毕业设计(论文)基于FPGA通用数据采集测试系统的设计
基于FPGA的数据采集系统设计-精品
目录1 绪论 (1)1.1 设计的背景及意义 (1)1.2 国内外的研究现状 (2)1.3 设计的内容与论文结构 (3)1.3.1 设计的内容 (3)1.3.2 论文结构 (3)2 系统框架设计 (4)2.1 设计方案 (4)2.1.1 计算机端软件选择 (4)2.1.2 系统开发软件选择 (5)2.2 系统硬件结构 (6)2.3 系统软件结构 (7)3 系统的硬件设计 (7)3.1 数据采集电路 (7)3.1.1 Cyclone II 系列芯片 (7)3.1.2 输入电路 (8)3.1.3 ADS7822 (9)3.1.2 多路模拟开关CD4051 (12)3.2 显示电路 (14)3.2.1 74LS138 (14)3.2.2 74HC245 (15)3.2.3 七段数码管 (16)3.2.4 显示电路 (17)3.3 串行口通信电路 (18)3.3.1 MAX3232概述 (18)3.3.2 RS-232发送器 (19)3.3.3 电容选择 (19)3.3.4 电源去耦 (19)4 系统软件设计 (20)4.1 程序流程图 (20)4.1.1 时钟分频程序流程图 (20)4.1.2 A/D转换程序流程图 (21)4.2 程序模块 (22)4.2.1 时钟产生模块 (22)4.2.2 A/D子程序模块 (24)4.2.3 通信子程序模块 (26)4.2.4 显示程序 (27)5 系统测试 (29)5.1 数据采集系统调试 (29)5.2 显示系统调试 (30)5.3 通信系统调试 (30)5.4 数据采集系统整体测试 (31)6 结论与展望 (33)谢辞 (34)参考文献 (35)附录1 (36)附录2 (42)摘要数据采集是信号与信息系统一个重要的组成部分，也是数字信号处理的关键环节。
本论文主要介绍一种基于FPGA的数据采集系统，提出一种由串行A/D转换芯片ADS7822、低成本FPGA(Cyclone II)和RS232总线接口组成的数据采集系统方案，系统利用A/D器件对外界输入模拟电压信号模数转换。
毕业设计(论文)-基于fpga的数据采集器[管理资料]
![毕业设计(论文)-基于fpga的数据采集器[管理资料]](https://img.taocdn.com/s3/m/bb5557377f1922791788e838.png)
引言数据采集是获取信息的基本手段。
数据采集技术作为信息科学的一个重要分支，是以传感器、信号测量与处理、微型计算机等技术为基础而形成的一门综合应用型技术。
数据采集作为现代测控技术的基础，己经广泛应用于工业生产、科学研究的诸多领域。
在工业生产中，应用数据采集系统可以得到工业现场的温度、湿度、电压、电流等技术参数，所得结果可以反馈给用户和控制系统，为提高产品质量、降低成本提供信息；在科学研究方面，数据采集可以提供大量的现场信息，成为探索科学奥秘的重要手段[1]。
如何对信号进行实时采集、实时存储，保证信号不丢失，以满足工业现场的需要，一直是数据采集系统研究的一个重要方向。
国外方面[2][3][4]，随着国外微电子技术、计数机技术、测控技术和数字通信技术的发展，目前国外数据采集技术已经较初期有了很大的发展。
从近来国外公司展示的新产品可以看出，主要的发展可以概括为功能多样，体积减小和使用方便等三个方面。
国外在研制和使用数据采集系统方面发展迅速，基于MedWin技术的数据采集器也发展较深，在体积和性能具有很大优势得采集器多以FPGA为平台，但价格相对来说就不具有竞争力。
成本较低的数据采集系统多以单片机为主芯片，但是在性能和速度方面就不具有优势。
目前国外的数据采集方面的研究主要着重于传感器，高精度、高速度的传感器层出不穷而且在价格上有了很大进步。
比如美国尼高力仪器技术公司08年生产的2700型数据采集器，完美地将数据记录仪、程控开关与数字表的优势集于一身，是一款高精度、多功能、使用方便的多路数据采集器。
同年惠普公司生产的HP34970A 型数据采集器具有6／12位分辨率，0．004％基本直流精确度和高达250通道／秒的扫描率，非易失性存储器可保存多达50000个带有时间标记的读书，可测包括直流电压、交流电压等等数据。
虽然这些数据采集器的功能无比强大，但是成本都较昂贵。
