成等部分组成。单片机采用STC89C51为控制核心，STC89C51单片机内部有8K存储空间，满足一般设计的需要，且满足功耗低的要求；A/D转换电路是数字电压表的核心部分，通过模数转换芯片ADC0809采集电压信息，它负责把采集到的模拟量转换为相应的数字量再传送到单片机控制模块。ADC0809是一种典型的A/D转换器，由一个八位A/D转换器、一个八路模拟开关、八路模拟量地址锁存/译码器和一个三态输出锁存器组成，具有精度高可靠性强的优点；数字量经过处理后送到显示模块，显示模块用三位七段数码管完成。数码管与液晶显示相比较具有显示直观清楚，控制简单方便，价格低廉的优点。
研究方法：硬件设计方面采用AT89C51单片机，A/D转换器采用ADC0809对输入模拟信号进行转换，最后在数码管上显示出来；软件部分主要有：主程序：在A/D模块启动子程序中,主要根据A/D转换模块的时序图设置单片机的各引脚电平来启动ADC0809。判断部分主要是通过A/D转换模块采集到的电压值与档位值进行比较来选择数字电压表的档位,再通过档位处理子程序对A/D转换模块转换后的电压值进行处理,然后在数码显示器上显示出来。LED送显子程序：LED送显子程序主要完成4个LED数码显示器的动态显示功能,显示字型通过查表方式实现,在显示过程中调用了延时子程序DELAY,使数码显示器能够稳定显示。自动切换测量程序：档位自动切换子程序的软件设计主要对A/D转换模块转换得到数据和该档位的数据进行比较进行档位的选择,再通过计算将十六进制数转换为十进制数,存储在50H～53H 四个单元中,然后再通过调用送显子程序将其在数码显示器上显示出来。
《基于VHDL数字频率计的设计》开题报告 (1) (2)
商洛学院本科毕业设计（论文）开题报告题目基于VHDL数字频率计的设计学院名称物理与电子信息工程系专业班级电子信息工程10级2班学生姓名吕超学号指导教师刘萌填表时间： 2014 年 3 月 10日填表说明1.开题报告作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。
2.此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计（论文）工作前期完成，经指导教师签署意见、相关系主任审查后生效。
3.学生应按照学校统一设计的电子文档标准格式，用A4纸打印。
4.参考文献不少于8篇，其中应有适当的外文资料（一般不少于2篇）。
5.开题报告作为毕业设计（论文）资料，与毕业设计（论文）一同存档。
设计（论文）基于VHDL数字频率计的设计题目设计（论文）类型（划“√”）工程设计应用研究开发研究基础研究其它√一、本课题的研究目的和意义数字频率计是电子设计、仪器仪表、资源勘测、计算机、通讯设备、音频视频等应用领域不可缺少的测量仪器, 被广泛应用于航天、电子、测控等领域。
在数字电路中，频率计属于时序电路，它主要由具有记忆功能的触发器构成。
在计算机及各种数字仪表中，都得到了广泛的应用；在CMOS电路系列产品中，频率计是用量最大、品种最多的产品。
许多物理量的测量, 如振动、转速等的测量都涉及到或可以转化为频率的测量，并且与许多电参量的测量方案、测量结果都有十分密切的关系，因此，频率的测量就显得更为重要。
传统的数字频率计一般是由分离元件搭接而成，用到的器件较多，连线比较复杂，而且会产生比较大的延时，造成测量误差大、可靠性差。
后来随着单片机的大规模的应用, 出现了不少用单片机控制的频率测量系统。
相对于以前用分离元件搭接起来的频率测量系统, 单片机控制的频率测量系统在频率测量范围、频率测量精度和频率测量速度上都有了很大的提高。
但由于单片机工作频率的限制、单片机内部计数器位数的限制等因素, 由单片机控制的频率测量系统无法在频率测量范围、频率测量精度和频率测量速度上取得重大突破。
数字电压表设计开题报告
电子线路硬件课程设计开题报告课题：数字电压表设计班级：作者：学号：指导老师：摘要数字电压表是利用模拟/数字变换器原理，以十进制数字形式显示被测电压值的仪表，用途十分广泛。
本次课程设计计划用单片机实现。
以单片机芯片AT89C51为核心，在芯片上拓展AD转换、显示部分，然后外接一个衰减电路完成整个数字电压表设计。
目标测量量程0-200V，分为4档：200mV、2V、20V、和200V，分辨率0.1mV，测量误差 < 0.1%。
关键字：数字电压表； AT89C51单片机AbstractA digital voltmeter is an instrument displaying the voltage in decimal system, which is based on simulation to digit. It’s widely used. The design is planned to be finished by using a one-chip computer named AT89C51. An analog to digital converter, a display section, and a voltage attenuation are attached to the chip and they make up the design. The measuring range is 0 to 200 volt. It’s divided into four gears as 200 millivolt, 2 volt, 20volt, and 200volt. The voltage resolution of the voltmeter is 0.1 millivolt and it’s measuring error is less than 0.1 percent.key words: digital voltmeter, one-chip computer, AT89C51一、项目设计目标（1） 项目综合描述本项目要求设计并实现一个数字电压表的装置，该装置能够对0~200V 范围的直流电压进行测量。
