Diseño e implementación de un voltímetro digital

Ortiz Prieto, Borja (2019). Diseño e implementación de un voltímetro digital. Proyecto Fin de Carrera / Trabajo Fin de Grado, E.T.S.I. y Sistemas de Telecomunicación (UPM), Madrid.

Description

Title: Diseño e implementación de un voltímetro digital
Author/s:
  • Ortiz Prieto, Borja
Contributor/s:
  • Freire Rubio, Miguel Ángel
Item Type: Final Project
Degree: Grado en Ingeniería Electrónica de Comunicaciones
Date: June 2019
Subjects:
Freetext Keywords: Equipos electrónicos
Faculty: E.T.S.I. y Sistemas de Telecomunicación (UPM)
Department: Ingeniería Telemática y Electrónica
Creative Commons Licenses: Recognition - No derivative works - Non commercial

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Abstract

Los voltímetros digitales son herramientas de medida que resultan de utilidad integrados en una gran variedad de equipos digitales y también, por supuesto, como instrumentos independientes para el análisis del funcionamiento de los circuitos electrónicos en general. Su realización resulta factible empleando un conversor analógico-digital (ADC), que permita obtener muestras del voltaje eléctrico de la señal medida, y circuitos lógicos (integrados, por ejemplo, en una FPGA) que procesen dichas muestras para calcular y mostrar los parámetros característicos de la tensión que se desee medir. El empleo de HDLs para la realización de un modelo sintetizable de un voltímetro permitiría disponer de un módulo IP portable a cualquier familia de FPGAs para su inclusión cómo elemento funcional de cualquier sistema electrónico. El sistema está construido alrededor de un ADC externo de tipo SAR1 que se comunica con la FPGA a través de SPI. El sistema modelado en la FPGA se encarga de obtener las muestras del ADC, procesarlas para obtener el valor de continua y de amplitud de la señal y adecuarlas para su correcta visualización a través de unos displays de 7 segmentos. El apagado y encendido y el modo de visualización (continua o de pico) a través de los displays se controlan a través de unos interruptores. Para el Prototipado del proyecto se ha usado la tarjeta DECA que contiene un FPGA de la familia MAX 10 de Altera. También se ha hecho necesario el desarrollo de una tarjeta de expansión conectada a la DECA con los recursos hardware necesarios para poder prototipar el proyecto, tales como el ADC, displays, botones etc. El proyecto, además, sirve como base para presentar y explicar el uso de herramientas de depuración y verificación avanzadas, como la cobertura estructural y su implementación en QuestaSim o el uso de analizadores lógicos para ver en tiempo real las señales internas de un PLD. Abstract: Digital Voltmeters are measurement tools which are useful when they are embedded on a great variety of digital systems and, also, as independent device for the analysis of the functionality of electronic circuits in general. Its realization proves to be possible using an analog-digital converter (ADC), that allows to obtain samples of the electric voltage from a measuring signal, and logic circuits (embedded, for example, on an FPGA) that processes such samples to calculate and display the characteristics parameters of the voltage of the desired measurement. The use of HDL for the implementation of a synthesizable model of a voltmeter would provide of a portable IP module that would work on every FPGA family, in order to include it as a functional element on any electronic system. The system is built around a SAR type external ADC who communicates with the FPGA through SPI. The modeled system on the FPGA is in charge of acquire samples from the ADC, process them to obtain the average and peak voltage values of the signal and adjust them in order to display such values through a seven segment display. The turned on and off of the system and the visualization mode (average or peak) through the displays are controlled using two additional switches. The DECA board has been used for the prototyping of this project, this board contains an Altera’s MAX10 FPGA. It has been necessary as well to develop an expansion board for the DECA board with the additional hardware required to prototype the project successfully. This hardware include the ADC, displays, switches etc. This Project, moreover, act as base to see and explain the use of advance verficaction and depuration tools, like code coverage and its implementation on QuestaSim, or the use of logic analyzer in order to see PLD’ internal signal on real time.

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Item ID: 63420
DC Identifier: http://oa.upm.es/63420/
OAI Identifier: oai:oa.upm.es:63420
Deposited by: Biblioteca Universitaria Campus Sur
Deposited on: 05 Aug 2020 11:20
Last Modified: 05 Aug 2020 11:20
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