基于FPGA的数据采集和回放系统的结构的设计.doc

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1、摘要数据采集系统一般由数据输入通道、数据存储与管理、数据处理、数据输出及显示这五个部分组成。输入通道要实现对被测对象的检测、采样和信号转换等工作。数据存储与管理要用存储器把采集到的数据存储起来，建立相应的数据库，并进行管理和调用。本课题设计了以FPGA为核心逻辑控制模块的高速数据采集和回放系统，设计中采用了自顶向下的方法,先从系统的角度分析该系统要完成哪些功能。用系统级行为描述表达一个包含输入输出的顶层模块，同时完成整个系统的模拟与性能分析。然后将系统划分为各个功能模块，详细论述了各模块的设计方法和控制流程。FPGA模块设计使用VHDL语言,在QUARTUSII

2、中实现软件设计和完成仿真。最后在硬件上进行试验结果的验证，根据实验结果作修改后得出结果。本文给出了一些模块图形及端口说明和设计实现的思想,整个采集系统可实现现场模拟信号采集和信号的频率计数。关键词：FPGA数据采集时钟逻辑运算VHDL语言AbstractGenerally,dataacquisitionsystemismadeofthedatainputchannels,datastorageandmanagement,dataprocessing,dataoutputanddisplayofthesefiveparts.Inputchannelsoftheme

3、asuredobjectinordertoachievethedetection,samplingandsignalconversionandsoon.Datastoragememoryisusedandmanagedtostoredatacollected,whichcreatsthecorrespondingdatabase,andmanagementandcalls.ThetopicisdesignedtoFPGAlogiccontrolmoduleasthecoreofthehigh-speeddataacquisitionandplaybacksyst

4、em,whichisusedthemethodoftop-downapproach.Inthefirstplace,theperspectiveofsystemanalysisofthesystemwhichfunctionstocompleteactwithsystem-leveldescripitionoftheexpressionthatcontainsthetop-levelinputandoutputmodules,atthesametimethewholesystemsimulationandperformanceanalysis.Thenthesy

5、stemisdividedintovariousfunctionalmodules,whichareusethelanguageofVHDLinQUARTUSIItoachievethecompletionofthedesignandsimulationsoftware.Finally,ithastestresultsforhardwareverification,inaccordancewiththerevisedresultsfortheoutcome.Inthispaper,ithasgaveanumberofmodulesandportdescripit

6、ionandgraphicdesignideas.Theentiresamplingsystemcanberealizedatthesceneanalogsignalsamplingandsignalfrequencycount.[21617]Keywords：FPGAdataacquisitionclocklogiccountthelanguageofVHDL目录摘要IAbstractII绪论11系统的总体结构31.1基于FPGA的数据采集和回放系统的结构31.2系统组成框图介绍42系统原理与方案选择52.1AD芯片选型及其原理52.1.1AD芯片的选型52.

7、1.2ADC0809的引脚功能52.1.3ADC0809应用说明及时序图62.2频率测量原理及方案选择72.2.1直接测频法原理72.2.2等精度测频原理82.2.3测频方法的选择92.3FPGA内部运算模块的设计原理92.4LED数码管显示原理及方案选择92.4.1LED数码管的工作原理92.4.2FPGA实现LED数码管静态显示控制实现原理92.4.3采用FPGA实现LED数码管动态显示控制实现原理102.4.4LED数码管显示方案的选择103系统设计及主要模块的实现113.1系统设计的顶层实体原理113.2AD控制转换功能模块的设计113.2.1AD控制转

8、换模块的端口说明113.