基于CPLD的16位高精度数字电压表设计

在数字电压表的设计领域，传统的设计往往以单片机作为控制核心，但这会导致产品开发周期较长，设计不够灵活，难以适应小型化和集成化的发展趋势。而采用CPLD（复杂可编程逻辑设备）作为核心设计元件，则可以灵活配置模块，大幅度缩短开发周期，有助于推动数字电压表向小型化、集成化的方向发展。以下内容将详细介绍基于CPLD的16位高精度数字电压表的设计要点。 该数字电压表的系统原理及组成中，控制核心是一片CPLD芯片，由三个功能模块构成：A/D转换时序控制模块、码制变换模块以及显示控制/驱动模块。这三个模块各自承担着不同的功能：发出控制信号以启动A/D转换并读取采样值、对AD采样值进行码制转换以及发出控制信号驱动LED/LCD显示相应数据。 其中，A/D转换时序控制模块负责启动A/D转换器进行转换，接收测量信号并进行必要的预处理，最后将信号转换为数字信号，确保采样的准确性和高效性。 码制变换模块的核心任务是处理A/D采样得到的数字信号，并将其转换为相应的显示代码。该模块首先需要将16位二进制数转换为BCD码，然后再根据显示需求转换为七段LED显示码或字符型LCD码。这一转换过程涉及到VHDL编程实现查表逻辑。 显示控制及驱动模块负责将处理后的数据驱动显示，以LED或LCD为显示方式。考虑到功耗和显示效果，本设计选用了一块8×2字符型液晶显示模块MDSL81809-03，实现低功耗和双排显示。 在设计和逻辑仿真阶段，三个功能模块的描述采用VHDL语言编写，并通过综合仿真进行验证。系统电路原理图得到确认后，设计者使用ALTERA公司的EPF10K10LC84-4芯片作为CPLD芯片，该芯片具有10000门逻辑门，利用MAX+PLUSⅡ10.0软件进行开发。整个编译、逻辑仿真以及延时仿真生成配置文件的过程完成后，将配置文件下载至CPLD器件，以实现硬件功能。 系统的总结指出，随着EDA（电子设计自动化）技术的广泛应用，CPLD已经成为现代数字系统设计的主要手段。CPLD因其具备的高速、高集成度、强功能和灵活性，不仅缩短了开发周期，还能快速适应技术的更新换代。因此，基于CPLD的数字电压表设计具有较强的市场竞争力和发展潜力。