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基于FPGA的数据采集系统
作 者: 徐龙飞
导 师: 李永红
学 校: 中北大学
专 业: 通信与信息系统
关键词: 数据采集 虚拟仪器 USB LABVIEW FPGA
分类号: TP274.2
类 型: 硕士论文
年 份: 2014年
下 载: 25次
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内容摘要
随着科技的进步和工业技术飞速发展,人们对数据采集的速度和精度的要求越来越高。在自动化生产,空气质量监测,导航系统控制中,我们都需要实时的获取各方面的参数,通过对数据的分析及时做出决策,由此达到正常的生产和生活的目的。本课题从实际需求出发,设计一种高速、高精度、实时性强的数据采集系统。相对于以往的数据采集系统,本课题主要是设计通用型的采集系统,可以按照需要整合成所需要的完成对各种数据采集任务。本次设计使用的主要是FPGA技术,采用FPGA的高速处理能力,控制外部的模数转换芯片的工作状态,并同时控制USB通信模块。对于最后的显示和控制部分采用PC技术,微型计算机的普及和进步为本系统的通用性提供了支持。在PC机上使用LABVIEW平台开发显示和控制界面。对于整个系统的控制,FPGA是服从上位机(PC机上的程序)的指令对FPGA前后两个模块进行控制的。由于对高速的数据采集系统的设计经验不足,本文使用的采集系统的结构对一般的系统构架进行了简化,主要是为了实现系统的高频采集和高速传输的性能。硬件电路设计有AD转换电路、FPGA硬件电路、USB通信电路。程序设计主要包括基于FPGA芯片的Quartus II程序设计、USB芯片的Keil程序设计和PC机上使用LABVIEW设计上位机程序界面。最后对系统进行了调试,对系统的各模块的功能作测试以及对整个系统的采集、传输、显示、控制作整体的测试。结果表明,该系统能够实现高频采集和高速传输的目的。
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全文目录
摘要 4-5 Abstract 5-8 第1章 绪论 8-13 1.1 课题背景及研究意义 8-9 1.2 课题研究现状和发展动态 9-13 第2章 系统总体方案设计 13-17 2.1 FPGA 技术 13-15 2.1.1 FPGA 简介 13-14 2.1.2 FPGA 结构 14-15 2.2 系统总体设计方案 15-16 2.3 系统技术指标 16 2.4 本章小结 16-17 第3章 硬件电路设计 17-34 3.1 AD 转换模块 17-25 3.1.1 采样定理 17-20 3.1.2 量化与编码 20-22 3.1.3 模数转换器(ADC) 22-25 3.2 USB 接口电路设计 25-29 3.2.1 USB 简介 25-26 3.2.2 FX2 介绍 26-29 3.3 FPGA 外围电路设计 29-33 3.3.1 FPGA 下载电路 29-31 3.3.2 复位电路 31-32 3.3.3 时钟电路 32-33 3.4 本章小结 33-34 第4章 系统程序设计 34-47 4.1 FPGA 时序逻辑设计 34-41 4.1.1 HDL 和 Quartus II 34-35 4.1.2 AD 控制模块 35-36 4.1.3 定制 FIFO 模块 36-39 4.1.4 USB 控制模块 39-40 4.1.5 系统控制模块 40-41 4.2 USB 软件设计 41-42 4.3 用户端应用程序设计 42-46 4.3.1 LabVIEW 简介 43 4.3.2 LabVIEW 开发平台介绍 43-45 4.3.3 LabVIEW 的前面板设计 45-46 4.3.4 LabVIEW 的程序图设计 46 4.4 本章小结 46-47 第5章 系统测试 47-50 5.1 系统测试 47-49 5.2 本章小结 49-50 结论 50-51 参考文献 51-54 攻读硕士期间发表的论文 54-55 致谢 55-56
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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 自动化系统 > 数据处理、数据处理系统 > 数据收集和处理系统
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