基于FPGA的數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)設(shè)計(jì).pdf

1、數(shù)據(jù)采集是獲取信息的基本手段，在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)研究中有著十分廣泛的應(yīng)用。傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集器主要由分立元件或單片機(jī)構(gòu)成，存在著可靠性差、運(yùn)行速度慢等缺點(diǎn)，滿足不了現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集高速度、高精度、高實(shí)時(shí)性等方面的要求，由此采用超大規(guī)模、超高速的現(xiàn)場可編程邏輯器件FPGA來提高數(shù)據(jù)采集器的速度、精度和實(shí)時(shí)性成為當(dāng)前數(shù)據(jù)采集器發(fā)展的需求。
　　本文在分析國內(nèi)外數(shù)據(jù)采集器發(fā)展現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，對數(shù)據(jù)采集的實(shí)現(xiàn)方法進(jìn)行了研究，提出了一種基于FPGA

2、的數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，并選擇了低功耗、低成本、高性能的FPGA芯片EP1C6Q240作為控制核心，實(shí)現(xiàn)了一種區(qū)別于傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的、更為快速、更為便攜的數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng)。本系統(tǒng)在硬件電路設(shè)計(jì)時(shí)分別設(shè)計(jì)了FPGA控制模塊、信號調(diào)理電路模塊、A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換電路模塊、人機(jī)交互模塊和串口通信模塊。其中，F(xiàn)PGA控制模塊作為系統(tǒng)的核心，用來完成整個(gè)系統(tǒng)的時(shí)序控制、外圍電路驅(qū)動(dòng)、實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的緩存和處理;信號調(diào)理電路本系統(tǒng)采用了AD603構(gòu)成了程

3、控放大電路，它同TLC5510芯片構(gòu)成的A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換電路共同實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集;系統(tǒng)采集到的數(shù)據(jù)既可通過由液晶顯示器LCD12864構(gòu)成的人機(jī)交互系統(tǒng)實(shí)時(shí)顯示，也可通過由MAX232芯片組建的串口通信電路傳送給PC機(jī)，實(shí)現(xiàn)更為復(fù)雜的處理和更大容量的存儲(chǔ)。本系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)主要是對FPGA內(nèi)部模塊的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)過程中，使用了Altera的QuartusⅡ平臺，采用VHDL語言，描述了A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器控制模塊、FIFO存儲(chǔ)器模塊、FFT數(shù)據(jù)處理器

4、模塊、串口通信控制器模塊、液晶顯示控制器模塊與按鍵控制器模塊，并對各個(gè)模塊進(jìn)行了功能、時(shí)序上的仿真，仿真結(jié)果表明各個(gè)子模塊都能完成相應(yīng)功能及對應(yīng)電路的驅(qū)動(dòng)。
　　本文設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)充分發(fā)揮了FPGA的性能優(yōu)點(diǎn)，設(shè)計(jì)的整機(jī)系統(tǒng)具有成本低、性能高、體積小等特點(diǎn)，在使用TLC5510芯片的條件下，可實(shí)現(xiàn)最高采樣頻率為12MHZ的信號采樣存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)處理功能。同時(shí)，本文論述的工作對實(shí)現(xiàn)高速度、低成本、便攜式數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)具有很