【正文】 色在于利用 FPGA 的可精準(zhǔn)控制時(shí)間，從而達(dá)到很準(zhǔn)確的控制 I2C 協(xié)議實(shí)現(xiàn)通信。 論文的主要工作是利用 Veilog 語(yǔ)言編寫 I2C 協(xié)議，并通過(guò) I2C 協(xié)議對(duì)其他芯片進(jìn)行控制，最終實(shí)現(xiàn)我們需要的光纖溫度采集和處理如何更加精確的顯示溫度值。 3．指導(dǎo)教師意見：學(xué)生的調(diào)研是否充分？基本內(nèi)容和技術(shù)方案是否已明確？是否已經(jīng)具備開始設(shè)計(jì)（論文）的條件？能否達(dá)到預(yù)期的目標(biāo)？是否同意進(jìn)入設(shè)計(jì)（論文）階段。 2． “設(shè)計(jì)的目的及意義 ”至少 800 字， “基本內(nèi)容和技術(shù)方案 ”至少 400 字。課題有一定的難度，報(bào)告研究有探索性和深度，達(dá)到本科生必要論文的要求。 指導(dǎo)教師意見 選題有很強(qiáng)的實(shí)際價(jià)值，學(xué)生綜合利用所學(xué)知識(shí)，立論合理，論證充分。 第 13－ 14 周：完成并修改畢業(yè)論文。 進(jìn)度安排 第 1－ 3 周 ： 查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料，明確研究?jī)?nèi)容，了解研究所需 光電轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)外的現(xiàn)狀和研究的目的意義 。用 Verilog 語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和處理，就要針對(duì)性的學(xué)習(xí)和掌握 verilog 編程語(yǔ)言在數(shù)字電路中的應(yīng)用，首先多看些書，弄懂它的核心思想，然后多看一些實(shí)際例子，相信這樣更有助于一種新語(yǔ)言的學(xué)習(xí)，在這之中我們需要了解 現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣 列 的基本知識(shí)和應(yīng)用情況。 基本內(nèi)容和技術(shù)方案 論文題目 ： 基于 FPGA 的光電數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)設(shè)計(jì) 論文主要內(nèi)容：通過(guò)調(diào)研查閱相關(guān)資料研究 光電轉(zhuǎn)換和 FPGA 的應(yīng)用 ，以及其在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用情況，國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀及其發(fā)展前景，設(shè)計(jì)出比較實(shí)用的光電數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)。 在國(guó)內(nèi)，由于數(shù)據(jù)采集技術(shù)不斷發(fā)展，市場(chǎng)上出現(xiàn)了各種新型的數(shù)據(jù)采集器。記錄的數(shù)據(jù)包括：通道號(hào)、測(cè)量值、時(shí)間、報(bào)警狀態(tài)、累加計(jì)數(shù)等。 RS232 接口為標(biāo)準(zhǔn)配置，可以用于向計(jì)算機(jī)傳輸數(shù)據(jù)和控制。儀器可以使用 交流電直接供電，也可以使用 916V 直流供電。當(dāng)某個(gè)模擬通道的輸入信號(hào)超過(guò) 設(shè)定報(bào)警限，在對(duì)應(yīng)的 I/O 口就輸出一個(gè)低電平，每個(gè)模擬通道可以設(shè)置兩 個(gè)報(bào)警限。它具有多種測(cè)量功能，多種數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方式和多種控制方式。 數(shù)據(jù)采集器的研制在國(guó)外 已經(jīng)相當(dāng)成熟，而且數(shù)據(jù)采集器的種類也不斷增多，性能越來(lái)越好，功能越來(lái)越強(qiáng)大。 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)由以下幾個(gè)部分組成：數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)處理、分析和顯示等。數(shù)據(jù)采集的任務(wù)，具體地說(shuō)，就是采集傳感器輸出的 模擬信號(hào)并轉(zhuǎn)換為 FPGA 能識(shí)別的數(shù)字信號(hào)，然后送入 FPGA或相應(yīng)的信號(hào)處理系統(tǒng)，根據(jù)不同需要進(jìn)行相應(yīng)的計(jì)算和處理，得出所需要的數(shù)據(jù)。染料分子吸收光子能量后將使半導(dǎo)體中的帶負(fù)電的電子和帶正電的空穴分離。 光電轉(zhuǎn)換過(guò)程的原理是光子將能量傳遞給電子使其運(yùn)動(dòng)從而形成電流。 必讀參考資料 ： [1] 張洪潤(rùn)，張亞凡 . FPGA/CPLD 應(yīng)用設(shè)計(jì) 200 例 . 北京航空航天大學(xué)出版社 . [2] 何賓 . EDA 原理及 Verilog 實(shí)現(xiàn) . 清華大學(xué)出版社 . 指導(dǎo)教師簽名 ： 系主任簽名 ： 院長(zhǎng)簽名 （ 章 ） 武漢理工大學(xué) 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告 目的及意義（含國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀分析） 畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的是研究基于 FPGA 的光電數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)，主要是分析光電轉(zhuǎn)換機(jī)理以及信 號(hào)數(shù)據(jù)的處理，然后根據(jù)可編程邏輯器件的編程技巧設(shè)計(jì)一套數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)并完成對(duì)關(guān)心好的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè) 。 （請(qǐng)?jiān)谝陨舷鄳?yīng)方框內(nèi)打 “√”） 作者簽名： 年 月 日 導(dǎo)師簽名： 年 月 日 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書 學(xué)生姓名 ： 專業(yè)班級(jí) ： 指導(dǎo)教師 ： 工作單位 ： 設(shè)計(jì)（論文）題目： 基于 FPGA的光電數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)（論文）主要內(nèi)容： ，較全面的了解光電轉(zhuǎn)換機(jī)理以及信號(hào)數(shù)據(jù)的處理 ，并完成對(duì)光信號(hào)的實(shí)時(shí)檢測(cè) 要求完成的主要任務(wù)： 查閱不少于 15 篇的相關(guān)資料，其中英文文獻(xiàn)不少于 3 篇，完成開題報(bào)告。本人授權(quán)省級(jí)優(yōu)秀學(xué)士論文評(píng)選機(jī)構(gòu)將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。本人完全意識(shí)到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。 武漢理工大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 基于 FPGA的光電數(shù)據(jù)采集和處理采集系統(tǒng)設(shè)計(jì) 學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的研究成果。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包括任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。 作者簽名： 年 月 日 學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書 本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保障、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向有關(guān)學(xué)位論文管理部門或機(jī)構(gòu)送交論文的 復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。 本學(xué)位論文屬于 保密囗，在 年解密后適用本授權(quán)書 不保密囗 。 完成基于 FPGA 的光電數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的搭建與調(diào)試 通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證該系統(tǒng)的穩(wěn)定與可靠 完成不少于 5000 漢字 的英文文獻(xiàn)翻譯 ； 完成不少于 120xx 字 的論文 。還要調(diào)查其目前的應(yīng)用領(lǐng)域，及其在國(guó)內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀。這一過(guò)程有兩種解決途徑，最常見的一種是使用以硅為主要材料的固體裝置，另一種則是使用光敏染料分子來(lái)捕獲光子的能量。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)、智能儀器與外界物理世界聯(lián)系的橋梁，是獲取信息的重要途徑。與此同時(shí)，將 FPGA 得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示或打印，以便實(shí)現(xiàn)對(duì)某些物理量的監(jiān)視，其中的一部分?jǐn)?shù)據(jù)還將被控制生產(chǎn)過(guò)程中的 FPGA 控制系統(tǒng)用來(lái)控制某些物理量。數(shù)據(jù)采集幾乎無(wú)孔不入，它已滲透到了地質(zhì)、醫(yī)藥器械、雷達(dá)、通訊、遙感遙測(cè)等各個(gè)領(lǐng)域，為我們更好的獲取信息提供了良好的基礎(chǔ)。 比如美國(guó) FLUKE 公司的 262XA 系列數(shù)據(jù)采集器是一種小型、便攜、操作簡(jiǎn)單、使用靈活的數(shù)據(jù)采集器，他可以單獨(dú)使用，也可以和計(jì)算機(jī)連接使用。 262XA 共有 21 路模擬輸入通道，它可以直接測(cè)量電壓、電流、溫度、頻率和電阻等， 8 路數(shù)字輸入 /輸出可以用于數(shù)字信號(hào)的處理，另外 4 路可以用于報(bào)警輸入。 262XA 系列有兩種掃描速度： 4 通道 /秒（慢）， 17 通道 /秒（快）。就直流電源還可以同時(shí)使用，斷電時(shí)可以自動(dòng)切換至直流。采集的數(shù)據(jù)可隨時(shí)通過(guò)接口打印，也可將數(shù)據(jù)用 RS232 接口傳至計(jì)算機(jī)。數(shù)據(jù)格式與 LOTUS、 Excel 相兼容。北京測(cè) 振儀器廠研制的 HZ9609 數(shù)據(jù)采集 /震動(dòng)分析儀，它采用中文顯示，直觀醒目，操作簡(jiǎn)單； 因此國(guó)外的數(shù)據(jù)采集技術(shù)比較發(fā)達(dá)，但是成本高，國(guó)內(nèi)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的精度不夠，一般只有 2%，為此需要設(shè)計(jì)一個(gè)精度高成本低的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。 技術(shù)方案：首先是要收集查閱與光纖傳感器， AD,DA,LD,FPGA 等相關(guān)的一些資料，熟悉并掌握在自己的設(shè)計(jì)中所要用到的光纖傳感器的使用方法，懂得 AD， DA，LD 等器件的使用，在了解芯片的一些特性之后，使用 I2C 器件使硬件電路更加的簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)好硬件電路，然后采用基于 FPGA 的可編程邏輯門陣列的 verilog 語(yǔ)言來(lái)實(shí)現(xiàn)芯片的驅(qū)動(dòng)。