【数字电压表设计】\n\n数字电压表是一种结合了模拟电路和数字电路技术的混合系统，用于测量和显示直流电压。它通过A/D转换器（ADC）将模拟电压信号转化为数字信号，再由可编程逻辑器件（PLD）如XILINX的SPARTEN-3E系列进行处理，并最终在7段数码管上显示测量结果。\n\n**数字电压表的功能要求**\n\n- **A/D转换**：数字电压表采用ADC0809，一个8位CMOS A/D转换器，能够将8路模拟信号之一转换为8位数字信号。转换时间约为100微秒，分辨率是8位，意味着它可以区分2^8=256种不同的电压级别。\n\n- **采样与时钟**：外部时钟信号被分频后，产生适合ADC0809的采样时钟。这确保了准确的数据采样和转换。\n\n- **显示控制**：转换完成后，数据经过处理，通过3个7段数码管显示测量的直流电压值。这需要一个显示控制模块来生成LED选择信号和数码显示控制信号，以正确显示测量结果。\n\n**数字电压表的整体结构**\n\n数字电压表的核心结构包括PLD、ADC控制模块、显示控制模块以及采样时钟和扫描时钟生成模块。PLD与ADC0809之间通过ADC控制模块进行通信，PLD负责产生ADC0809能识别的控制信号。此外，PLD还与7段数码管、外部时钟信号、按键等部件相连，接收和发送各种控制信号。\n\n**控制信号**\n\n- **输入信号**：包括外部时钟信号（clk_in）、外部复位信号（reset）、ADC转换后的数字信号（din）和中断信号（INTR）。\n\n- **输出信号**：包括ADC片选信号（ncs）、读信号（nrd）、写信号（nwr）、通道选择信号（nadd）、时钟信号（nclock）、LED选择信号（led_select）和数码显示控制信号（seg）。\n\n**ADC转换原理**\n\nADC0809具有8路模拟开关，可选择其中一路进行转换。转换完成后，中断信号（INTR）通知PLD数据已准备好。8位数字信号通过din传送到PLD，而控制信号如ncs、nrd、nwr和nadd由PLD生成，以控制ADC的操作。\n\n**控制模块**\n\n- **ADC控制模块**：生成所需的控制信号，读取中断和数据信号，如ncs、nrd、nwr和nintr。\n\n- **显示控制模块**：生成LED选择和数码显示控制信号，确保正确显示电压值。\n\n- **采样时钟生成模块**：根据外部1MHz时钟分频，产生适应ADC的采样时钟。\n\n- **扫描时钟生成模块**：同样从1MHz时钟分频，提供LED正确显示的扫描时钟。\n\n**主要控制信号**\n\nSTART信号启动ADC的转换过程，EOC（End Of Conversion）信号表明转换完成。这些信号的精确协调对于确保整个系统的正确运行至关重要。\n\n设计一个数字电压表涉及多个步骤，包括A/D转换、信号处理、控制逻辑设计以及显示电路的构建。这种设计体现了PLD在数字系统中的灵活性和可编程性，以及在模拟和数字信号之间转换的关键作用。通过理解这些基本概念和技术，可以有效地设计和实现一个数字电压表。
