32通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)廣泛地應(yīng)用于科學(xué)研究、工業(yè)生產(chǎn)、日常生活等各個(gè)方面。在實(shí)際應(yīng)用中，通常需要對(duì)多組傳感器的輸出信號(hào)進(jìn)行采集。同時(shí)，傳感器輸出信號(hào)的類型、頻率、大小又各有差異，這就使只有單通道的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)不再適用。
　　本論文主要研究?jī)?nèi)容是32通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。設(shè)計(jì)中采用Altera公司的Cyclone III系列芯片EP3C5E144C8作為核心控制器，其具有運(yùn)行速度快、使用靈活、適合高速信號(hào)處理等優(yōu)點(diǎn)；采用Cypress

2、公司的Cy7c68013A作為USB接口芯片，其具有使用方便、支持熱拔插、方便擴(kuò)展、速度快等優(yōu)點(diǎn)。系統(tǒng)總體方案是利用FPGA產(chǎn)生核心控制時(shí)序，將32路信號(hào)分時(shí)切換至ADC進(jìn)行轉(zhuǎn)換，然后將轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)通過(guò)FPGA傳輸至處于Slave FIFO模式下的USB控制芯片，繼而傳輸至計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理，最終實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的繪圖、保存及顯示。本文主要內(nèi)容包括以下幾個(gè)方面：
　　首先，本文簡(jiǎn)要回顧了數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的發(fā)展歷程，介紹了數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式、主

3、要功能以及硬件的組成部分，并給出了本數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的總體方案。
　　其次，詳細(xì)介紹了以 FPGA芯片為控制核心，USB控制芯片為接口的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)，包括模擬放大電路、電源電路、通道選擇電路、時(shí)鐘電路、復(fù)位電路、A/D轉(zhuǎn)換電路、USB接口電路、FPGA配置電路等，給出了相應(yīng)電路原理圖，并在此基礎(chǔ)上完成了PCB圖的設(shè)計(jì)。
　　再次，從三個(gè)部分詳細(xì)介紹了系統(tǒng)的軟件程序設(shè)計(jì)。第一部分是基于FPGA的邏輯程序設(shè)計(jì)，包括分頻

4、模塊、AD控制模塊、通道切換模塊、FIFO模塊、USB控制模塊以及參數(shù)設(shè)置模塊，并給出了相應(yīng)仿真結(jié)果；第二部分是USB固件程序以及驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)，介紹了固件程序的設(shè)計(jì)流程，給出了主要的配置代碼，在Slave FIFO模式下實(shí)現(xiàn)了使用端點(diǎn)2和端點(diǎn)6來(lái)批量傳輸數(shù)據(jù)；第三部分是基于 MFC的系統(tǒng)應(yīng)用程序設(shè)計(jì)，給出了主要的配置代碼，應(yīng)用程序可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集的開(kāi)始、停止、波形顯示等功能。
　　最后，對(duì)系統(tǒng)的硬件電路和應(yīng)用程序進(jìn)行了測(cè)試，介紹了