国内方面[5][6][7]，国内数据采集器与目前国外数据采集器相比，在技术上仍然存在着一定的差距，主要表现在：①由于受国内振动等传感器水平的限制，分析频率范围不宽，在工业方面给一些低速的机器或轴承的诊断等带来了一定的困难；②由于数据采集器的内存不大，数据采集器本身的信号处理功能不强，在现场只能做一些简单诊断，精密诊断需要离线到计算机上去做，现场精密诊断功能较弱；○3设备的软件水平，仍在设备维修管理和基本频谱分析上徘徊，机器故障诊断专家系统还需完善，软件人机界面有待改进④设备的性能与成本的协调还缺乏一定的优势。
基于FPGA的光电数据采集和处理采集系统设计毕业设计
武汉理工大学毕业设计（论文）基于FPGA的光电数据采集和处理采集系统设计学院（系）：专业班级：学生姓名：指导教师：学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。
除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包括任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。
本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。
矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖。
作者签名：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保障、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关学位论文管理部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。
本人授权省级优秀学士论文评选机构将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。
聞創沟燴鐺險爱氇谴净。
本学位论文属于1、保密囗，在年解密后适用本授权书2、不保密囗。
（请在以上相应方框内打“√”）作者签名：年月日导师签名：年月日本科生毕业设计（论文）任务书学生姓名：专业班级：指导教师：工作单位：设计（论文）题目：基于FPGA的光电数据采集与处理系统设计设计（论文）主要内容：1.文献调研，较全面的了解光电转换机理以及信号数据的处理2.掌握可编程逻辑器件的编程使用技巧3.设计一套数据采集系统，并完成对光信号的实时检测要求完成的主要任务：1、查阅不少于15篇的相关资料，其中英文文献不少于3篇，完成开题报告。
2、完成基于FPGA的光电数据采集系统的搭建与调试3、通过实验验证该系统的稳定与可靠4、完成不少于5000汉字的英文文献翻译；完成不少于12000字的论文。
必读参考资料：[1] 张洪润，张亚凡. FPGA/CPLD应用设计200例. 北京航空航天大学出版社.[2] 何宾. EDA原理及Verilog实现. 清华大学出版社.指导教师签名：系主任签名：院长签名（章）武汉理工大学本科生毕业设计（论文）开题报告1、目的及意义（含国内外的研究现状分析）毕业设计的目的是研究基于FPGA的光电数据采集和处理系统，主要是分析光电转换机理以及信号数据的处理，然后根据可编程逻辑器件的编程技巧设计一套数据采集系统并完成对关心好的实时监测。
毕业设计(论文)-基于fpga的序列检测器的设计[管理资料]
![毕业设计(论文)-基于fpga的序列检测器的设计[管理资料]](https://img.taocdn.com/s3/m/0b99c5e176c66137ef06195d.png)
1 绪论序列检测是指将一个指定的序列从数字流中识别出来或在主串中查询相应子串，脉冲序列检测器广泛应用于现代数字通信系统中，在数字通信时，为了保证信息的可靠传输，一般需要在发送端加入固定的同步码组，而在接收端则需要检测该同步码组，保证信息的可靠接收。
接收端的同步码检测器就是用来检测同步码组的电路，中间用到的码型检测电路部分实际上就是一个脉冲序列信号检测器。
序列检测器广泛应用于数据通讯、雷达和遥测等领域。
传统的脉冲序列检测器，它的实现方法是把一个算法转化为一个实际数字逻辑电路的过程。
