【毕业设计】【毕业设计】基于CPLD的多路数据采集系统的设计说明书 ㊣ 精品文档 值得下载

硬件电路设计，详细论述了系统各个模块设计方案，包括相关芯片的选择电路连接接口设计电源设计等。

第四章数据采集系统的软件设计，包括各个模块的程序。

第五章总结，论述了硬件电路设计中遇到的各种问题，并对全文进行了总结。

系统设计方案本章主要介绍了数据采集系统设计的总体方案。

设计任务及要求设计个高速数据采集系统，要求用作为控制器，选择高速转换器，对武器系统的多个弹上数据进行采集并显示，采样频率，分辨率位，显示到小数点后位。

系统框图传统的数据采集系统，般由信号输入部分信号调理部分数据采集部分数据传输部分数据显示部分组成。

从传感器过来的模拟量通过调理电路后再送入转换成数字量，采集到的数据再通过传输通道到单片机进行数据处理，最后显示出采样结果。

在这种系统中，单片机作为主控芯片来完成对外围芯片的控制，数据采集的转换是由单片机通过软件控制的，这样势必会引起系统的频繁中断，减弱了系统的数据运算能力，使得数据采集的速度降低，单片机本身的缺点制约了整个系统的性能。

为了提高数据采集系统的性能，本文设计了基于的高速数据采集系统，与传统采集系统相比，采用高速的器件作为主控芯片，可轻易实现高速低成本易扩展高可靠性的数据采集，代表了现代数据采集系统的发展趋势。

图系统结构框图其中信号输入部分是由传感器传来的各种模拟信号。

信号调理部分由放大电路滤波器电路构成。

其主要作用是对输入信号进行放大滤波使其电压在的采样电压范围之内。

采样部分是将输入的模拟信号转换成数字信号。

其中的采样电压范围和位数决定了采样精度的大小。

为了提高系统采集数据的频率，我们选择高速，这样采集速度就可以大大提高。

数据采集与传输控制电路的开发工作主要集中在上，在此系统中，用于控制转换和对转换之后的数据进行显示。

方案论证信号调理部分在数据采集系统中，量化误差的引入是不可避免的。

量化误差成了评价数据采集系统的个重要指标。

般来说转换器的位数越长则量化噪声越小，精度越高。

可是在芯片的设计过程中，要想把数据转换分辨率提高位，则转换器中的比较器数量必须增加倍，其增加的成本可想而知。

但是通过对信号调理电路的合理设计，可以减小引入的量化误差，这可以使整个数据采集系统的性能得到进步的提高。

本系统中调理电路由滤波器电路构成。

其主要作用是除去信号中的各种干扰成分，使输入信号的幅值尽可能接近的输入范围，获得尽可能大的信噪比，提高数据采集的精度。

数据采样控制部分当前的数据采集系统已有很多，有很多基于单片机的成熟的数据采集卡，由于单片机的频率难以做的太高，这使得其构成的系统的采集数据的频率难以提高。

所以我们选择作为处理，此外我们选择高速高速来采集数据，这样采集速度就可以大大提高。

数据采集电路的实现也有两种方案。

方案是用单片机完成数据采集及控制。

方案是用可编程逻辑器件来实现。

单片机的速度相对较慢，而当前武器设备电子系统对频率的要求越来越高，如在些实时的音频，视频处理中频率可达到上百兆，这样的频率对于单片机来说是无能为力的。

如果采用单片机来控制芯片和数据显示，将显著降低整个系统的工作速度。

随着微电子技术的发展，器件的容量变得越来越大，速度变得越来越快，高端产品的速度已经达到几百兆。

采用器件来完成高速芯片的控制和数据显示，使系统的速度成倍提高。

传统的系统除了单片机外还有大量的中小规模集成电路，在高速，强电磁干扰等恶劣条件下，芯片的数量越多，受到干扰的可能性就越大，造成单片机频繁出现程序跑飞，系统复位。

采用器件可减少系统受干扰的几率，显著提高系统的可靠性。

该系统要求进行高速的数据采集，用普通单片机难以实现。

所以，我们使用方案实现数据采集电路。

系统电路设计本章主要介绍该系统的电路设计。

详细论述了系统各个模块设计方案，包括相关芯片的选择电路连接接口设计电源设计等。

系统框图如图所示图系统框图转换器介绍以及电路连接转换就是模数转换，顾名思义，就是把模拟信号转换成数字信号。

进行数据采集有两个主要过程采样和量化。

采样是指每隔秒所记录的的幅值。

设是模拟信号，将采集到的幅值用表示，其中表示数据序列中的采样位置是数据序列总的采样，下面的列表框用于对端口的定义。

表示端口名称，表示端口方向可以选择为或，表示信号的最高位，表示信号的最低位，对于单位信号的和不用填写。

定义了模块端口后，单击进入下步，点击按键完成创建。

这样，会自动创建个模块的例子，并且在源代码编辑区内打开。

简单的注释模块和端口定义已经自动生成，所剩余的工作就是在模块中实现代码。

填入的代码如下以下为手工添加的代码鉴于篇幅，不可能对该软件的其他功能进行详细介绍，我们应该在实际工作中学习并熟练掌握。

控制模块定义端口片选低电平有效为读取数据模数转换选择控制信号高电平，表示本次转换完成，控制电路可将数据取走。

数据采集时序可分成个状态，每个状态的动作如下由控制电路发出信号，要求开始进行转换。

进行转换动作，转换完后将信号从低电平降至高电平。

由控制电路发出读信号。

数据被读取到上。

下面给出部分主要源程序，转换流程图如图所示图转换流程图数码管显示程序下面的程序片段描述了七段扫描驱动显示电路，包括扫描信号产生电路和十六进制码与七段显示码转换电路。

