,台 导打 t l墓 i旦 试论 C P L D 在数 字 电压 表设 计 中 的应 用 陈 冬冬 毫州 职业 技术 学院 摘要 : C P L D是 复杂可 编 程逻 辑器件 的 简称 , 与 传 统 的 P L D 相 比 , 其 内部 逻辑更加 复杂 , 具 有整体性 的特征 , 包含 了很 多个 将其 应 用 于 数字 电压 表设计 中 , 可 以 有效提升 电 压 表 逻辑块 本 文 简述 了 数字 电压 表 的 工 作 原 理 , 分 析 了 C P L D 测 量 精度 在 数字 电压 表 中的具 体应 用 。 。 。 关键词 : C P L D ; 数字 电压 表 ; 设 计 ; 应 用 。 。 。 。 月U舌 : C P L D 的应用 范 围非常 广 , 无论是 复杂 的 C P u 还 是简单 的 74 电路 , 都能 良好驾驭 C P L D 的芯片容 量 比一般 单机片要 大 很 多 , 工作速 度也 明显 提升 , 因此在 很多 领域其 已经 代替 了 单 而数字 电压表是信 息时代 的产物 , 以 简单 的构造 和测 量 机 片 电压 的灵活性备受青睐 , 近几年 , 人们 开始研 究将 C P L D 应用 于 数字 电压表设计 中 , 并取得了 不错的成果 1基于 C P L D 的数字 电压表 工作原理 普 通 数字 电压表 中共有三个 结构 , 一是 A SI C 芯片 , 其是 整 个 系统 的控制核 心 , 二是 A/ D 转 换器 , 三是显示器 , 信号输人 以 后 , 会在转换器作用 下完成转换操作 A SI C 芯片会 对转 换后的 信 号进行处 理 , 最终将 数字 电压信号输 出 , 在显示器 上显示 出 这种结构 的数字 电表 与传统模拟 电压表相 比 , 虽然精度更 来 高 , 但 是 A SI C 核心 的灵 活 性较 差 , 扩 展 系统 功能存 在 较大 难 , 这样 系 度 统 功能 就取 决 于 硬件 描述语 言 , 修改程 序操 作就 变得 非常 简 单 , 不用 改变 系统 原有硬件 , 可 以 根据实 际需要 随时扩展功能 , 灵 活性大 大提升 改进后 的数字 电压表结 构 中仍 旧 包含三 个 部 分 , 其 中 C P L D 为控 制核心 ; 转换 器采用 A D C o 8 04 , 其在接 收 到模 拟信号 以后 , 会 自动将其转换成数 字电压 , C P L D 对数字 电 压 值进行分 析和 处 理 ; 而显示 器类型也 发生变 化 , 采 用 七段 数 码显 示器 , 其能够接 收 并显 示经过分析和 处理 的 B C D 数 据 这 里的 C P L D 有两项 功能 , 一是数 据处理 , 二是协 调 , 将几个 功能 模块有效衔接起来 , 起到控制 为 了 解决 这一 问题 , 人们 提 出用 P C L D 替 换 A SCI 、 计算和 显示驱动 的作用 〔1 ,。 。 。 。 。 。 Z c P L D 在数字 电压表 设计 中的具体 运用 2 . 1 硬件系统的设计 上 面在分析 基于 C P L D 的数字 电压 表时 , 描述 了 改进后 的 数 字电压表 , 其 中 A D C O 8 09 属 于 转换 器 中的一 种 , 其 中包含八 个 模拟开关 , 根据输人 电压信 号来选择 其 中的一个开关 , 完 成 信 号转换 , 每次信 号转换大 约需 要 10 0 微秒 硬 件系统 中包 含 八位 输人通 道 , 分别是 1N O 至 NI 7 , 其 中地址译 码程序会对模 拟 电压 进行译 码 , 将 其作为依据来确定 哪一个通 道接收 的信 号可 以 进人转 换器 , 当地址译 码 A B C 显示为 0 00 的 时候 , 代表下 一 步系统将会转换 1N o 通 道 的电压信 号 本设计 针对 o v 至 s v 的 电压 , 如果 量程 超过本范 围 , 需要补充设计分 压电路 , 此 处不详 而显示部件 中采用 七段数码管 , 如果数字 电压 表没有 细叙述 其他功 能要求 , 这种 显示方式 完全可 以 满足 实际 需要 , 不 仅使 用 方便 , 而且成本也较低 显示 模块 中的最大 问题就是 驱动 电 流不好控 制 , 为 了 防止驱动 电流过大 , 本 设计 中采用 轮 流点亮 数码管 的方式 , 要将 扫描控制 电路添 加在设计 中 , 扫描频 率超 过 24 H z 时 , 数码管就能同时显示oz[] 。 