在这个过程中，我们所得到的结果大概一致，但是在具体设计方法和性价比上存在着一定的差异，存在电路设计复杂,体积大,抗干扰能力差以及设计困难、设计周期长等缺点。
而利用FPGA作为硬件电路，采用VHDL等硬件描述语言对硬件的功能进行编程，加快了系统的研发进程，采用数字化的控制方式，大幅度提高了逻辑控制的精确度，实时控制效果好，实践证明，FPGA芯片可以代替传统的复杂的电路，而且可以大比例地缩小了电路的硬件规模，提高了集成度，降低开发成本，提高系统的可靠性，为脉冲序列检测器电路的设计开辟了新的天地。
脉冲序列检测器在现代数字通信系统中发挥着重要的作用，通过中小规模的数字集成电路构成的传统脉冲序列检测器电路往往存在电路设计复杂、体积大、抗干扰能力差以及设计困难、设计周期长等缺点。
因此脉冲序列检测器电路的模块化、、重量减轻且功耗降低,同时可使系统的可靠性大大提高。
随着电子技术的发展,特别是专用集成电路(ASIC)设计技术的日趋完善，数字化的电子自动化设计(EDA)工具[1]给电子设计带来了巨大变革,尤其是硬件描述语言的出现,解决了传统电路原理图设计系统工程的诸多不便。
随着ASIC技术、EDA技术的不断完善和发展以及VHDL、HDL等通用性好、移植性强的硬件描述语言的普及，FPGA等可编程逻辑器件必将在现代数字应用系统中得到广泛的应用，发挥越来越重要的作用。
基于FPGA的数据采集控制系统的设计与分析
石家庄铁道大学四方学院毕业设计基于FPGA的数据采集控制系统的设计与分析The Design and Analysis of Data Acquisition Control System Based on FPGA在科学技术研究和产业生产的各行业中，数据采集控制系统对生产过程或科学实验中各种物理量进行实时采集、测试和反馈控制的闭环控制，它在工业控制、军事电子设备、医学监护等许多领域发挥着重要作用。
本设计介绍了基于FPGA的数据采集控制系统的设计，系统以可编程逻辑器件FPGA作为采集系统的核心，根据模数转换器ADC0809和数模转换器DAC0832的工作原理，应用FPGA的内部逻辑实现时序控制，对数据进行采集、A/D转换、数据运算、D/A转换以及数据显示控制的研究设计。
本设计主要分为五个模块，A/D转换控制模块、数据运算与处理模块、D/A转换控制模块、有关按键输入与数据显示控制模块以及数码管显示模块，运用VHDL语言编程实现了数据采集系统，通过在Altera 公司开发的第四代EDA集成开发环境—QuartusⅡ7.2中进行修改、编译、仿真，通过仿真结果来验证其正确性。
在设计中，通过使用进程可以把整体的功能局部化、分块设计。
采用多进程描述方法来进行程序设计，多个进程通过进程间通信机制互相配合，达到设计要求。
此系统的设计实现性价比高，能够实现更多的功能。
同时，还进一步提高了，系统的可靠性和工作效率，具有一定的实用和参考价值。
关键词：FPGA ADC0809DAC0832VHDL数据采集AbstractIn science and technology research and industry production of various industries, the data acquisition control system to the production process or scientific experiments of physical quantity of real-time data acquisition, testing and feedback control closed loop control, it in industrial control, military electronic equipment, medical care, and many other areas plays an important role.This design is introduced based on FPGA data collection of the design of control system, the system with programmable logic devices FPGA as collection the core of the system, according to