数字电压表的设计
湖南人文科技学院课程设计报告课程名称：VHDL语言与EDA课程设计设计题目：数字电压表系别：专业：电子信息工程班级：学生姓名:学号:起止日期:指导教师:教研室主任：摘要伴随着集成电路(IC)技术的发展，电子设计自动化(EDA)逐渐成为重要的设计手段，己经广泛应用于模拟与数子电路系统等许多领域。
目前电子技术的发展主要体现在EDA 领域,数字系统的设计正朝着速度快、容量大、体积小、重量轻的方向发展。
它采用自顶向下的设计方法，即从系统总体要求出发，自上至下地将设计任务分解为不同的功能模块，最后将各功能模块连接形成顶层模块，完成系统硬件的整体设计。
电子设计自动化是近几年迅速发展起来的将计算机软件、硬件、微电子技术交叉运用的现代电子设计学科。
其中EDA设计语言中的VHDL语言是一种快速的电路设计工具，功能涵盖了电路描述、电路合成、电路仿真等三大电路设计工作。
本电压表的电路设计正是用VHDL 语言完成的。
此次设计主要应用的软件是美国ALTERA公司自行设计的Quartus II。
数字电压表（Digital Voltmeter）简称DVM，其数字化是指将连续的模拟电压量转换成不连续、离散的数字量并加以显示。
本次所设计的电压表的测量范围是0～5V，精度为0.02V。
此电压表的设计特点为：通过软件编程下载到硬件实现,设计周期短,开发效率高。
关键字：电子设计自动化(EDA)；FPGA；VHDL；数字电压表。
目录设计要求 (1)1方案论证与对比 (1)1.1方案一 (1)1.2方案二 (1)1.3方案对比与选择 (2)2 功能的设计及原理分析 (2)2.1 A/D转换器的设计 (2)2.1.1 A/D转换的一般步骤和取样定理 (3)2.1.2 A/D 0809结构引脚以及说明 (5)2.1.3 ADC0809的转换原理 (6)2.2 BCD码转换的原理 (8)3、软件实现及测试 (9)3.1 VHDL设计模块 (9)3.2各模块元件图及时序仿真 (10)3.3工作模式图 (13)3.4引脚锁定 (14)4、详细仪器清单 (14)5、总结与思考 (15)6、致谢 ...................................................................................................................... 错误！未定义书签。
开题报告(简易数字电压表的设计)
1绪论
2数字仪表设计原理
3芯片介绍
4系统硬件设计
5系统软件设计与说明
6程序调试
7总结
8参考文献
谢
预期目标：
简易数字电压表可以测量0～5V的8路输入电压值，并在四位LED数码管上轮流显示或单路选择显示
三、拟采用的研究方法、步骤
研究方法：
A/D转换模块：采用ADC0809转换芯片，其中A/D转换器用于实现模拟量数字量的转换，单电源供电。
目前数字电压表的内部核心部件是A/D转换器，转换器的精度很大程度上影响着数字电压表的准确度，本毕业设计A/D转换器采用ADC0809对输人模拟信号进行转换，控制核心AT89C51再对转换的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。
二、研究的主要内容和预期目标（研究的框架，要求列到一级提纲）
DVM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，而高准度的DC-DVC的出现，又使DVM进入了精密标准测量领域。随着现代化技术的不断发展，数字电压表的功能和种类将越来越强，越来越多，其使用范围也会越来越广泛。采用智能化的数字仪器也将是必然的趋势，它们将不仅能提高测量准确度，而且能提高电测量技术的自动化程序，可以扩展成各种通用数字仪表、专用数字仪表及各种非电量的数字化仪表(如：温度计、湿度计、酸度计、重量、厚度仪等)，几乎覆盖了电子电工测量、工业测量、自动化仪表等各个领域。从而提高计量检定人员的工作效。
毕业论文（设计）开题报告
论文题目
简易数字电压表的设计
一、选题的背景与意义（本研究的现状综述、理论价值与实际意义）
电压表已经有100多年的发展历史，虽然不断改进与完善，仍然无法满足现代电子测量的需求，近二十年，微电子技术，计算机技术，集成技术，网络技术等高新技术得到了迅猛发展。这一背景和形势，不断地向仪器仪表提出了更高、更新、更多的要求，如要求速度更快、灵敏度更高、稳定性更好、样品量更少、遥感遥测更远距、使用更方便、成本更低廉、无污染等。同时也为仪器仪表科技与产业的发展提供了强大的推动力，并成了仪器仪表进一步发展的物质、知识和技术基础。数字电压表(Digital Voltmeter简称DVM)自1952年问世以来，显示出强大的生命力，现已成为在电子测量领域中应用最广泛的一种仪器。数字电压表可以显示清晰、直观，读数准确，准确度高，分辨力强，测量范围广，扩展能力强，测量速度快，输入阻抗高，集成度高，微功耗和抗干扰能力强等优点，独占电压表产品的熬头。
