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数字电压表设计

第一部分项目名称、内容与要求

项目名称：数字电压表设计

1.1设计内容

利用FPGA与模数转换器ADC0809设计一个数字电压表，能够

测量0~5V之间的直流电压，用四个数码管显示被测电压，要求精

确到小数点后三位数字。了解数字电压表的工作原理，掌握可编程

逻辑器件与模数转换器之间的接口电路设计及调试方法。下载并测

试电路功能，分析芯片资源的占用情况。

1.2具体要求

1）、能正确测量0-5∨模拟电压，误差1%,数字电压值分别由四个数

码管显示。

（2）、FPGA芯片产生ADC0809控制信号和七段显示器断码和位

码等。

（3）、ADC0809芯片实现8位模数转换，输入0-5∨，输出00H-FFH。

（4）、ADC0809输出00H-FFH送FPGA芯片处理为十进制数百十

个等位，并产生动态显示位码和断码。

（5）、FPGA芯片产生ADC0809芯片需要写、读和片选信号等，注

意时序。

（6）、了解掌握A/D（模数）转换器芯片ADC0809的转换原理、管

脚定义以及实际用法。

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数字电压表设计

第二部分：系统整体架构（）

ArchitectureDescription

2.1设计思路

数字电压表（DigitalVoltmeter）简称DVM，是一种用数字显示

的电压测量仪表。由于数字电压表具有读数准确方便、精度高、误

差小、灵明度高和分辨率高、测量速度快等特点而备受青睐。其基

本理是采用数字化测量技术，对直流电压进行模数转换，转换成不

连续、离散的数字形式并加以显示。由此可知数字电压表的设计应

包括三个主要部分：作为电压采样端口的模数转换单元、数据处理

单元及电压值显示单元。设计要求利用ADC0809模数转换器，FPGA

作为数据处理的核心器件，用LED和数码管进行电压值的显示。系

统结构框图如下图所示。

2.2系统原理（包含：框图等阐述）与设计说明等内容

1、模数转换器工作原理

A/D转换器芯片ADC0809简介8路模拟信号的分时采集，片内有8路

模拟选通开关，以及相应的通道抵制锁存用译码电路，其转换时间为100μs左

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数字电压表设计

右。输入电压范围0~5V，该芯片内部有输出数据锁存器。ADC0809

芯片外引脚如下所示。

其中V、V为ADC0809的模拟信号输入端，用以接受

IN+IN-

（）（）

单极性、双极性或差模输入信号；D0~D7为A/D转换器数字信号输

出端，CLKIN为外电路提供的时钟脉冲输入端，频率限制在

100KHz~1460KHz；CLKR为内部时钟发生器外接电阻端，与

CLKIN端配合可有芯片自身产生时钟脉冲，频率为1/1.1RC。

ADC0809的工作时序，当片选信号CS与写输入信号WR同时为

低电平时，A/D转换器启动，在WR上升沿后100us完成模数转换，

转换结果存入芯片内部的输出数据锁存器，如图7-3（a）所示。转

换结束输出信号INTR自动变为低电平，表示本次转换已结束。如CS、

读输入信号RD同时为低电平，则数据锁存器三态门打开，数字信号

送出至输出端D0~D7，RD高电平到来后数据锁存器三态门回到高阻

状态。

2.数据处理及显示单元

FPGA芯片负责ADC0809A/D转换过程的启动以及转换数据的

读取。同时，把读取的8位二进制数据转换成便于输出的3位LED

段码送给LED数码管显示。因此FPGA部分的程