基于FPGA的数字电压表制造技术

本实用新型专利技术公开了一种基于FPGA的数字电压表，包括按键模块、FPGA控制模块和显示模块，FPGA控制模块包括前置放大模块、A/D转换模块、计数器模块、译码驱动模块、逻辑控制模块，逻辑控制模块分别与A/D转换模块、计数器模块、译码驱动模块相连，前置放大模块、A/D转换模块、计数器模块、译码驱动模块依次相连，前置放大模块将输入的模拟电压信号输出至A/D转换模块转换为数字信号输入计数器模块，计数器模块将数字信号进行转码计数后通过译码驱动模块输出至显示模块。本实用新型专利技术应用EDA及FPGA技术，具有集成度高、速度快、性能可靠、设计灵活性好、扩展功能强、后续改进方便、设计简单、精确度高、体积紧凑的优点。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及电力领域，具体涉及一种基于FPGA的数字电压表。
技术介绍
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，直接生成器件。传统的数字电压表设计通常以大规模ASIC为核心器件，并辅以少量中规模集成电路及显示器件构成。ASIC完成从模拟量的输入到数字量的输出，是数字电压表的心脏。这种电压表的设计简单、精确度高，但是这种设计方法由于采用了 ASIC器件使得它欠缺灵活性，其系统功能固定，难以更新扩展。后来发展起来的用微处理器控制通用A/D转换器件的数字电压表 的设计的灵活性明显提高，系统功能的扩展变得简单，但是由于微处理器的引脚数量有限，其控制转换速度和灵活性还是不能满足日益发展的电子工业的需求。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题是提供一种集成度高、速度快、性能可靠、设计灵活性好、扩展功能强、后续改进方便、设计简单、精确度高、体积紧凑的基于FPGA的数字电压表。为解决上述技术问题，本技术采用的技术方案为:一种基于FPGA的数字电压表，包括按键模块、FPGA控制模块和显示模块，所述FPGA控制模块包括前置放大模块、A/D转换模块、计数器模块、译码驱动模块、逻辑控制模块，所述逻辑控制模块分别与A/D转换模块、计数器模块、译码驱动模块相连，所述前置放大模块、A/D转换模块、计数器模块、译码驱动模块依次相连，所述前置放大模块将输入的模拟电压信号输出至A/D转换模块转换为数字信号输入计数器模块，所述计数器模块将数字信号进行转码计数后通过译码驱动模块输出至显示模块。作为上述技术方案的进一步改进:所述显示模块包括三个共阳极式LED数码管。所述计数器模块包括依次相连的二一十进制转换器、十进制B⑶码转换器、B⑶多路数据选择器，所述二一十进制转换器的输入端与A/D转换模块相连，所述BCD多路数据选择器的输出端与译码驱动模块相连，所述二一十进制转换器将A/D转换模块输出的8位二进制数字量转换为十进制数字量输出，所述十进制BCD码转换器将输入的十进制数字量转换为12位BCD码输出，所述BCD多路数据选择器将输入的12位BCD码平均分成3路信号并分别输入三个共阳极式LED数码管。本技术具有下述优点:本技术包括按键模块、FPGA控制模块和显示模块，FPGA控制模块包括前置放大模块、A/D转换模块、计数器模块、译码驱动模块、逻辑控制模块，逻辑控制模块分别与A/D转换模块、计数器模块、译码驱动模块相连，前置放大模块、A/D转换模块、计数器模块、译码驱动模块依次相连，前置放大模块将输入的模拟电压信号输出至A/D转换模块转换为数字信号输入计数器模块，计数器模块将数字信号进行转码计数后通过译码驱动模块输出至显示模块，本技术基于FPGA控制模块作为核心实现了数字电压表的核心功能，本技术应用EDA及FPGA技术，具有集成度高、速度快、性能可靠、设计灵活性好、扩展功能强、后续改进方便、设计简单、精确度高、体积紧凑的优点。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本技术实施例的整体框架结构示意图。图2为本技术实施例的带数据传输流向的详细框架结构示意图。图例说明:1、按键模块；2、FPGA控制模块；21、前置放大模块；22、A/D转换模块；23、计数器模块；231、二一^h进制转换器；232、十进制B⑶码转换器；233、B⑶多路数据选择器；24、译码驱动模块；25、逻辑控制模块；3、显示模块。