FPGA设计-ADC0809

目录摘要..................................................................................................................................................21设计任务........................................................................................................................................42系统设计原理................................................................................................................................42.1硬件设计原理....................................................................................................................42.1.1ADC0809的主要特性............................................................................................42.1.2ADC0809的外部特性............................................................................................42.1.3工作过程..................................................................................................................52.2软件设计思路....................................................................................................................62.3程序流程图........................................................................................................................73功能与时序仿真............................................................................................................................83.1功能仿真得出的RTL图....................................................................................................83.2功能仿真得出的状态图....................................................................................................83.3时序仿真............................................................................................................................94总结...............................................................................................................................................95参考文献......................................................................................................................................10附录一程序.................................................................................................................................11摘要实现时必须严格遵守ADC0809的工作时序，对选定的通道输入一个模拟量，调节电位器改变输入的模拟量。利用quartus2进行文本编辑输入和试仿；给出仿真波形。最后进行引脚锁定并进行测试，硬件验证ADC0809的控制功能。具体过程为：编写ADC0809时序的VHDL代码。对其进行编译仿真主要控制信号为：Start为转换启动信号，高电平有效；ale为通道选择地址信号的锁存信号。当启动转换后，程序开始执行，查询状态，状态为0.1.时等待，状态2时，查询EOC信号的状态，判断是否转换结束，当EOC=1时表示转换结束，否则继续等待；转换结束后继续查询状态，若OE信号为高电平则控制打开三态缓冲器，当LOCK信号为高电平时，将转换后的数据进行锁存，至此一次转换结束。关键词：工作时序、AD0809、VHDL、quartus2、编译仿真、Start、EOC、OE、三态缓冲器AbstractImplementationmuststrictlyabidebytheworktimingofADC0809,ananaloguefortheselectedchannelinput,adjustthepotentiometerchangetheanaloginput.Usingquartus2toinputtexteditingandtrycopy;Thesimulationwaveformisgiven.Finallypinlockandtest,thecontrolfunctionofthehardwarevalidationADC0809.Concreteprocessis:thetimingofADC0809VHDLcode.Tocompilethesimulationmaincontrolsignalis:StartforconversionStartsignal,highefficient;Aleforchannelselectionaddresssignalislatchedsignals.,whenstarttheconversion,programstartsexecutingthequerystatus,thestatusof0.1.Whilewaiting,state2,trackthestatusofEOCsignal,judgewhethertheconversionisover,whentheEOC=1saidswitchover,orcontinuetowaitfor;Transformationaftertheendofcontinuetoquerythestate,iftheOEsignalforhighlevelcontroltoopenthetri-statebuffer,whentheLOCKsignalforhighelectricityatordinarytimes,theconverteddatalatches,endedatransformation.Keywords:Worktiming、AD0809、VHDL、quartus2、Compilethesimulation、Start、EOC、OE、Tri-statebuffer1设计任务基于VHDL语言，实现对ADC0809简单控制。2系统设计原理2.1硬件设计原理ADC0809为单极性输入,8位转换逐次逼近A/D转换器,可对0～5V的INT0～INT7的8路模拟电压信号分时进行转换,完成一次转换的时间为100微秒。ADD-CBA作为8路通道选择地址,在转换开始前由地址锁存允许信号ALE将3位地址锁入锁存器中,以确定转换信号通道；EOC为状态结束标志,低电平转为高电平时转换结束；START为转换启动信号,上升沿有效;OE为数据输出允许端,高电平有效;〔D0⋯D7〕为A/D变换数据输出端。本次实验为测试方便，因此直接选择IN0端口为输入端，即使ADDC，ADDB，ADDA都接地。2.1.1ADC0809的主要特性1）8路输入通道，8位A／D转换器，即分辨率为8位。2）具有转换起停控制端。3）转换时间为100μs4）单个＋5V电源供电5）模拟输入电压范围0～＋5V，不需零点和满刻度校准。6）工作温度范围为-40～＋85摄氏度7）低功耗，约15mW。2.1.2ADC0809的外部特性ADC0809芯片有28条引脚，采用双列直插式封装，如图1所示。下面说明各引脚功能。IN0～IN7：8路模拟量输入端。2-1～2-8：8位数字量输出端。ADDA、ADDB、ADDC：3位地址输入线，用于选通8路模拟输入中的一路ALE：地址锁存允许信号，输入，高电平有效。START：A／D转换启动脉冲输入端，输入一个正脉冲（至少100ns宽）使其启动（脉冲上升沿使0809复位，下降沿启动A/D转换）。EOC：A／D转换结束信号，输出，当A／D转换结束时，此端输出一个高电平（转换期间一直为低电平）。OE：数据输出允许信号，输入，高电平有效。当A／D转换结束时，此端输入一个高电平，才能打开输出三态门，输出数字量。CLK：时钟脉冲输入端。要求时钟频率不高于640KHZ。REF（+）、REF（-）：基准电压。Vcc：电源，单一＋5V。GND：地。图1ADC0809引脚图图2ADC08092.1.3工作过程首先输入3位地址，并使ALE=1，将地址存入地址锁存器中。此地址经译码选通8路模拟输入之一到比较器。START上升沿将逐次逼近寄存器复位。下降沿启动A/D转换，之后EOC输出信号变低，指示转换正在进行。直到A/D转换完成，EOC变为高电平，指示A/D转换结束，结果数据已存入锁存器，这个信号可用作中断申请。当OE输入高电平时，输出三态门打开，转换结果的数字量输出到数据总线上。转换数据的传送A/D转换后得到的数据应及时传送给单片机进行处理。数据传送的关键问题是如何确认A/D转换的完成，因为只有确认完成后，才能进行传送。为此可采用下述三种方式。（1）定时传送方式对于一种A/D转换器来说，转换时间作为一项技术指标是已知的和固定的。例如ADC0809转换时间为128μs，相当于6MHz的MCS-51单片机共64个机器周期。可据此设计一个延时子程序，A/D转换启动后即调用此子程序，延迟时间一到，转换肯定已经完成了，接着就可进行数据传送。（2）查询方式A/D转换芯片由表明转换完成的状态信号，例如ADC0809的EOC端。因此可以用查询方式，测试EOC的状态，即可确认转换是否完成，并接着进行数据传送。（3）中断方式把表明转换完成的状态信号（EOC）作为中断请求信号，以中断方式进行数据传送。不管使用上述哪种方式，只要一旦确定转换完成，即可通过指令进行数据传送。首先送出口地址并以信号有效时，OE信号即有效，把转换数据送上数据总线，供单片机接受。本次设计依据ADC809工作时序图来编写相关程序，由其时序图来判断状态机当前的状态。2.2软件设计思路采用双进程有限状态机的方法来产生ADC0809的工作时序。设计st0～st7共8个工作状