該模塊將A/D轉換結果分為高低4位，查表依次得到其BCD碼后再進行計算，計算結果與A/D轉換器的位寬和參考電壓Vref均有關。本文選用8位轉換器ADC0804，參考電壓為5.12V，故能輸出從0～5.12V按照0.02V步進變化的256(28)個離散值。如表1所示。

　　電壓離散值可用8位二進制(或2位十六進制數)表示，表1中列出了輸出數字電壓高4位及低4位可能出現的16個值。如果CPLD從ADC20804接收到信號01101000B(即68H)，對照表1高4位0110B是1.92V，而低4位1000B是0.16V，則最后的電壓輸出結果是1.92+0.16=2.08V。

　　本文要求精確到兩位小數0.01V，故將輸出電壓表示成12位的BCD碼形式。如上述的1.92V是(000110010010)BCD，0.16V是(000000010110)BCD，相加結果2.08V是(001000001000)BCD。同理，若CPLD轉換數據01110000B(即70H)，則計算結果2.24 V是(001000100100)BCD。因此計算模塊的設計主要包括一個12位的加法器及與之對應的存儲器。

　　主要VHDL語句如下：

　　3 仿真結果

　　CPLD設計完成后，用Max+Plus II軟件編譯和仿真，波形如圖3所示。由圖3可知，CPLD工作時，先啟動控制模塊，它對模數轉換的一次控制由四個狀態組成。在狀態S0，選定ADC0804，為模數轉換做準備;在狀態S1，使ADC0804進行轉換，當CPLD的INTR信號端由高電平轉為低電平時，模數轉換結束進入下一狀態S2，為讀取轉換結果做準備;在狀態S3，CPLD讀取模數轉換結果。接著，CPLD的計算模塊工作，求出二進制模數轉換數據的12位BCD碼。最后啟動顯示驅動模塊，用數碼管顯示有兩位小數的數字電壓值。例如，模數轉換結果即CPLD的輸入信號Din[7..0]若為68H，則輸出電壓Dout[11..0]是2.08V，Din[7..0]為70H時，輸出電壓Dout[11..0]是2.24V，符合設計要求。

　　4 結 語

　　本文數字電壓表的功能由VHDL程序決定，用Max+PlusⅡ軟件編譯、仿真和邏輯綜合后，下載到CPLD芯片EPF10K10LC84-4。CPLD工作主頻為100 MHz，邏輯綜合占用了174個邏輯單元，資源利用率為30%。本文所設計的數字電壓表電路板已通過硬件測試，能測量和顯示0～5V的弱電壓信號，準確度為0.02V，并已在我校EDA工程實訓中心測試成功。保持CPLD芯片不變，將輸入信號改為溫度信號、濕度等信號分別測試時，均能顯示相應的數字值，因此，基于這種設計方法的數字電子系統具有很強的靈活性。