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摘要现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array，FPGA)作为一种可编程逻辑器件，在短短二十多年里从电子设计的外围器件逐渐演变为数字系统的核心，在计算机硬件、通信、航空航天和汽车电子等诸多领域有着广泛的应用。伴随着半导体工艺技术的进步，FPGA 器件的设计技术取得了飞跃性突破。为准确、高效、实时地对电压信号进行长时间监测，研制了一种基于FPGA电压监测系统。利用AD7865芯片作为数据采集电路的主要部件，并将采集的数据传输至EP2C8 FPGA芯片进行处理，从而实现对三路直流信号和一路交流信号电压信号的高精度、实时监测。21465
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关键词 电压监测系统 FPGA AD7865
毕业论文设计说明书（论文）外文摘要
Title Design voltage monitoring system based on FPGA
Abstract
As a programmable logic device, Field Programmable Gate Array (FPGA) has evolved from merely a peripheral component in an electronic design to become a core processing element of digital systems over the last two decades. It finds extensive applications in many fields, such as computer hardware, communication, aviation, spaceflight and automobile-electronics, etc. The FPGA chip design research achieves a significant progress with the advance of semi-conductor technologies. In order to accurate, efficient, real-time monitoring of voltage signals for long time. Development of a voltage monitoring system based on FPGA. Using AD7865 chips as the main component of data acquisition circuit.And sends the data to EP2C8 FPGA chip processing of the collected，In order to realize the real-time monitoring of three DC signal and an AC signal voltage signal with high accuracy.
Keywords voltage monitoring system FPGA AD7865
目 次
1 引言 1
1.1 选题意义及背景 1
1.2 FPGA 2
1.3 电压监测系统介绍 6
2 FPGA芯片 8
2.1 FPGA的结构和功能 8
2.2 FPGA的系统设计流程 8
2.3 FPGA控制电路 9
3 外围电路硬件设计 13
3.1 电压采集电路 13
3.2 电源转换芯片 17
4 PCB板 18
结论 19
致谢 20
参考文献 21
1 引言
1.1 选题意义及背景
电压是电能质量的最重要指标之一。电压质量直接关系到电网的稳定，甚至是对电力设备的安全运行都具有极其重大的影响。为保证用户安全生产、产品质量和设备使用寿命，为用户提供优质的电能是基本前提条件。所以供电电压质量是控制电能质量的主要指标之一，而有效地监控用户电压则成为研究的主要方向。
随着电子技术日益更新，集成电路技术得到了突飞猛进的发展，基于现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array，FPGA)的集成电路设计发挥着巨大的作用。特别是随着电力电子技术的发展，电子设计自动化(EDA，Electronic Design Automation)技术的高速发展以及其各项功能的不断完善，现场可编程门阵列(FPGA)正在成为当今世界上，电子设计领域之中，应用最为广泛、可操作性最强、运用最广泛的可编程逻辑器件之一。为了实现对电压的实时监测，采用现场可编程逻辑门阵列(FPGA)，通过VHDL语言编程来达到这一目的。FPGA设计具有硬件设计软件化的优点。FPGA的开发可以直接在EDA软件上做仿真，当功能确定无误后，就可以进行电路板的硬件设计，由EDA软件将设计好的程序生成烧写文件，然后将其下载到配置设备中去，并进行在线调试。如果此时的结果与要求不一致，可以立即更改软件程序，并通过JTAG再次烧写到配置芯片中，而不必改动设计好的硬件电路。在进行分层的模块设计后，系统设计将变得更加简单。在实时性和灵活性等方面，都会有很大的提高，这有利于电压监测的效率。FPGA设计的另一个优点是高度集成化、高工作频率。通常来说，在FPGA的内部，都会集成有上百万个逻辑门，里有这点我们就可以在它的内部，规划出许多个小规模集成元件功能相同的模块。另外，一般的FPGA芯片的内部都集成有分频电路模块和PLL倍频，这样就可以实现在外部采用低频率的晶振，而内部获得高频率的时钟，这样就进一步解决了电磁干扰和电磁兼容的问题。