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基于PC、MC和FPGA的远程数据采集系统设计1
中国矿业大学徐海学院
专业技能考核培训设计报告
姓 名: 学 号:
专 业: 电子科学与技术
设计题目: 远程数据采集系统设计
专 题: 基于CPLD/FPGA的电压数据采集
指导教师:
设计地点: 嘉园实验楼 时 间:
2013 年 5月
CPLD课程设计任务书
专业年级学号学生姓名
任务下达日期:2013年 5 月6 日
设计日期: 2013年5月6日 至 2013年5月20日
设计题目:基于PC、MCU和CPLD/FPGA的远程数据采集系统设计
设计专题题目: 基于CPLD/FPGA的电压数据采集
设计主要内容和要求:
利用上位计算机、单片机、可编程逻辑器件和ADC器件构成一个远程数据采集系统,系统具备远程/就地两种控制模式,具有8通道循环采集和指定通道采集两种数据采集方式。具体要求如下:
1.CPLD/FPGA硬件电路和AHDL控制软件设计
电路具备控制ADC0809的采集功能,具备6位数码管动态扫描功能,具备8位按键输入功能,具备和单片机信号交换功能。
2.单片机硬件电路和监控软件设计
电路具备和CPLD/FPGA交换信息,以及和上位机算计进行RS232的通讯功能,能将上位机发出的控制指令下达到CPLD/FPGA中,并将采集的数据传送到上位计算机中。
3.单片机程序要求用C51编制。
上位机算计软件设计
利用VB或VC程序编制上位计算机控制程序,实现远程数据采集功能并实时显示采集的数据和通道号。
指导教师签字:
摘 要
随着科学技术的迅猛发展,新技术革命将把人类由工业化社会推进到信息化社会为主要内容的数据采集测试技术,已形成了一门专门的技术科学。数据采集系统是计算机、智能仪器与外界物理世界联系的桥梁,是获取信息的重要途径。数据采集技术是信息科学的重要分支,它不仅应用在智能仪器中,而且在现代工业生产、国防军事及科学研究等方面都得到了广泛应用,无论是过程控制、状态检测,还是故障诊断、质量检测,都离不开数据采集系统。
本文介绍一种基于EP1K30TC144-3的CPLD/FPGA和89S52单片机的一种电压测量电路,基本内容包括单片机最小系统、AD转换电路、键盘和LED显示电路,以及设计系统涉及的其他电路。系统硬件电路由标准电路和自制电路两部分组成。标准电路包括单片机最小系统、6个LED数码管电路和键盘电路以及CPLD/FPGA系统,这部分电路已制成电路板,自制电路自行设计焊接,包含标准电路不具备的其他电路。系统软件根据设计任务自行设计独立编制并进行调试,最终实现利用上位机远程控制系统进行数据采集功能并实时显示采集的数据和通道号。
关键词:89S52单片机、EP1K30TC144-3芯片、CPLD/FPGA、上位机、电压采集、AD转换电路
目 录
1 绪论 1
1.1课程简介 1
1.1.1课程设计的性质、目的和任务 1
1.2系统设计思路 1
1.3方案论证及比较 2
1.3.1单片机控制方案的选用 2
1.3.2 FPGA控制方案的选用 2
1.4 系统设计原理框图 3
2 硬件电路设计 4
2.1单片机电路 4
2.1.1单片机电路板 4
2.1.2单片机最小系统 5
2.1.3 显示译码电路 5
2.2 A/D转换 7
2.2.1 ADC0809内部结构 7
2.2.2 ADC0809转换原理 8
2.2.3 AD转换电路 9
2.2.4电路设计 9
2.3 硬件设计流程 10
2.3.1 硬件设计流程图 10
2.3.2 CPLD系统流程框图 11
2.3.3 详细管脚说明 11
3 软件设计 13
3.1 设计任务 13
3.1.1 基本任务 13
3.1.2 扩展任务 13
3.2程序设计 13
3.2.1 软件设计流程 13
3.2.2 单片机设计流图 14
3.2.3 BCD码转换电路与显示电路设计程序: 14
3.2.4八位二进制乘法器 17
3.2.5 用上位机和拨码开关控制8路通道选择: 18
3.2.6单片机与PC机通讯程序 19
4 系统调试 21
4.1 硬件部分 21
4.2 软件部分 21
5 总结 23
参考文献: 24
附录二 ADC0809与单片机连接
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