學(xué)習(xí)好之后就開始編寫程序，在編程之后利用 quartus 進(jìn)行仿真模擬，得出正確的仿真圖后，將程序下載到 FPGA上，連接好外圍電路進(jìn)行調(diào)試，并多次檢測(cè)并記錄結(jié)果，并對(duì)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果進(jìn)行分 析，最后整理并完成論文 。確定方案，完成開題報(bào)告 第 4－ 5 周：整理材料，編寫文獻(xiàn)綜述和開題報(bào)告 第 6－ 8 周：熟悉光電轉(zhuǎn)換模塊，并設(shè)局電路圖和電路圖進(jìn)行設(shè)計(jì) 第 9－ 10 周：鞏固以前學(xué) 習(xí)的編程知識(shí)以及學(xué)習(xí) FPGA 的相關(guān)知識(shí) 第 11－ 12 周： 進(jìn)行 Verilog HDL 編程仿真。 第 15 周 : 準(zhǔn)備論文答辯。該題目通過(guò)學(xué)生的努力，能在規(guī)定時(shí)間完成，并達(dá)到預(yù)期的目標(biāo)。 指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日 注： 1．開題報(bào)告應(yīng) 根據(jù)教師下發(fā)的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書，在教師的指導(dǎo)下由學(xué)生獨(dú)立撰寫，在畢業(yè)設(shè)計(jì)開始后三周內(nèi)完成。進(jìn)度安排應(yīng)盡可能詳細(xì)。 武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 目 錄 摘 要 .............................................................................................................................................. I Abstract ...........................................................................................................................................II 1 緒論 ............................................................................................................................................. 1 課題的研究背景及意義 .......................................................................................................... 1 整體設(shè)計(jì)方案 .......................................................................................................................... 2 論文章節(jié)安排 .......................................................................................................................... 2 2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) ............................................................................................................................. 3 傳感模塊 .................................................................................................................................. 3 模數(shù)模塊 .................................................................................................................................. 6 顯示模塊 .................................................................................................................................. 8 3 FPGA 可編程邏輯器件 ............................................................................................................... 9 FPGA 簡(jiǎn)介 ................................................................................................................................ 9 FPGA 基本內(nèi)部構(gòu)造及功能分析 ............................................................................................ 9 FPGA 中 I2C 協(xié)議的實(shí)現(xiàn) ...................................................................................................... 12 4 系統(tǒng)中 FPGA 的設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn) ................................................................................................... 14 FPGA 的通用設(shè)計(jì)過(guò)程 ....................