用状态机实现ADC0809的采样控制电路

本实验要实现用状态机实现ADC0809的采样控制电路。ADC0809是CMOS的8位A/D转换器，片内有8路模拟，可控制8个模拟量中的一个进入转换器中。ADC0809的分辨率为8位。主要控制信号说明：START是转换开启信号，高电平有效；ALE为模拟信号输入选通端口地址锁存信号，上升沿有效；一旦START有效后，状态信号EOC即变为低电平，表示转换状态，转换时间约为100us，转换结束后，EOC变为高电平。此后外部控制可以使OE由低电平变为高电平，则控制打开三态缓冲器，0809的输出数据总线D[7:0]从原来的高阻态变为输出数据有效。 在电子设计自动化（EDA）领域，使用状态机来实现ADC（模数转换器）的控制电路是一种常见的设计方法。在本实验中，我们关注的是ADC0809，这是一个8位CMOS A/D转换器，它能处理8路不同的模拟输入，并将其转化为数字输出。ADC0809具有8位分辨率，意味着它能将模拟电压范围分成256个等分，每个等分代表一个数字值。 ADC0809的主要控制信号包括： 1. **START**：转换开始信号，当该信号为高电平时，启动转换过程。 2. **ALE**：地址锁存信号，上升沿有效，用于选通模拟输入通道。 3. **EOC**（End Of Conversion）：转换结束状态信号，当转换开始后，EOC变为低电平，表明正在进行转换。转换完成后，EOC恢复为高电平。 状态机在本实验中的作用是精确控制这些信号的时序，确保ADC0809能够正确地执行采样和转换操作。状态机通过几个预定义的状态（例如s0到s4）来管理转换流程。在Verilog HDL中，状态机通常通过一个状态寄存器（如`cs`）和一个下一状态寄存器（如`next_state`）来实现。状态机的逻辑决定了何时启动转换（设置START为高），何时结束转换（设置OE为高），以及如何响应EOC信号。 例如，状态机可能按照以下顺序工作： 1. **s0**：初始化状态，关闭START和OE信号，准备开始新的转换。 2. **s1**：启动转换，设置START为高，保持OE为低。 3. **s2**：等待转换完成，检查EOC信号。如果EOC已变为高，进入下一步；否则，保持在s2。 4. **s3**：转换完成后，设置OE为高，使数据在D[7:0]总线上有效。 5. **s4**：锁存数据并返回到s0，准备下一次转换。 状态机的转换图可以通过EDA工具如QuartusⅡ的"State Machine Viewer"查看，这有助于理解状态机的工作流程。此外，还需要通过编译、下载和仿真来验证Verilog代码的正确性。在实验过程中，要确保FPGA（现场可编程门阵列）与实验箱正确连接，并设置好芯片型号和管脚分配。 在实际操作中，要使用EDA6000软件配置实验箱，设定好芯片类型（如ACEX1K EP1K30TC144-3）和载入模式，然后在QuartusⅡ中设定管脚映射。将Verilog代码下载到FPGA中，并通过EDA6000进行功能验证，确保ADC0809的采样控制电路按预期工作。 这个实验旨在让学生熟悉EDA工具的使用，掌握Verilog HDL语言以及状态机的设计原理，通过实现ADC0809的采样控制电路，增强对数字系统控制逻辑的理解。