。 。 2 3 0 , 这种状态下 需将信号置 O E =l 2 2 软件系统的设计 本 设计 软 件 系统 采用 V H D L 语 言 , 编写 完 成 以 后下 载 至 C P L D 器件 中 , 具体设计分 为以 下几个步骤 : 首先是转换器接 口 的设 计 , 针对 显示器 中的所有 动作 , 控制器 呈现 出 四种工作 状 , 这种状态下转换器需要先进 行地址译 码操作 , 之后 态 : 一是 0S 将 模拟 电压量锁 存 , 为模擞 准换 做好 准备 ; 二是 lS , 这种状 态 下 转换器先进行 模/数转换 操作 , 完后 以后将 数据送人 控制器 ; , 八位数字信 号经 过转 换 三是 2S 以 后就可 以 将信号输 人到控制 中心 ; 四是 3S , 这种 状态下数 据 总线 中的信号直接被控制器 读取 其次是对数字量 进行判断 , 将八位 数字量分为两组 , 一组代表 高四 位 , 另一组代 表低 四位 , 然后根 据电压对 比表将完成 电压数据转化过程 ; 最后是显示 器 接 口 的设计 , 主要是采 用 译码器 模式对 电流程序 进行设计 , 主 时钟 固定 以后 , 只 要改变 q 这一 数值 , 分 频后 的频率就 随之 改 变 , 只要 扫描频率超过 24 H z , 就可 以实现单个 点亮但 同时显 示 这样既能够提 升检测 结果精度 , 又 可 以有效控制驱 动 的 目标 。 。 。 电流 2 . 3 仿真结果 分析 硬件及 软件系统设计完 成以 后 , 对 数字电压表进行仿真 模 拟 , 将模拟电源 控制在 O V 至 S V 之 间 , 同时采用 万用 表对测 压结 果 进行分析 , 二者测 量 结果仅仅 在最后 一位小数 上存在 差别 在 对误差进 行分析 时 , 可 以通 过 以下几 个角度进 行 , 首先是试 验箱本 身就有可 能带有误差 , 其 次是系统 中几个端 口 信号 如果 发 生跳变现 象 , 逻辑输 出时就会 产生误 差 另外 , 本设 计 中采 用 的器 件 中宏单元非常少 , 因此仿 真试 验过程 中发生资源 不 足 现象 , 为了避免这 一问题 的发生 , 可 以对程序进行适 当修改 , 扩 大芯片容量 , 模拟效果 更好ao[] 。 。 总 结 : 随着信 息技术 的发展 , 数字系统越来越完 善 , 数字 电 压 表将 逐步 取代 传统 电压 表 , 其最 大 的优势 就是 硬件 结构 简 单 、 测 量精度 较高 为了 提升数 字 电压 表的适应 性 , 实现 系统 功能上 的灵活 扩展 , 本设 计用 C P L D 代替 了 传 统 的 A SI C , 模 拟 试 验结果 表 明其灵活性 大大提升 , 因 此这种设 计方式值得推 广 应用 。 。 参考文 献 : l[ ] 孙 艳菱 . 基 于 C P L D 的数 字 电压 表 的 设 计 [J] . 科 技广 场 , 2 0 0 8 , 1 4 ( 1 0 ) 1 0 : 2 2 6 一 2 2 8 . ] 徐瑞亚 , 邹 传琴 C P L D 在数 字频率计设 计 中的应用 「J] . 信 2[ 息化研 究 , 2 0 1 1 , 1 3 ( 1 5 ) 0 3 : 3 0 一 3 2 . ] 于 海东 , 陈东雷 C P L D 邝 P G A 在数字 系统 设 计 中的应用 前 景 [J] 3[ . 电机 电器 技术 , 2 0 0 3 作 者简介 : 姓 名 ( 出生 年 ) : 陈 冬冬 ( 1 9 8 5 一 1 2 一 2 5 ) , 1 0 ( 1 2 ) 0 4 : 3 0 一 3 2 . 性 别 : 男 民 族 : 汉族 籍贯 : 安徽 毫 州 工 作单位 : 毫 州职 业 技 术 学院 工 作单位所在 的 省 : 安徽省 市 : 毫 州 市 邮编 : 2 3 6 8 00 职 务 : 教 师 职 称 : 助 讲 学位 : 工 程硕 士 学位 研 究 方 向 : 电 子 信 息工 程领 域