基于VHDL的数字电压表设计及实现
收稿日期:2008-10-08作者简介:孙 瑜(1979-),女,实验师,硕士,研究方向:电子实验设计及教学。
基于VHDL 的数字电压表设计及实现孙 瑜,刘晓燕(海军大连舰艇学院基础实验中心,辽宁大连 116018)摘要:通过对FPG A 芯片进行VHDL 语言编程,并在E DA 实验箱上下载、调试,实现了数字电压表的功能。
具体方案是利用状态机的方法对ADC0809进行采样控制,并将采样后的信号转换为BCD 码,经译码后再通过三位数码管进行显示。
该设计突出了VHDL 语言良好的电路描述和建模能力,从而大大简化了硬件设计任务,提高了设计效率。
由于VHDL 语言的灵活性和可扩展性以及E DA 实验箱的反复利用性,减小了实验成本。
关 键 词:FPG A 芯片;VHDL 语言;状态机;数字电压表中图分类号:TP39;T N911172 文献标识码:A 文章编号:1672-4550(2009)02-0068-03Desi gn and Reali zati on of the D i git al Volt meter Based on VH DLS UN Yu,L IU Xiao 2yan(Basic Experi m ent Center,Dalian Naval Acade my,Dalian 116018,China )Abstract:By p r ogra mm ing the FPG A with VHDL and debugging on the E DA experi m ental box,basic functi on of the digital volt m eter is realized 1Firstly,samp ling contr ol of the ADC0809is carried out thr ough the state machine method,then the sa mp led signal is con 2verted t o the BCD code 1After decoding the signal is dis p layed by LE D with three bits 1The favorable ability of VHDL on circuit de 2scri p ti on and modeling is utilized in the design 1Accordingly,hard ware design is greatly si m p lified and efficiency of the sche me is i m 2p r oved 1Because of the flexibility and expansibility of VHDL and reusing of the E DA experi m ental box,positivity and creativity of the students are ins p ired and the cost is reduced 1Key words:FPG A;VHDL;state machine;digital volt m eter1 引 言VHDL 语言(VHSI C Hardware Descri p ti on Lan 2guage )是一种利用形式化方法来描述数字电路和系统的语言。
基于VHDL的电压表
学校代码：11517HENAN INSTITUTE OF ENGINEERING数字系统设计题目基于VHDL的电压表设计学生姓名张通陈朋朋陈赞专业班级电子科学与技术1042班学号 207 238 248系（部）电气信息工程学院指导教师(职称)瓮嘉民完成时间 2013 年6月 28日目录一：TLC549芯片介绍1.1：芯片简介1.2：内部框图和管脚名称1.3：极限参数1.4：工作时序二：设计要求三：整体设计四：模块设计4.1：TLC549模块4.2：数码管显示模块4.3：原理图模块五：成员感想****************************************************** 附录1：程序清单附录2：引脚锁定图附录3：波形仿真图附录4：仿真照片附录5：参考资料对于信号的采集和处理．多数是以单片机或CPU为控制核心．虽然编程简单．控制灵活，但缺点是速度慢、控制周期长。
单片机的速度大地限制了A／D 高速性能的利用。
而FPGA的时钟频率可高达100 MHz以上。
本设计以高集成度的芯片为核心．进行数据采集控制、数据时序控制等、具有开发周期短、灵活性强、通用能力好、易于开发、扩展等优点．既降低了设计难度．又加快了产品的开发周期。
一；TLC549芯片介绍1.1： TLC549是美国德州仪器公司生产的8位串行A/D转换器芯片，可与通用微处理器、控制器通过CLK、CS、DATA OUT三条口线进行串行接口。
