应用fpga实现对电压信号的采集和转发毕业论文

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1、应用FPGA实现对电压信号的采集和转发毕业论文目录1绪论11.1研究目的及意义11.2国内外发展趋势及研究现状22系统硬件电路的设计52.1六路电压信号系统概述52.2六路电压信号采集和转发的基本流程62.3信号调理电路72.4通道选择电路72.4.1六路开关的选择72.4.2ADG706的运用82.5A/D转换电路92.5.1A/D转换器的分类及其特点102.5.2A/D转换器的主要技术指标102.5.3模数转换器AD7667112.5.4AD7667在系统中的应用132.6存储电路132.6.1FLASH简介132.6.2FLASH的一些重要参数142.6.3FLASH在系统中的应用1

2、52.7FPGA控制模块152.7.1FPGA工作原理162.7.2FPGA芯片的基本构架193六路电压信号采集转发系统软件设计223.1A/D控制模块的设计223.2存储器模块的时序仿真22II3.2.1数据存储223.2.2数据读取234结论25附录AAD控制模块部分程序26附录B系统原理图31附录C系统PCB版图32参考文献33致谢35II1绪论1.1研究目的及意义随着社会的发展和科学技术的进步，信号处理技术已经越来越广泛的应用于人类活动的各个领域。从20世纪60年代以来，数字信号处理技术已逐渐成为信号处理领域的主力，它已经渗透到各个应用领域之中。与此同时作为数字信号处理的前提——六

3、路电压信号也不断得到长足的发展，六路电压信号是指将温度、压力、流量、位移等模拟量采集、转换成数字量后，再由计算机进行存储、处理、显示或者打印的过程，相应的系统称为六路电压信号系统。在生产过程中，应用六路电压信号。系统可对生产现场的工艺参数进行采集、监视和记录，为提高产品质量、降低成本提供信息和手段。在科学研究中，应用六路电压信号系统可获得大量的动态信息，是研究瞬间物理过程的有力工具，也是获得科学奥秘的重要手段之一。对于微弱信号的采集和处理，多数是以单片机或CPU为控制核心，虽然编程简单控制灵活，但由单片机串行工作的特点所决定的，即使是高速度单片机也只能工作在us级；可靠性低，在某些情况下瞬

4、间的复位会造成严重后果；不支持地址空间的扩展，只能用I/O端口来扩展外围器件；专门为超低功耗设计，工作电压为3.3V，不适宜工作在+5V工作电压；因此，单片机的指令周期以及处理速度的影响，对于多通道、多个A/D组成的阵列进行控制以及数据处理，普通单片机达不到要求，因此多路六路电压信号系统里往往不采用单片机直接控制。本课题就是为了在些微体积、低功耗的测试系统中实现高速六路电压信号的功能的同时而不增加系统的体积和功耗的情况下应运而生的，即用FPGA实现六路电压信号和数据实时压缩的功能。本课题主要研究六路电压信号和数据压缩两大方向，这两大方向的主要功能都是通过FPGA来实现。六路电压信号模块主要

5、是通过FPGA对外部的A/D芯片进行控制。作为六路电压信号的典型应用——电子测量仪器，它的应用范围也越来越广，向着多功能、多方位、多领域扩展，许多新的测试项目、新的仪器不断涌现，广大用户对电子测量的要求也由仅仅的稳定性提升为综合性要求，进一步上升为专业化、手持化、微机化、通讯化、监控化等等，本文正是应用电子测量仪器的六路电压信号端进行设计。在目前我们所应用的电子测量仪器中，其六路电压信号所采用的方法在实际的应用领域差异较大，一般均为定制的六路电压信号卡，有的通道较多但速度不够快，有的采集速度较快但通道较少。基于此，本文结合实际的项目，设计一种应用FPGA的高速多通道的仪器用六路电压信号系统

6、，希望能为实际的产品提供有用的参考。1.2国内外发展趋势及研究现状六路电压信号系统出现于20世纪50年代，1956年美国首先研发了用在军事上的六路电压信号测试系统。在20世纪60年代后期，国外就有成套的六路电压信号测试设备进入市场，此阶段的六路电压信号设备和系统多属于专用的系统[1]。进入20世纪70年代，随着计算机的普及应用，六路电压信号系统得到了极大的发展，开始出现了通用六路电压信号与自动测试系统。该阶段的六路电压信号系统主要由两类：一类由仪器仪表和采集器、通用接口总线和计算机构成。第二类由六路电压信号卡、标准总线和计算机构成。20世纪80年代后期，六路电压信号系统发生了巨大变化，由工

7、业计算机、单片机和大规模集成电路组合，并用软件管理，使系统的成本降低，体积减小，功能成倍增加，数据处理能力大大增强。20世纪90年代至今，由于微电子技术和集成电路制造技术的不断进步，出现了高性能、高可靠性的单片六路电压信号系统。目前有的产品精度已达16位，采集速度每秒可达几十万次。六路电压信号技术已经成为一种专门的技术，在工业领域得到广泛的应用，六路电压信号系统采用更先进的模块式结构，根据不同的应用要求，通过简单的增加和