ADC0809 adc and dac DAC0832 work principle, application of the internal logic FPGA realize sequential control, data collection, A/D conversion, data processing, D/A transformation and data display and control of the study design. This design mainly divided into five modules, A/D conversion control module, data operation and processing module, D/A transformation control module, relevant key input and data display and control module and digital pipe display module, the use of VHDL language programming to achieve data acquisition system, through the development of the company in Altera fourth generation EDA integrated development environment-Quartus Ⅱ7.2 modified, compilation, simulation, through the simulation results to verify its accuracy. In the design, through the use of the whole process can function localization, block design. The description of the process method to design program, more processes through the inter-process communication mechanism cooperate with each other, and to meet the design requirements. The system design and implementation of high performance/price ratio, can realize more function. At the same time, further improve the reliability of system and work efficiency, has certain practical and reference value.Key words: FPGA ADC0809DAC0832VHDL Data Acquisition目录第1章绪论 (1)1.1课题背景 (1)1.2选题目的及意义 (1)第2章EDA技术及FPGA技术 (3)2.1EDA技术 (3)2.2EDA技术的开发环境- Quartus Ⅱ (4)2.3VHDL (6)2.4FPGA技术 (7)2.4.1工作原理 (7)2.4.2基本特点 (7)2.4.3FPGA基本内部构造及功能分析 (8)2.4.4FPGA硬件系统构成 (8)2.4.5用FPGA开发工具进行电路设计的一般流程 (9)第3章数据采集控制系统的研究分析及设计 (10)3.1数据采集控制系统的研究与分析 (10)3.2数据采集控制系统的设计方案 (11)第4章数据采集控制系统模块的设计与分析 (13)4.1A/D转换控制模块ADZHKZ的设计 (13)4.1.1ADC0809模数转换的控制设计 (14)4.1.2转换后数据的BCD码转换处理的设计 (18)4.1.3A/D转换控制模块ADZHKZ的VHDL的设计 (20)4.2数据运算与处理模块SJYSCL的设计 (20)4.3D/A转换控制模块DAZHKZ的设计 (21)4.3.1DAC0832数模转换控制设计 (21)4.3.2D/A转换控制模块DAZHKZ的VHDL的设计 (23)4.4按键输入与数据显示控制模块JPXSKZ的设计 (24)4.5数码显示模块DISP的设计 (24)4.6附加模块FJ的设计 (25)第5章数据采集控制系统模块时序仿真与分析 (26)5.1A/D转换控制模块ADZHKZ时序仿真 (26)5.2数据运算与处理模块SJYSCL时序仿真 (26)5.3D/A转换控制模块DAZHKZ时序仿真 (27)5.4按键输入与数据显示控制模块JPXSKZ时序仿真 (27)5.5数码显示模块DISP时序仿真 (28)I第6章结论 (29)参考文献 (30)致谢 (31)附录 (32)附录A外文资料 (32)附录B系统组成原理图 (39)附录C程序清单 (40)II石家庄铁道大学四方学院毕业设计第1章绪论1.1 课题背景在科学技术研究和产业生产的各行业中，数据采集控制系统对生产过程或科学实验中各种物理量进行实时采集、测试和反馈控制的闭环控制，它在工业控制、军事电子设备、医学监护等许多领域发挥着重要作用。
基于FPGA的高速数据采集系统设计
基于FPGA的高速数据采集系统设计随着科技的不断进步，数据采集和处理的速度需求也越来越高。
为了满足这种需求，基于FPGA的高速数据采集系统应运而生。
本文将对其进行阐述，包括其原理、结构、应用和未来发展方向。
一、系统原理FPGA（Field Programmable Gate Array）是一种可编程逻辑器件，通过程序设计可以实现不同的逻辑和功能。
基于FPGA的数据采集系统，即是将FPGA作为处理核心，利用其高速的数据处理能力和可编程性，进行数据采集和处理。
这种系统的原理是将信号输入到FPGA中，通过FPGA的逻辑电路分析、处理、交换和传输等一系列操作，将数据利用高速通信接口传输到处理单元，最终实现高速数据采集和处理的功能。
二、系统结构基于FPGA的高速数据采集系统一般由两部分组成：数据采集模块和数据处理模块。
1. 数据采集模块数据采集模块主要由采样模块、数字信号处理模块、时钟模块和控制模块等组成。
其中，采样模块是整个数据采集模块中最为重要的部分，其主要功能是对模拟信号进行采样、变换为数字信号并存储到缓存中。
数字信号处理模块则对采样得到的信号进行滤波、放大等处理操作，使其符合后续处理的要求。
时钟模块负责对采集数据进行时钟同步，确保数据的完整性和准确性。
控制模块负责控制整个系统的运作和协调各模块的工作，保证系统运行的顺畅和稳定。
2. 数据处理模块数据处理模块主要由处理核心、存储模块和通信模块组成。
其中，处理核心是整个数据处理模块中最为重要的部分，其主要通过FPGA中的逻辑电路对采样数据进行处理、分析和计算等操作，使其符合需求并输出结果。
存储模块是处理模块中用于存储数据的部分，如FPGA中集成的RAM、Flash等存储器件。
通信模块则主要实现数据的传输和交换，包括高速串口、以太网接口、USB接口等。
三、应用领域基于FPGA的高速数据采集系统广泛应用于科学研究、医疗领域、通信技术、工业控制等各个领域。
1. 科学研究：FPGA作为高速数据采集系统的处理核心，在科学研究中起到了重要作用。
基于FPGA的数据采集测试系统设计
基于 Ｆ Ｐ Ｇ Ａ 的 数 据 采 集 测 试 系统 设 计
黄远望 ， 严济鸿 ， 周 伟
（ １ ．西 南通 信研 究所 ， 成都 ６ １ ０ ０ ４ １ ； ２ ．电子科 技 大 学 电子 工程 学院 ， 成都 ６ １ １ ７ ３ １ ）
（ ３ ．南京 电子技 术研 究所 ， 南京 ２ １ ０ ０ ３ ９ ）
Ｄａ ｔ ａ Ａｃ ｑ ｕｉ ｓ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｔｅ ｓ ｔ Ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ Ｂａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ＦＰＧＡ
ＨＵＡＮＧ Ｙ ｕ ａ ｎ ｗａ ｎ ｇ ， Ｙ ＡＮ Ｊ ｉ ｈ ｏ ｎ ｇ ， Ｚ ＨＯＵ Ｗｅ ｉ
