电竞作品基于SOPC的高精度多路数据采集系统.doc

电竞作品基于SOPC的高精度多路数据采集系统 Industrial Field High Accuracy Multi-Channel Data Acquisition System Based on SOPC （陕西科技大学　指导老师：张震强　　学生：易长文 邓亚明　曾志强） 摘要：本作品应用SOPC技术来完成在工业现场高精度数据的采集。采用通用输入端子，实现了多通道多信号输入、高精度的数据采集。用户可以自由选择输入信号，具有克服温度漂移的自校准、手动校准、键盘输入、液晶显示和标准的RS232串口通讯的功能。在本设计中结合FPGA的特点与V/F转换器配合使用，实现高于16位分辨率的ADC转换功能。V/F转换器相当于一个双积分A/D转换器，抗工频干扰能力强。信号调理电路采用增益可调的仪表放大器，提高了共模抑制比。由于合理使用了ALTERA DE2板的资源，使外围硬件电路的结构更加简单，系统稳定性好，运行可靠。 关键词：SOPC 高精度 多通道 数据采集 自校准　 串口通讯 ABSTRACT: High-accuracy data collection system is implemented Based on the SOPC Technology, which can achieve multi-channel signal via common input port. Input signal can be selected by users as their wish. can overcome Temperature Drift can be overcome by auto adjustment or manual adjustment via keyboard input in system. Data display and transport via RS-232 Serial Port to computer. System achieve higher than 16 bits Resolution A/D Convertion due to the resistance of Industrial Frequency disturbance in V/F Convertor. And Signal amplifying circuit enhances the CMRR (Common Mode Rejection Ratio) via Programmable-gain instrumentation amplifier. Thanks to resources in the Altera DE2 Board, system is running stable and reliable with simpler external circuit. KEYWORDS: SOPC ，High Accuracy ，Multi-Channel，Data Acquisition Auto-Adjustment ， Serial Communication 一、选题意义 数据采集系统广泛应用多个领域，比如医药、化工、食品等领域的生产过程中，往往需要随时检测各生产环节的温度、湿度、流量及压力等参数，因此，数据采集是工业控中至关重要的一环。、、、通过标准的RS232通讯接口监控，使监控人员直接在监控机房通过上位机观察现场的数据并现场设备的控制，从而使现场的仪器设备能够正常运行。RS232/485转换接口，还可实现远程数据传送和远程监控。本系统设计的输入信号接口为通用接口，用户可以自由外挂设备，使用更加灵活方便。系统框图如图1所示。各部分功能分述如下： 图1 系统框图 1．16路信号输入 16路信号输入电路由接线端子组成，分别可接工业现场的8路电流信号、、、 图2 输入接口电路 　　为了克服输入电路由于温度漂移、时间漂移产生的测量误差，系统采用内部基准源自校正电路，定时进入自校准模式，重新确定标度变换斜率以减小系统测量误差。 3．FPGA内部电路 本设计使用了ALTERA公司提供的NIOSII系统开发平台，该平台给提供了大量的模块。由该系统开发平台提供的NIOSII可以控制７段显示、LCD、LED、各种PIO、以及RAM等，通过它还可以设置定时器，UART模块。 设计方框图如图3所示，通过系统结构图，利用SPOC BUILDER搭建和生成自己的系统。主CPU是由NIOS II构成，包括Flash和Ram控制器，通过三态AVALON桥和NIOSII CPU连接；由于采用V/F 类型A/D转换，因而通过PLL模块产生稳定的系统时钟频率和AD的工作频率；另外在系统中加入定时器来精确的定时25ms