毕业设计（论文）-基于fpga的数据采集系统电路设计

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1、泉州师范学院毕业论文（设计）题目基于FPGA的数据采集系统电路设计物理与信息工程学院电子信息科学与技术专业2007级学生姓名学号指导教师职称讲师完成日期2011年4月2日教务处制23基于FPGA的数字采集系统电路设计泉州师范学院电子信息科学与技术专业指导教师讲师【摘要】本文介绍了基于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QuartusII平台上，通过VHDL语言编程完成

2、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，最终设计出数据采集系统电路。【关键词】FPGA；QuartusII；VHDL；数据采集23目录第一章绪论31.1引言31.2EDA简介31.3FPGA简介31.4VHDL语言简介31.5QuartusII简介41.6数据采集技术简介4第二章总体设计42.1硬件设计42.1.1线性电源模块42.1.2数据采集模块62.1.3数据输出模块82.1.4按键控制模块102.2软件设计112.2.1ADCINT设计112.2.2CNT10B设计12

3、2.2.3RAM8设计122.2.4时钟控制设计122.2.5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PCB18附录二系统各模块VHDL程序1923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。但是它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

4、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ADC。1.2EDA简介EDA，即电子设计自动化（ElectronicDesignAutomation）的缩写。它融合了大规模集成电路制造急速、ASIC测试和封装技术、FPGA/CPLD编程下载技术、自动测试技术、计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助制造（CAM）、计算机辅助测试（CAT

5、）和计算机辅助工程（CAE）设计的设计概念，为现代电子理论和设计的实现和发展提供了可能性[1]。EDA技术是一种综合性学科，打破了软件和硬件见的壁垒，把计算机的软件技术与硬件技术、设计效率和产品性能结合在一起，它代表了电子设计技术和应用技术的发展方向。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[2]。1.3FPGA简介FPGA，即现场可编程门阵列（Field－ProgrammableGateArray）的缩写。它是一种集成度较高的器件，属于复杂PLD。F

6、PGA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FPGA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。另外，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。目前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。本设计用的是Altera公司的EP2C8Q208C8N芯片，里面有68416个逻辑单元，并提供了622个可用的输入/输出引脚和1.1M比特的嵌入式寄存器。它提高了百

7、分之六十的性能和降低了一半的功耗，而低成本和优化特征使它为各种各样的汽车、消费、通讯、视频处理、测试与测量、和其他最终市场提供理想的解决方案[3]。1.4VHDL语言简介诞生于1983年的VHDL，是Very-High-SpeedIntegratedCircuitHardwareDescriptionLanguage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QuartusII把VHDL源码自动转化为基本逻辑元件连接图

8、，这极大的推进了电路自动设计[4]。23VHDL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。1.5QuartusII简介由Altera提供的FPGA开发集成环境―QuartusII，因为其运行速度快，界面统一，功能集中，易学易用等特点，迅速占领了市场[5]。QuartusII支持VHDL、Verilog的