基于FPGA的数据采集系统电路设计_毕业设计论文1.doc

毕业论文（设计） 题目 基于FPGA的数据采集系统电路设计 目录 第一章 绪论 3 1.1 引言 3 1.2 EDA简介 3 1.3 FPGA简介 3 1.4 VHDL语言简介 3 1.5 Quartus II简介 4 1.6 数据采集技术简介 4 第二章 总体设计 4 2.1 硬件设计 4 2.1.1 线性电源模块 4 2.1.2 数据采集模块 6 2.1.3 数据输出模块 8 2.1.4 按键控制模块 10 2.2 软件设计 11 2.2.1 ADCINT设计 11 2.2.2 CNT10B设计 12 2.2.3 RAM8设计 12 2.2.4时钟控制设计 12 2.2.5系统顶层设计 13 第三章 系统软硬件调试 14 结论 15 致谢 15 参考文献 15 英文翻译 17 附录一 线性电源、FPGA外围电路和FPGA最小系统连接口PCB 18 附录二 系统各模块VHDL程序 19 摘要 论文介绍了基于FPGA的数据采集系统电路的工作原理和设计过程。根据数据采集技术原理，以Altera公司的EP2C8Q208C8N芯片为核心器件，通过ADC0809采集数据，并用DAC0832输出数据，在Quartus II平台上，通过VHDL语言编程完成数据采集系统电路的软件设计、编译、调试、仿真和下载，再与外围硬件电路相结合调试与设计，最终实现数据采集系统电路的完成。 【关键词】FPGA Quartus II VHDL 数据采集 第一章 绪论 1.1 引言 随着数字系统的发展，广泛应用于各种学科领域及日常生活微型计算机就是一个典型的数学系统但是只能对输入的数字信号进行处理其输出信号也是数字信号而在工业检测控制和生活中的许多物理量都是连续变化的模拟量如温度、压力、流量、速度等,这些模拟量可以通过传感器或换能器变成与之对应的电压、电流或频率等电模拟量。为了实现数字系统对这些电模拟量进行检测、运算和控制就需要一个模拟量与数字量之间的相互转换的过程即常常需要将模拟量转换成数字量简称为AD转换完成这种转换的电路称为模数转换器简称ADCEDA简介 EDA，即电子设计自动化（Electronic Design Automation）的缩写计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助制造（CAM）、计算机辅助测试（CAT）和计算机辅助工程（CAE）的概念EDA技术一般包括以下内容：1.大规模可编程逻辑器件；2.硬件描述语言；3.软件开发工具；4.实验开发系统。FPGA简介 FPGA，即现场可编程门阵列（Field－Programmable Gate Array）FPGA具有体系结构和逻辑单元灵活、集成度高以及适用范围宽等特点在产品研发和开发中具有很大的优势用做一些协议实现和逻辑控制如果协议理解错误或者逻辑需要更改，不需要动PCB，FPGA芯片是小批量系统提高系统集成度、可靠性的最佳选择之一。FPGA的品种很多，有XILINX的XC系列、TI公司的TPC系列、ALTERA公司的FIEX系列等。ltera公司的EP2C8Q208C8N芯片，里面有68416个逻辑单元低成本和优化特征各种各样的汽车、消费、通讯、视频处理、测试与测量、和解决方案。 VHDL语言简介 诞生于1983年的VHDL，是Very-High-Speed Integrated Circuit Hardware Description Language的简称，1987年底，VHDL被作为“IEEE标准1076”发布。 VHDL不仅可以作为系统模拟的建模工具，而且可以作为电路系统的设计工具，能通过Quartus II把VHDL源码自动转化为基本逻辑元件连接图，这极大的推进了电路自动设计[4]。 VHDL能从多个层次对数字系统进行建模和描述，所以大大简化了电路设计的任务，提高了设计效率。 1.5 Quartus II简介 由Altera提供的FPGA开发集成环境―Quartus II，因为其运行速度快，界面统一，功能集中，易学易用等特点Quartus II支持VHDL、Verilog的设计流程，提供了完整的多平台设计环境，能满足各种特定设计的需要，同时，它还具备仿真功能，因此给系统的软硬件设计和调试带来了很大的便利。 1.6 数据采集技术简介 系统利用FPGA直接控制ADC0809对模拟信号进行采样，将转换好的8位二进制数据存储到存储器中，在完成对模拟信号一个或数个周期的采样后，通过DAC0832的输出端将数据读取出来。 第二章 总体设计 2.1 硬件设计 2.1.1 线性电源模块 根据系统要求，需提供+12V、-12V、+5V的电源。因此我采用了滤波电容、防自激电容、LED灯及固定式三端稳压器精度高、稳定度好的直流输出电压 图2.2系统的线性电源实物图 PCB图见附录一。 2.1