（ １ ．Ｓ ｏ ｕ ｔ ｈ ｗ ｅ ｓ ｔ Ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ Ｉ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ ｏ ｆ Ｃ ｏ ｍｍ ｕ ｎ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ， Ｃ ｈ ｅ ｎ ｇ ｄ ｕ ６ １ ０ ０ ４ １ ，Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
基于fpga毕业设计
基于fpga毕业设计
基于FPGA（现场可编程门阵列）的毕业设计是一种通过使用FPGA芯片来实现特定功能的项目。
在毕业设计中，FPGA可
以用于开发和运行各种硬件电路和数字信号处理算法。
以下是一些可能的基于FPGA的毕业设计主题：
1. 数字信号处理器：使用FPGA开发一个高性能的数字信号
处理器，用于实现音频、图像或视频处理算法。
2. 高性能数据采集系统：设计和实现一个基于FPGA的高性
能数据采集系统，用于实时采集和处理大量传感器数据。
3. 实时图像处理算法：使用FPGA开发实时图像处理算法，
比如边缘检测、目标跟踪或图像增强。
4. 数字通信系统：设计和实现一个基于FPGA的数字通信系统，用于实时传输和处理数字信号。
5. 深度学习加速器：开发一个专用的深度学习加速器，利用FPGA的并行计算能力实现快速的神经网络推理。
6. 嵌入式系统设计：使用FPGA设计和实现一个嵌入式系统，可用于控制和监控特定的硬件设备或系统。
7. 高级计算机视觉系统：设计和实现一个高级计算机视觉系统，用于实时检测和识别复杂的视觉模式。
这些只是一些可能的毕业设计主题，实际的项目选择应根据个人兴趣、技术能力和导师建议进行。
在选定主题后，需要进行详细的设计和实现，在毕业设计中充分利用FPGA的可编程功能和高性能计算能力。
基于FPGA的数据采集系统电路设计
基于FPGA的数据采集系统电路设计数据采集系统是指将各种实际物理量（如温度、湿度、压力等）进行采集、转换和存储，并通过通信方式传输给计算机或其他设备进行处理和分析的系统。
其中，FPGA（Field Programmable Gate Array）是一种可编程的逻辑器件，能够自定义电路架构来实现各种功能。
在基于FPGA的数据采集系统电路设计中，我们需要考虑以下几个方面：输入电路、数据转换电路、存储电路、通信电路以及控制电路。
下面将对每个方面进行详细介绍。
首先是输入电路。
输入电路用于将外部的物理量转换为电信号，一般采用传感器来实现。
不同的传感器具有不同的特性和信号输出方式，因此需要针对具体的传感器进行电路设计。
例如，温度传感器的电路设计可以包括电压放大器、温度传感元件和滤波电路等。
接下来是数据转换电路。
数据转换电路将输入的模拟信号转换为数字信号，并使用FPGA中的模数转换器（ADC）进行采样。
ADC的选型和电路设计需要根据采样速率、精度和信号波形等要求进行优化。
一般可以采用Σ-Δ模数转换器或者逐次逼近型模数转换器。
然后是存储电路。
存储电路用于将采集到的数据进行临时存储，以便后续的处理和分析。
FPGA内部存储器可以用于存储少量的数据，但对于大量的数据存储，一般需要外部的存储器。
常见的外部存储器包括闪存、SD卡和硬盘等。
接下来是通信电路。
通信电路用于将采集到的数据传输到计算机或其他设备进行进一步处理和分析。
常用的通信方式包括串口通信、以太网通信和无线通信等。
在电路设计中，需要根据具体的通信方式选择合适的芯片和协议。
最后是控制电路。
控制电路用于控制整个数据采集系统的工作流程，包括采样频率、存储方式和通信方式等。
在FPGA中可以使用状态机来实现控制逻辑，也可以使用外部的控制器（如微处理器或微控制器）。
总的来说，基于FPGA的数据采集系统电路设计需要综合考虑输入电路、数据转换电路、存储电路、通信电路和控制电路等方面的要求。
(完整版)基于FPGA的高速数据采集系统设计毕业设计
（完整版）基于FPGA的高速数据采集系统设计毕业设计武汉纺织大学毕业设计（论文）任务书课题名称：基于FPGA的高速数据采集系统设计完成期限： 2021年3月2日至2021年5月25日学院名称电子与电气工程学院专业班级电子082指导老师王骏指导教师职称讲师学院领导小组组长签字一、课题训练内容采集系统的研制工作;以实现对模拟高频信号的处理和控制。