具有4MHz片内系统时钟和软、硬件控制电路，转换时间最长17μs， TLC549为40 000次/s。
总失调误差最大为±0.5LSB，典型功耗值为6mW。
采用差分参考电压高阻输入，抗干扰，可按比例量程校准转换范围，VREF-接地，VREF+－VREF-≥1V，可用于较小信号的采样。
1.2： TLC549的内部框图和管脚名称上图所示。
它与控制模块通过SPI接口连接．即通过I／／O CL0CK、CS、DATA OUT 3个引脚串行与控制模块连接 TLC549有片内系统时钟．该时钟与I／O clock相互独立工作．无需特殊速度和相位匹配。
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一、论文选题的目的和意义
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。
它具有显示清晰直观，读数准确；准确度高；分辨率高；测量范围宽；扩展能力强；测量速率快；抗干扰力强等优点。
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。
数字电子系统通常由传统的用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。
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。
所以用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。
二、研究工作的主要内容和重点。
2.1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）用FPGA芯片实现的硬件电路原理图；
2.2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：0~24v；
2）分辨率：0.02v：
3）显示位数：3位；
2.3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、数字电压表的硬件设计
1) FPGA电路设计
2) FPGA外围电路设计
3)芯片与FPGA的连接电路设计
4) LED显示硬件电路设计
2、数字电压表的软件设计
1）芯片时钟信号软件设计
2）A/D转换控制模块的软件设计
3）电压显示软件设计
4）数字电压表总体软件设计
三、研究方案
3.1基本设计方案
1）通过上网和图书馆书籍资料搜集不同算法，在原有的基础上对问题进行思考研究与改进。
2）和做相近领域中论文的同学进行讨论，对于讨论仍有疑难的问题请教指导老师。
3）在研究过程中采用分析、综合和扩展，比较与类比的方法。
3.2 数字电压表存在的问题及改进方法
3.2.1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。
3.2.2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。
3.3 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）方框电路图。
四、研究的重关键技术，前期已开展的工作
4.1 研究的关键技术
4.1.1关于FPGA的相关技术
FPGA由可编程逻辑单元阵列、布线资源和可编程的I/O单元阵列构成，一个FPGA 包含丰富的逻辑门、寄存器和I/O资源。
一片FPGA芯片就可以实现数百片甚至更多个标准数字集成电路所实现的系统。
FPGA的结构灵活，其逻辑单元、可编程内部连线和I/O单元都可以由用户编程，可以实现任何逻辑功能，满足各种设计需求。
4.1.2 VHDL语言
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（或称可是部分,及端口)和内部（或称不可视部分），既涉及实体的内部功能和算法完成部分。
在对一个设计实体定义了外部界面后，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。
4.1.2 MAX+PLUS Ⅱ软件
Max+plusⅡ是Altera公司提供的FPGA/CPLD开发集成环境，Altera是世界上
最大可编程逻辑器件的供应商之一。
Max+plusⅡ界面友好，使用便捷，被誉为业界最易用易学的EDA软件。
在Max+plusⅡ上可以完成设计输入、元件适配、时序仿真和功
能仿真、编程下载整个流程，它提供了一种与结构无关的设计环境，是设计者能方便地进行设计输入、快速处理和器件编程。
4.2前期已开展的工作
1.了解MAX PLUSⅡ软件的特点，学会合理选择和使用。
2.根据设计要求查阅相关资料，并理出设计总体思路。
3.制定本课题工作方案及进度计划。
4.熟悉VHDL语言。
五、研究计划及进度
第1—4周深入研究相关文献，开始进入论文写作；
第5—6周设计系统总体结构并学习MAX+PLAS2仿真技术，完成系统的硬件理设计和相关FPGA电路设计。
第7—8周完成中期报告。
第9—11周完成系统的程序设计。
第12—14周对整个设计进行联合调试、修改和完善，并撰写毕业论文。
第15周后修改论文准备答辩。
指导教师意见（对课题的深度、广度及工作量的意见）
指导教师：年月日所在系审查意见：
系主管领导：年月日。