具体实施方式以下结合附图对本技术的优选实施例进行详细阐述，以使本技术的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本技术的保护范围做出更为清楚明确的界定。如图1和图2所示，本实施例基于FPGA的数字电压表包括按键模块1、FPGA控制模块2和显示模块3，FPGA控制 模块2包括前置放大模块21、A/D转换模块22、计数器模块23、译码驱动模块24、逻辑控制模块25，逻辑控制模块25分别与A/D转换模块22、计数器模块23、译码驱动模块24相连，前置放大模块21、A/D转换模块22、计数器模块23、译码驱动模块24依次相连，前置放大模块21将输入的模拟电压信号输出至A/D转换模块22转换为数字信号输入计数器模块23，计数器模块23将数字信号进行转码计数后通过译码驱动模块24输出至显示模块3。本实施例的A/D转换模块22基于FPGA实现，此外A/D转换模块22也可以选用型号为ADC0809A/D转换器通过外部的转换电路实现，ADC0809A/D转换器为单极性输入、逐次逼近型A/D转换器，含有8位逐次逼近型A/D转换器、8通道多路转换器和3位地址锁存和译码器，从而能够实现对8路输入模拟量IN0-1N7的选择。本实施例中，计数器模块23包括依次相连的二一十进制转换器231、十进制B⑶码转换器232、B⑶多路数据选择器233，二一^h进制转换器231的输入端与A/D转换模块22相连，B⑶多路数据选择器233的输出端与译码驱动模块24相连，二一十进制转换器231将A/D转换模块22输出的8位二进制数字量转换为十进制数字量输出，十进制BCD码转换器232将输入的十进制数字量转换为12位B⑶码输出，B⑶多路数据选择器233将输入的12位BCD码平均分成3路信号并分别输入三个共阳极式LED数码管。本实施例中，显示模块3包括三个共阳极式LED数码管。本实施例的核心即为FPGA控制模块2，除上述电路结构以外，FPGA控制模块2还包括基准电源和工作电源，基准电源是稳定度极高的电压源，用来比较转入信号的大小；工作电源用于为集成电路工作提供电源，输入3-18V的电源。本实施例的工作过程如下:I)前置放大模块21对转入信号进行前置放大或衰减，用以扩大测量范围。2)A/D转换模块22将转入的模拟量转换成数字量；3)计数器模块23记录A/D转换器22转换后与模拟量相对应的数字量的值。4)译码驱动模块24将计数器中的数字量转换成数码显示器的笔段码，并驱动、点亮。其中，逻辑控制模块25由时钟发生器与逻辑电路组成，用来控制A/D转换模块22、计数器模块23、译码驱动模块24，使它们按一定的时序及顺序工作。通过A/D转换模块22得到8位二进制数字量，但无法直接驱动显示模块3 (LED数码管)，因此我们需要先通过二一十进制转换器231将8位二进制数转换为十进制数，再通过十进制BCD码转换器232转换为B⑶码，从而与LED数码管显示相匹配。通过十进制B⑶码转换器232转换得到12位B⑶码，但12位的数据是无法直接在3个LED数码管上显示的，因此本实施例通过B⑶多路数据选择器233将12位的BCD码分成3路信号，每一路4位然后分别接到相应数码管显示电路的输入上，从而完成显示工作。本实施例中，数本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于FPGA的数字电压表，其特征在于：包括按键模块(1)、FPGA控制模块(2)和显示模块(3)，所述FPGA控制模块(2)包括前置放大模块(21)、A/D转换模块(22)、计数器模块(23)、译码驱动模块(24)、逻辑控制模块(25)，所述逻辑控制模块(25)分别与A/D转换模块(22)、计数器模块(23)、译码驱动模块(24)相连，所述前置放大模块(21)、A/D转换模块(22)、计数器模块(23)、译码驱动模块(24)依次相连，所述前置放大模块(21)将输入的模拟电压信号输出至A/D转换模块(22)转换为数字信号输入计数器模块(23)，所述计数器模块(23)将数字信号进行转码计数后通过译码驱动模块(24)输出至显示模块(3)。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈孟元，伍润东，凌有铸，
申请(专利权)人：安徽工程大学，
类型：实用新型
国别省市：