课题选用现场可编程逻辑器件FPGA技术，在Altera公司的Quartus II开发环境中应用VHDL语言进行FPGA的编程与仿真，研究各模块的设计方法和控制流程，结合USB2.0总线接口技术，以期实现系统与PC机连接，在PC上对数据进行分析、显示和监控等，最后对系统性能指标进行验证。
1. 培养学生通过图书馆、互联网等资源查阅相关资料（包括外文资料），训练学生自主获得知识的能力和自学能力；2. 培养学生把所学的知识用于实践并引申到相关专业知识上，锻炼出自学能力；3. 锻炼学生外文阅读及翻译能力；4. 锻炼学生的自我创新能力；5. 在书写论文的过程中，锻炼学生的语言组织能力、逻辑思维能力、办公软件使用的能力；6. 培养学生与人合作、相互交流的能力。
二、设计（论文）任务和要求1. 大量收集与本课题有关的资料：到图书馆、各大书店寻找无线充电技术以及相关电路的资料，并认真进行阅读；到各大数据库和相关网站上搜索与本课题相关的学位论文和相关资料。
2. 第四周前上交毕业设计开题报告一份。
开题报告内容与学校模板要求一致，字数不少于2000字；经指导教师检查合格后才能进行后续工作。
3. 理清论文的总体思路，完成主要的研究工作：1) 以CY7C68013为核心，设计一个FPGA的最小系统，并在此基础上通过编写VHDL程序进行系统的开发。
2) 对数据采集，高频电路设计信号和电源完整性设计。
3) 提高数据采集总体设计方案。
4) 结合USB2.0接口的控制器CY7C68013芯片，采集系统进行硬件设计。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
1 绪论1.1 课题的研究背景及意义随着科学技术的迅猛发展，新技术革命将把人类由工业化社会推进到信息化社储为主要内容的数据采集测试技术，已形成了一门专门的技术科学。
数据采集系统是计算机、智能仪器与外界物理世界联系的桥梁，是获取信息的重要途径。
数据采集技术是信息科学的重要分支，它不仅应用在智能仪器中，而且在现代工业生产、国防军事及科学研究等方面都得到广泛应用，无论是过程控制、状态监测，还是故障诊断、质量检测，都离不开数据采集系统[1]。
数据采集的任务，具体地说，就是采集传感器输出的模拟信号并转换为计算机能识别的数字信号，然后送入计算机或相应的信号处理系统，根据不同需要进行相应的计算和处理，得出所需要的数据。
与此同时，将计算机得到的数据进行显示或打印，以便实现对某些物理量的监视，其中的一部分数据还将被控制生产过程中的计算机控制系统用来控制某些物理量。
存储测试系统是一种数据采集系统(DAS)，包括数据采集记录硬件和计算机数据分析处理软件；一般情况下，将信息量化采集后先存入系统中的数据存储器，等任务执行完后再进行事后的数据读取和分析；数据采集记录硬件部分在工作完成后进行回收，以便进行数据回读[2]。
一个大型的数据采集系统由以下几个部分组成：数据采集、数据传输、数据存储、数据处理、分析和显示等。
数据采集技术的发展离不开传感器和计算机控制技术。
网络化测量、采集和控制是其发展的必然趋势。
数据采集几乎无孔不入，它已渗透到了地质、医药器械、雷达、通讯、遥感遥测等各个领域，为我们更好的获取信息提供了良好的基础。
目前，数据采集测试技术已经在许多重大武器型号的研究、研制、生产、验收和使用中得到成功应用，并取得了一系列重要科研成果。
在航空、航天、机械、电子等多个领域，解决了过去无法解决的重大测试难题，显示出了突出的优越性。
1.2 课题的研究现状及发展前景近几年，Internet网络飞速发展，各式各样的网概念个技术不断涌现，如电子商务（B2B、B2C等）、对等网络（P2P）、Net、移动电子商务、无所不在的电子计算等等，他们改变着人们的生活和工作，同时也深刻的影响着工业领域内的各种采集、控制、监控系统的结构和功能。
数据采集系统（Date Acquisition System,简称DAS）目前在工业领域应用非常广泛，在工业领域存在大量远程数据采集系统，这些系统支持着工业领域，如电力、军事、通信等各种生产的正常运行。
具体应用如水、电、煤气调度SCADA系统，电力变电站综合自动化系统等。
在这些数据采集系统中访问装置数据源是必须的功能，数据采集系统是工业控制和监控系统的核心和基础。
数据采集技术是存储测试技术的一个重要组成部分，是以传感器、信号测量与处理、计算机等技术为基础而形成的一门综合应用技术。
