数字电压表是大学实验课程中必须要使用的仪表，但是传统的数字电压表功能单一且精度低、体积大，读数是也存在视差，在使用过程中存在诸多的不便之处而应用EDA^[1](电子设汁自动化)技术及FPGA^[2](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。本设计的目的在于通过对数字电压表的设计让我们能够对EDA（电子设计自动化）以及FPGA（现场可编程门阵列）有更加深刻的认识，以及对VHDL编程语言有更加深入的理解和更加灵活的运用。

科学技术的发展为测量仪器^[3]、仪表提供了新原理和新技术以及新型的元、器体，同时又对测量仪表提出了更新、更高的要求。数字电压表(简写为 DVM)就是在精密电测量技术、计算技术、自动化技术和电子技术的基础上产生和发展起来的。

数字式仪表是能把连续的被测量自动地变成断续的、用数字编码方式的、并以十进 制数字自动显示测量结果的一种测量仪表。这是一种新型仪表，它把电子技术、计算技术、自动化技术的成果与精密电测量技术密切的结合在一起。成为仪器、仪表领域中独 立而完整的一个分支。

1952 年，美国NLS公司首创四位数字电压表，到现在的五十多年中经过了不断的改进和提高。电压表是从电位差计的自动化考虑中研制成功的，开始是四位然后是五位、六位，而现在发展到七位、八位数码显示；从最初的一、二种工作原理发展到几十种原理，从最早采用继电器、电子管发展到全晶体管化、集成电路化、微处理器化；从一台 DVM^[4] 只能测一、二种参数到能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越来越小，重量不断减轻，价格也逐步下降，可靠性越来越高，量程范围也逐渐扩大。

传统的数字电压表设汁通常以大规模ASIC^[6](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。这种电压表的设计简单、精确度高，但是这种设计方法由于采用了ASIC器件使得它欠缺灵活性，其系统功能固定，难以更新扩展。当前发展起来的用微处理器(单片机)控制通用A/D^[5]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，比如平时在实验室使用的数字电压表，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。回顾一下电压表的发展过程，大致可分为以下三个阶段:数字化阶段。50－60 年代中期，电压表的特点是运用各种原理实现模数(A／D)转换，即将模拟量转化成数字量，从而实现测量仪表的数字化。高准确度阶段。由于精密电测量的需要，电压表开始向高准确度、高位数方向发展，出现了所谓复合型原理的仪表。智能化阶段。60年代末期，电子技术和工艺结构有了飞跃的发展，而大规模集成电路(LSI)与计算机技术相结合的产物是微处理器(简写为μP)。1972年，美国Intel公司首创微处理器不久即研制出微处理器式数字电压表，实现了电压表数据处理自动化和可编程序。因为带有存贮器并使用软件，所以可进行信息处理，可通过标准接口组成自动测试系统(简写为 ATS)。这些仪表除了完成原有电压表的各种功能外，还能够自校、自检，保证了自动测量的高准确度，实现了仪器、仪表的所谓“智能化”。当前，智能表发展十分迅速，而微处理式电压表在智能仪表中占的比重最大。智能化的电压表为实现各种物理量的动态测量提供了可能。

2. 研究的基本内容与方案

1 基本内容及目标

本次设计要求实现一款基于FPGA的数字电压表的设计，系统要求在quartus II下以VHDL实现，将采集的电压信号送FPGA处理，并将数据处理输出送数码显示。本次所设计的电压表的测量范围是0～5V，精度为0.01V。设计的大致步骤如下所示：

（1）设计电路基本框架以及电路图；