基于可编程逻辑器件光栅信号采集处理卡的设计论文

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1、天津大学硕士学位论文基于可编程逻辑器件光栅信号采集处理卡的设计姓名：李建苹申请学位级别：硕士专业：测试计量技术及仪器指导教师：刘书桂20070601中文摘要目前可编程逻辑器件逐渐取代了传统数字器件成为数字集成电路的主流芯片，它具备体积小、速度快、质量轻、保密程度高、开发周期短、设计风险小等优点；USB总线具有传输速度快、支持热插拔、即插即用、易于扩展、占用系统资源少等优点。由于现代工业生产和科学研究中对数据采集的要求日益提高，本文针对市场需求将可编程逻辑器件、USB总线技术与传统的数据处理采集系统的特点相结合，开发出一种基于可编

2、程逻辑器件进行数据处理、基于USB总线进行数据采集的系统。本文认真分析了目前应用于天津大学自行研制的三坐标测量机上的基于ISA总线数据采集处理卡的特点，对其数据处理部分进行改进，采用可编程逻辑器件代替传统的74系列芯片，可以解决由于缺焊、漏焊引起采集卡不能正常工作的问题，而且节约了PCB板面资源。设计了基于USB总线的数据采集系统，克服了传统的基于ISA总线数据采集卡的缺点。本文所设计的数据处理采集系统具有实时性好、可靠性高、使用方便等特点。本文完成的具体工作如下：1、对以前的数据处理采集卡功能进行分析，确定整个系统的设计方案；

3、2、阅读大量芯片的手册，确定设计所需要的芯片型号，绘制整个系统的电路图；3、在QuartuslI环境下，采用VerilogHDL语言编程实现四细分辨向、24位可逆计数、锁存信号处理、数据选通等功能；4、在KeiluVision2环境下采用C51语言编写USB内部的固件程序，在VisualStudio环境下采用C++语言编写上位机测试程序及基于WDM结构的驱动程序。5、在实验室环境下，利用实验室自行开发的模拟光栅信号发生卡，调试了开发的数据采集处理卡，达到了课题的要求。关键词：三坐标测量机，可编程逻辑器件，USB总线，数据采集AB

4、STRACTSometraditionaldigitaldeviceshavebeenreplacedbyProgrammableLogicDevices(PLD)graduallyfortheseadvantages，suchassmallvolume，highspeed，lightweight，highsecrecy,shortdesigncycleandlowdesignrisk，etc．UniversalSerialBus(USB)hastheadvantagesofhightransmissionspeed，Pluga

5、ndPlay,easytoextend，smalloccupiedspaceandSOon．Withthedevelopmentofmodernindustrialproductionandscientificresearch，therequirementofdataacquisitionhasbeingincreaseddaily．ThisdissertationdevelopsasystembasedonPLDtoprocessthedataandonUSBbustoacquirethedata，combiningthete

6、chniquesofPLD，USBbusandthecharacteristicsoftraditionaldataacquisition．ThisdissertationanalyzesthecharacteristicsoftheISAbusbasedondataprocessingcard，whichwasusedona3-Dcoordinatemeasurementmachine(CMM)developedbyTianjinUniversity．Thissystemimprovesdataprocessingpartan

7、dappliesthePLDinsteadofthetraditional74serieschip，solvestheproblemsofirregularworkingduetoweldabsenceandmissing，andovercomesthedisadvantagesofthetraditionaldataacquisitioncardbasedonISAbus．Thedataprocessingacquisitionsystemdesignedinthisdissertationhassomefeaturessuc

8、hasgoodreal—time，highreliability,convenienttoUSeandSOon．Mainworkshavebeenfinishedasfollows：1．Determinethewholesystembyanalyzingthef