为系统时钟加法计数器十六进制转换成七段码用和设计数字系统具有传统方法无可比拟的优越性，最大的优点是调试极其方便。

基于自顶向下的数据流描述方法，可以使设计者不必关心具体的电路细节，而是由综合系统来具体实现，这样可以使设计者主要关心系统级的算法设计，从而能有效地提高系统的综合性能。

它减少了设计成本，缩短了设计周期，已成为大规模集成电路设计最有效的手段之。

总结经过前几章的介绍，数据采集系统的设计已初步完成，大致了解了采集系统的设计流程和实现方法，从中学到了不少硬件和软件的相关知识，通过对数据采集系统的研究，了解到数据采集系统的发展前景是很广阔的。

本文开始介绍了数据采集系统的概念，发展历史和现状，指出数据采集就是把模拟信号转换成数字信号的过程之后介绍了数据采集系统的总体设计方案，让我们对数据采集系统的各个模块有了初步了解，接下来介绍了数据采集的电路图和分析。

经过理论验证，这个系统可以完成对武器系统的多个弹上数据进行采集并显示的任务要求。

本文主要介绍了基于的高速数据采集系统，通过这次的研究，我觉得自己收获很多，对数据采集这概念又了深刻的了解，知道了数据采集在工业和生活中的重要作用，在这次对数据采集系统的设计过程中，学到了很多以前没有接触过的东西。

附录控制电路原理图附录图参考文献李朝青单片机原理及接口技术简明修订版北京北京航空航天学张建华数字电子技术北京机械工业出版社，李华系列单片机实用接口技术北京北京航空航天大学，何立民系列单片机应用系统设计系统配置与接口技术北京北京航空航天大学，江思敏，姚鹏翼电路设计教程北京清华太学出版社，杨振江，蔡德芳新集成电路使用指南与典型应用西安西安电子科技大学出版社，齐怀印，卢锦高级逻辑器件与设计北京电子工业出版社，阎石数字电子技术基础北京高等教育出版社陈龙三单片机语言控制与应用北京清华大学出版社，高志成，肖先赐宽带数字下变频的种高效实现结构电子与信息学报刘开培，李俊娥仪器仪表学报，庄镇泉，胡庆生电子设计自动化北京科学出版社，宇帆，张玉艳数字电路与逻辑设计北京人民邮电出版社，戴伏生基础电子电路设计与实践北京国防工业出版社，娄莹，王雪洁种新型信号调理电路的设计电测与仪表李罡，吕孟军，温海涛多功能信号采集板设计与实现宜春学院学报自然科学车淑兰，刘跃平基于单片机的多路数据采集系统的设计与实现内蒙古大学学报自然科学梁伟，童少为种热电阻和热电偶及标准信号通用的微机化仪器测量输入电路吉林化工学院学报吴勇军，陈祥初个单片机串行数据采集传输模块的设计电子产品世界何培忠单片机控制的高速数据采集系统数据采集与处理大学学报夏宇闻数字系统设计教程北京北京航空航天大学出版社，齐怀印，卢锦高级逻辑器件与设计北京电子工业出版社，阎石数字电子技术基础北京高等教育出版社陈龙三单片机语言控制与应用北京清华大学出版社，齐怀印，卢锦高级逻辑器件与设计北京电子工业出版社，阎石数字电子技术基础北京高等教育出版社，陈龙三单片机语言控制与应用北京清华大学出版社，夏路易，石宗义电路原理图与电路板设计教程北京希望电子出版社，李群芳，张士军单片微型计算机与接口技术北京电子工业出版社，姚四改电子线路设计教程上海上海交通大学出版社，致谢回首大四下学期这段时间来自己学习研究成长的经历，我衷心感谢直以来不断给我以无微不至关怀的我的张艳兵导师。

张艳兵老师不仅在生活上给予关心，在学术上更是对我要求严格。

他很早就为我指明了研究方向，指点我学习研究中应注意的问题，更指引我正确从事科学研究的思维与方法，并提供了大量的学术资料，大大开阔了我的视野，而且定期地与我交流和沟通。

在我撰写毕业设计期间更是对我进行了认真细致地分析和倾心指导。

总之，没有他的帮助，我就无法顺利地完成毕业设计的。

在此请允许我在此向张老师表达我最真挚的谢意，并祝愿他身体永远健康。

在课题的研究过程中，得到了系里各位同学的帮助。

也感谢我的家人对我的理解关爱和支持，使我能够安心学习积极奋进，顺利完成学业，本说明书凝聚着他们对我真挚的爱，令我终身难忘。

衷心感谢各位专家教授在百忙之中对我的毕业设计进行评审。

绪论选课背景及意义数据采集是指将温度压力流量位移等模拟量采集转换成数字量后，再由计算机进行存储处理显示或打印的过程，相应的系统称为数据采集系统。

随着科技进步，人们对数据采集的要求也越来越高，比如采样频率，分辨率等等。

基于单片机的数据采集系统数据处理能力比较低，已经无法达到些要求。

科技的不断创新及半导体工业的发展使得我们将可编程逻辑器件的技术应用到数据采集系统的研究上。

同时利用强大的数字处理功能和高密集成的特点，降低了硬件的成本，简化了电路设计，具有很好的经济效益和社会效益。

有此看出，数据采集系统日趋成熟，应用越来越广泛，发展前景是相当广阔的。

在计算机广泛应用的今天，数据采集的重要性是十分显著的。

它是计算机与外部物理世界连接的桥梁。

在工业，工程，生产车间等部门，尤其是在对信息实时性能要求较高或者恶劣的数据采集环境中更突出其应用的必要性。

这就要求数据采集系统必须具备更高的采样频