1、 1 电子课程设计 数字电压表的设计 2 目录目录 目录1 一、前言2 二、 设计任务与要求6 三、 总体框图6 四、 选择器件8 五、模块功能11 六、总体设计电路图20 七、总结 1，心得22 2，展望22 3，致谢23 八，参考文献23 3 一、一、前言前言 课题研究的背景 随着信息技术获得了突飞猛进的发展， 信息技术渗透了我们生活的几乎全部 领域，改变着人类的生存状态和思维模式。而我们的课题所涉及的电子设计自动 化（EDA）技术就是在这种时代背景下产生的，并影响巨大。FPGA 是新型的可编 程逻辑器件，与传统 ASIC 相比，具有设计开发周期短、设计制造成本低、开发 工具先进 等优点，
2、特别适合于产品的样品开发和小批量生产。传统的数字电压 表多以单片机为控制核心，芯片集成度不高，系统连线复杂，难以小型化，尤其 在产品需求发生变化时，不得不重新布版、调试，增加了投资风险和成本。而采 用 FPGA 进行产品开发，可以灵活地进行模块配置，大大缩短了开发周期，也有 利于数字电压表向小型化、集成化的方向发展。 随着电子技术的发展，当前数 字电子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 以直接面向用户需求，根据系统的行为和功能的要求，自上而下的完成相应的描 述、综合、优化、仿真与验证，直
3、接生成器件。上述设计过程除了系统行为和功 能描述以外，其余所有的设计几乎都可以用计算机来自动完成，也就说做到了电 子设计自动化（EDA）这样做可以大大的缩短系统的设计周期，以适应当今品种 多、批量小的电子市场的需求 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。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
4、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。 FPGA 设计具有以下优点： (1)硬件设计软件化 这是 FPGA 开发的最大优势。传统硬件电路设计先要进行功能设计，然后进 行电路板级设计并做称电路板后进行调试，如果电路中有什么错误，整个电路板 都将作废，这是很不经济的。FPGA 的开发在功能层面上可以完全脱离硬件而在 EDA 软件上做软仿真。当功能确定无误后可以进行硬件电路板的设计。最后将设 计好的，由 EDA 软件生成的烧写文
5、件下载到配置设备中去，进行在线调试，如果 这时的结果与要求不一致，可以立即更改设计软件，并再次烧写到配置芯片中而 4 不必改动外接硬件电路。 (2)高度集成化，高工作频率 一般的 FPGA 内部都集成有上百万的逻辑门，可以在其内部规划出多个与传 统小规模集成器件功能相当的模块。 这样将多个传统器件集成在同一芯片内部的 方法不但可以改进电路板的规模，还可以减少 PCB 布线的工作。由于各个模块都 是集成在 FPGA 芯片内部，这就很大程度地解决了信号的干扰问题，使得 FPGA 的工作频率可以大幅度的提高。另外，一般的 FPGA 内部都有 PLL 倍频的时钟， 这进一步解决了电磁干扰和电磁兼容问题
6、。 (3)支持多种接口 FPGA 芯片可支持多种标准的接口电平，可通过 EDA 开发工具来选定采用什么样的接口标 准，包括常用的 TTL 和差分输入等。这便于后端各种不同接口电路的匹配。 FPGA 设计流程 可编程逻辑器件的设计是利用 EDA 开发软件和编程土具对器件开发的过程。 它包括设计准备、设计输入、功能仿真、设计处理、时序仿真和器件编程及测试 等七个步骤。 1设计准备 在系统设计之前，首先要进行方案论证、系统设计和器件选择等准备工作。 一般采用自上而下的设计方法，也可采用传统的自下而上的设计方法。 2设计输入 设计输入将所设计的系统或电路以开发软件要求的某种形式表示出来， 并送 入计算机的过程称为设计输入。设
