基于CPLD的數(shù)字電壓表設(shè)計

摘 要:雙積分型ADC具有轉(zhuǎn)換精度高，速度慢的特點，因而被廣泛應用于高精度數(shù)字儀器儀表中。該設(shè)計的主要創(chuàng)新點是以可編程器件(CPLD)為核心，采用積分電路、檢零比較器等組成16位ADC，控制部分采用51單片機，能實現(xiàn)自動量程轉(zhuǎn)換。由于采用了CPLD技術(shù)，減少了外界干擾和所占空間，而且大大提高了系統(tǒng)的響應時間，提高了數(shù)字電壓表的性能。

關(guān)鍵詞:CPLD; 數(shù)字電壓表; 積分電路; OP07

中圖分類號:TP216 文獻標識碼:A

文章編號:1004-373X(2010)11-0164-03

Desing of Digital Voltmeter Based on CPLD

CHEN Shi-xia， JI Ming-xia， QI Fu-feng

(Qingdao Branch， Navy Aeronautical Engineering Academy， Qingdao 266041， China)

Abstract: Since the double integral type of ADC takes on the characteristics of high conversion accuracy and slow speedt， it is widely used in the high-precision digital instruments. The double integral electro circuit， zero-checking comparator and FPGA are adopted in the design to makeup the 16 bit ADC. AT80C51 single chip computer is used in the control section， which is also able to compare zero automatically and carry the transform of capacity rules. Because the interferes from outside and the space occupied by electro circuits are reduced through the employment of FPGA technology， the system response time and the performance of digital voltmeter are improved enormously.

Keywords: CPLD; digital voltmeter; integral circuit; OP07

設(shè)計了基于CPLD的數(shù)字電壓表，采用CPLD器件作為核心處理電路，用單片機進行控制，能較好地減小外界干擾，提高分辨率。該數(shù)字電壓表能夠自動轉(zhuǎn)換量程，從而可提高數(shù)字電壓表的性能。

1 方案論證與比較

雙積分A/D是對輸入取樣電壓和基準電壓進行兩次積分，以獲得與取樣電壓平均值成正比的時間間隔，同時在此時間間隔內(nèi)，用計數(shù)器對CP記數(shù)，計數(shù)器的輸出結(jié)果就是對應的數(shù)字量。雙積分A/D有精度高，抗干擾能力強和穩(wěn)定性好的優(yōu)點，但轉(zhuǎn)換速度較低，因而適用于數(shù)字直流電壓表等精度較高而轉(zhuǎn)換速度要求不高的儀器。設(shè)計的系統(tǒng)框圖如圖1所示\\。為實現(xiàn)該系統(tǒng)功能，可采用以下兩種方案。

1.1 方案一

用J-K觸發(fā)器構(gòu)成n位二進制異步加法計數(shù)器，并采用下降沿觸發(fā)器FF。但因J-K觸發(fā)器數(shù)目與顯示精度有關(guān)，若顯示精度較高，則所需觸發(fā)器數(shù)目較多，需占大量空間，且易受干擾。若2 V檔的最小分辨率為0.1 mV，則有2/(2n-1)=0.1 mV，n≥15，這里取n=16，如圖2所示\\。

圖1 系統(tǒng)設(shè)計框圖

圖2 第一種設(shè)計方案