基于fpga的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)(已修改)
2025-06-30 16:08 本頁(yè)面
【正文】 泉 州 師 范 學(xué) 院 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 題目 基于FPGA的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)物理與信息工程 學(xué)院 電子信息科學(xué)與技術(shù) 專(zhuān)業(yè) 2007 級(jí)學(xué)生姓名 李柏睿 學(xué)號(hào) 070303029 指導(dǎo)教師 曾永西 職稱(chēng) 講師 完成日期 2011年4月2日 教務(wù)處 制基于FPGA的數(shù)字采集系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)泉州師范學(xué)院 電子信息科學(xué)與技術(shù)專(zhuān)業(yè) 070303029 李柏睿指導(dǎo)教師 曾永西 講師【摘要】本文介紹了基于FPGA的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)電路的工作原理和設(shè)計(jì)過(guò)程。根據(jù)數(shù)據(jù)采集技術(shù)原理，以Altera公司的EP2C8Q208C8N芯片為核心器件，通過(guò)ADC0809采集數(shù)據(jù)，并用DAC0832輸出數(shù)據(jù)，在Quartus II平臺(tái)上，通過(guò)VHDL語(yǔ)言編程完成數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)電路的軟件設(shè)計(jì)、編譯、調(diào)試、仿真和下載，再與外圍硬件電路相結(jié)合調(diào)試，最終設(shè)計(jì)出數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)電路?！娟P(guān)鍵詞】FPGA；Quartus II；VHDL；數(shù)據(jù)采集目錄第一章 緒論 3 引言 3 EDA簡(jiǎn)介 3 FPGA簡(jiǎn)介 3 VHDL語(yǔ)言簡(jiǎn)介 3 Quartus II簡(jiǎn)介 4 數(shù)據(jù)采集技術(shù)簡(jiǎn)介 4第二章 總體設(shè)計(jì) 4 硬件設(shè)計(jì) 4 線性電源模塊 4 數(shù)據(jù)采集模塊 6 數(shù)據(jù)輸出模塊 8 按鍵控制模塊 10 軟件設(shè)計(jì) 11 ADCINT設(shè)計(jì) 11 CNT10B設(shè)計(jì) 12 RAM8設(shè)計(jì) 12 12 13第三章 系統(tǒng)軟硬件調(diào)試 14結(jié)論 15致謝 15參考文獻(xiàn) 15英文翻譯 17附錄一 線性電源、FPGA外圍電路和FPGA最小系統(tǒng)連接口PCB 18附錄二 系統(tǒng)各模塊VHDL程序 19第一章 緒論 引言隨著數(shù)字系統(tǒng)的發(fā)展，廣泛應(yīng)用于各種學(xué)科領(lǐng)域及日常生活，微型計(jì)算機(jī)就是一個(gè)典型的數(shù)學(xué)系統(tǒng)。但是它只能對(duì)輸入的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行處理，其輸出信號(hào)也是數(shù)字信號(hào)。而在工業(yè)檢測(cè)控制和生活中的許多物理量都是連續(xù)變化的模擬量，如溫度、壓力、流量、速度等,這些模擬量可以通過(guò)傳感器或換能器變成與之對(duì)應(yīng)的電壓、電流或頻率等電模擬量。為了實(shí)現(xiàn)數(shù)字系統(tǒng)對(duì)這些電模擬量進(jìn)行檢測(cè)、運(yùn)算和控制，就需要一個(gè)模擬量與數(shù)字量之間的相互轉(zhuǎn)換的過(guò)程。即常常需要將模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，簡(jiǎn)稱(chēng)為AD轉(zhuǎn)換，完成這種轉(zhuǎn)換的電路稱(chēng)為模數(shù)轉(zhuǎn)換器，簡(jiǎn)稱(chēng)ADC。 EDA簡(jiǎn)介EDA，即電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化（Electronic Design Automation）的縮寫(xiě)。