1. 研究目的与意义（文献综述）

数字电压表（digital voltmeter）简称dvm，是日常教学和实验中的重要仪表，其数字化是指将连续的模拟电压量转换成不连续、离散的数字量并加以显示。传统的数字电压表设汁通常以大规模asic(专用集成电路)为核心器件，并辅以少量中规模集成电路及显示器件构成,asic完成从模拟量的输入到数字量的输出，是数字电压表的心脏。这种电压表功能单一、精度低、体积大，且存在读数时的视差，长时间连续使用易引起视觉疲劳，使用中存在诸多不便。而目前数字万用表的内部核心多是模／数转换器，其精度很大程度上限制了整个表的准确度，可靠性较差,其系统功能固定，难以更新扩展。后来发展起来的用微处理器(单片机)控制通用a/d转换器件的数字电压表的设计的灵活性明显提高，系统功能的扩展变得简单，但是由于微处理器的引脚数量有限，其控制转换速度和灵活性还是不能满足日益发展的电子工业的需求。而应用eda(电子设汁自动化)技术及fpga(现场可编程门阵列)，其集成度高、速度快、性能十分可靠、用户可自由编程且编程语言通俗易懂、系统功能扩展非常方便。采用fpga芯片控制通用a/d转换器可使速度、灵活性大大优于由微处理器和通用a/d转换器构成的数字电压表。

1952 年，美国的nls公司第一个发明了四位的数字电压表，从以前到现在的的几十年中一直在进行不断的革新与改进使其功能日趋完善。电压表是以电位差计的自动化考虑为基础研发成功的，从以前只能显示四五六位而逐渐发展到现在能在数码管上显示七八位的结果；开始是一、二种简单的工作原理渐渐发展到现在几十种复杂的原理，从最初使用电子管和继电器发展到现在用全晶体管化、集成电路化、微处理器化的器件；由一台数字电压表只能局限的测量一、两种参数到如今能大范围的测十几种参数的多用型；显示器件也从辉光数码显示发展 到等离子体、发光二极管、液晶显示等。电压表的体积和功耗变得越来越小，重量也在不断地减轻，价格也在渐渐地下降，可靠性也越来越高，量程范围越来越大。

总结一下电压表的发展历程，大概可以分为以下三个阶段: 数字化阶段。从50到60 年代的中期，电压表通过运用各种原理来实现模拟量与数字量之间的变换，就是通过将模拟量转化成数字量来实现测量仪表的数字化。 高准确度阶段。随着精密电测量准确度要求的越来越高，电压表的测量精度也在不断的提高，测量位数的范围也在不断的拓展，因此出现了一种以此为基础的复合型原理的新型仪表。智能化阶段。在60 年代的末期，电子技术和工艺结构的发展都有了标志性的成就，此时计算机技术与大规模的集成电路(lsi)相结合的产物微处理器也应运而生。1972年，美国的英特尔公司首第一个发明微处理器不久就研发出微处理器式数字电压表，从而实现了电压表的数据自动化处理与可编程序的功能。由于带有存储器并使用相关的软件，因此可以对信息进行处理，也可以通过标准接口组成自动测试系统(也称之为 ats)。这些仪表除了实现了原有的电压表的各种功能外，还能够自动检测鱼校验，保证了自动测量度的准确性，实现了仪表和仪器所说的“智能化”。如今，智能化仪表发展的非常迅猛，在智能仪表中尤其以微处理式电压表所占的百分比最多。各种物理量的动态测量的希望由于智能化电压表的出现也越来越明朗。

2. 研究的基本内容与方案

本课题主要研究数字电压表的一般设计原理,并结合新型的可编程逻辑器件（fpga）设计一种方便、实用的数字电压表。拟采用fpga芯片实现电压表的数码显示的功能。设计中所要求设计的数字电压表由三大部分组成，数据转换模块进行模数转换后到数据处理模块处理得到bcd码转换成能被数码管识别的字型编码，再到显示模块，每一部分又包含了若干子电路，将各电路组合起来，就构成了一个整体。

硬件设计所需的硬件主要有：课变直流电平输出电路、模数转换器、七段显示器、赛灵思artix-7芯片。

基于fpga的数字电压表有三大部分组成，具体分为a/d转换电路、fpga控制电路和显示电路。电压输入a/d转换器后转化为数字量送入fpga芯片，经过fpga的逻辑控制（a/d控制、bcd码转换和扫描显示），最终由led数码显示结果。

本文拟采用a／d转换器对模拟电压采样，以一片高性能fpga芯片为控制核心，以软件控制硬件功能，对电压信号的转换结果进行准确实时的运算处理并送出显示。系统的主要功能都集成在一块芯片上，大大减少了系统的分立元件数量，降低了功耗，增加了可靠性，较好地实现了电压的精准测量。

3. 研究计划与安排

第1-4周：查阅文献资料，明确研究目标，完成开题报告；

第5-10周：进行硬件系统研究设计和软件设计；

第11-13周：进行系统调试及完善；

4. 参考文献（12篇以上）

[1]李群英.章平.基于fpga的可重构仪器的设计与仿真.仪表技术.2010年01期

[2] 边晶莹, 李晓峰, 李平周. 基于fpga的新型数字电压表设计[j]. 现代电子技术, 2010

[3]李奎霖. 基于 fpga的数字电压表设计[j]. 仪表技术,2010年10期

[4]包本刚.朱湘萍.基于fpga的数字电压表的设计[j]. 电子工程师,2007年8期