它融合了大規(guī)模集成電路制造急速、ASIC測(cè)試和封裝技術(shù)、FPGA/CPLD編程下載技術(shù)、自動(dòng)測(cè)試技術(shù)、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）、計(jì)算機(jī)輔助制造（CAM）、計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試（CAT）和計(jì)算機(jī)輔助工程（CAE）設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)概念，為現(xiàn)代電子理論和設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)和發(fā)展提供了可能性[1]。EDA技術(shù)是一種綜合性學(xué)科，打破了軟件和硬件見(jiàn)的壁壘，把計(jì)算機(jī)的軟件技術(shù)與硬件技術(shù)、設(shè)計(jì)效率和產(chǎn)品性能結(jié)合在一起，它代表了電子設(shè)計(jì)技術(shù)和應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展方向。 EDA技術(shù)一般包括以下內(nèi)容：；；；[2]。 FPGA簡(jiǎn)介FPGA，即現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列（Field－Programmable Gate Array）的縮寫(xiě)。它是一種集成度較高的器件，屬于復(fù)雜PLD。FPGA具有體系結(jié)構(gòu)和邏輯單元靈活、集成度高以及適用范圍寬等特點(diǎn)，在產(chǎn)品研發(fā)和開(kāi)發(fā)中具有很大的優(yōu)勢(shì)。用FPGA做一些協(xié)議實(shí)現(xiàn)和邏輯控制，如果協(xié)議理解錯(cuò)誤或者邏輯需要更改，不需要?jiǎng)覲CB。另外，F(xiàn)PGA芯片是小批量系統(tǒng)提高系統(tǒng)集成度、可靠性的最佳選擇之一。目前FPGA的品種很多，有XILINX的XC系列、TI公司的TPC系列、ALTERA公司的FIEX系列等。本設(shè)計(jì)用的是Altera公司的EP2C8Q208C8N芯片，里面有68416個(gè)邏輯單元，并提供了622個(gè)可用的輸入/。它提高了百分之六十的性能和降低了一半的功耗，而低成本和優(yōu)化特征使它為各種各樣的汽車(chē)、消費(fèi)、通訊、視頻處理、測(cè)試與測(cè)量、和其他最終市場(chǎng)提供理想的解決方案[3]。 VHDL語(yǔ)言簡(jiǎn)介誕生于1983年的VHDL，是VeryHighSpeed Integrated Circuit Hardware Description Language的簡(jiǎn)稱(chēng)，1987年底，VHDL被作為“IEEE標(biāo)準(zhǔn)1076”發(fā)布。VHDL不僅可以作為系統(tǒng)模擬的建模工具，而且可以作為電路系統(tǒng)的設(shè)計(jì)工具，能通過(guò)Quartus II把VHDL源碼自動(dòng)轉(zhuǎn)化為基本邏輯元件連接圖，這極大的推進(jìn)了電路自動(dòng)設(shè)計(jì)[4]。VHDL能從多個(gè)層次對(duì)數(shù)字系統(tǒng)進(jìn)行建模和描述，所以大大簡(jiǎn)化了電路設(shè)計(jì)的任務(wù)，提高了設(shè)計(jì)效率。 Quartus II簡(jiǎn)介由Altera提供的FPGA開(kāi)發(fā)集成環(huán)境―Quartus II，因?yàn)槠溥\(yùn)行速度快，界面統(tǒng)一，功能集中，易學(xué)易用等特點(diǎn)，迅速占領(lǐng)了市場(chǎng)[5]。Quartus II支持VHDL、Verilog的設(shè)計(jì)流程，提供了完整的多平臺(tái)設(shè)計(jì)環(huán)境，能滿(mǎn)足各種特定設(shè)計(jì)的需要，同時(shí)，它還具備仿真功能，因此給系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)和調(diào)試帶來(lái)了很大的便利。 數(shù)據(jù)采集技術(shù)簡(jiǎn)介系統(tǒng)利用FPGA直接控制ADC0809對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行采樣，將轉(zhuǎn)換好的8位二進(jìn)制數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到存儲(chǔ)器中，在完成對(duì)模擬信號(hào)一個(gè)或數(shù)個(gè)周期的采
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