它研究信息数据的采集、存储、处理及控制等作业，具有很强的使用性。
目前，数据采集技术已广泛应用于工业控制系统、数据采集系统、测自动试系统、智能仪器仪表、遥感遥测、通讯设备、机器人、高档家电等方面。
可以预见，随着大规模集成电路技术与计算机技术的发展，数据采集技术将在雷达、通信、水声、遥感、地质勘探、无损监测、语音处理、智能仪器、工业自动控制以及生物医学工程众多领域发挥更大的作用。
特别是计算机的发展，网络化可以更好地协调工作，增强系统的可靠性，势必推动数据采集在更加广阔的领域应用[3]。
1.3 课题的提出与要求现在，以PC作为平台发展的数据采集系统已成为当前数据采集技术的重要发展方向。
国外很多公司与厂商都投入巨资进行数据采集系统的研制开发与生产销售，其中比较著名的有NEFF、IOTECH、NI、HP、TEK、ZONIC和VMIC等。
他们不断推出各种性能优异、种类齐全的产品。
现在应用比较广泛的有这么几类采集系统，ISA数据采集系统、PCI数据采集系统、SCXI数据采集系统、便携式数据采集系统以及USB数据采集系统。
目前，虽然市场上有很多不同类型的数据采集产品，但这类产品还存在诸如功能单一、通用性差、操作复杂，并且对测试环境要求较高等问题，这些都限制了其具体应用的范围，这也迫使我们必须从实际出发，设计一套高速的、较为通用的系统，本课题正是基于这一背景下提出来的。
本课题的主要目的就是，设计一个数据采集测试系统，对被测参数进行实时数据采集、存储。
该系统完成以下几种信号的采集：1．六十四路模拟信号，电压范围0～5V2．八路无源开关量信号。
3．一路数字脉冲信号，信号形式为TTL电平信号或低电平0V、高电平12V的脉冲信号。
1.4 整体设计方案根据被测参数要求，提出系统整体设计方案，其系统框图如图1. 1所示。
图 1.1 整体设计方案整个系统由信号采集模块、存储器模块、中心控制模块、接口电路以及其他的外围辅助电路组成。
信号采集模块是存储测试中的重要环节，关系着获取信息的质量和采集测试的精度。
模拟信号的采集电路通常由跟随器、模拟开关、A/D转换器、缓冲器等部分组成。
被采集的信号经A/D转换成数字信号后存入存储器。
电路的整个时序由逻辑控制模块协调控制。
数字量和开关量的采集电路同样是在主控制模块的控制下进行的。
主控制模块由FPGA及其外围电路组成。
FPGA是控制模块的核心部分。
主要完成A/D转换器的时钟选取、数据的存储计算以及相应的控制逻辑、实现与PC机的通信等控制任务。
微型计算机与I/O设备的接口按照传输数据方式的不同，可分为并行接口和串行口两种。
前者使传输数据的各位同时在总线上传输，后者则使数据一位一位的传输。
并行传输又有字并行和字节并行之分，并行接口一般实现的是字节并行传输。
本课题采用并口传输方式。
存储器模块在系统中主要完成数字信息的存储。
2 系统硬件设计2.1 系统的整体结构系统的整体结构如图2.1所示：图 2.1 系统的整体结构图2.2 模拟信号采集通道的设计存储测试系统常常需要多通道同时采集。
在此情况下，若是在每个通道都设置一套模拟传输及量化器，是不经济的，有时也是不必要的，特别在有限的体积内有时甚至是不可能的，因此，本系统要根据被测信号的特点与测试要求，模拟信号采集通道采用多路转换器，用最简单的硬件电路完成多路信号的存储测试。
模拟信号采集通道的框图如图2.2所示：图 2.2 模拟信号采集通道图在本系统中，模拟输入信号的电压范围是0～5V。
本课题采用LM324运算放大器作为电压跟随器，用来稳定输入信号，增加AD9221的输入阻抗。
LM324是四运放集成电路，它采用14脚双列直插塑料封装。
内部包含四组形式完全相同的运算放大器，除电源共用外，四组运放相互独立。
LM324四运放电路具有电源电压范围宽，静态功耗小，可单电源使用，价格低廉等优点，因此被广泛应用在各种电路中。
在本系统中，考虑到模拟输入信号有64路，所以采用模拟开关来实现数据的传输是很有必要的。
2.3 数字信号采集通道的设计1路数字信号，由于输入是TTL电平信号或低电平0V、高电平12V的脉冲信号。
所以数字信号必须经过电平调整处理，才能够存入存储器（存储器输入电压为3.3V，后面会有介绍）。
下面是一个调压电路:D1是一个3.3V的稳压管，如果输入电压大于3.3V，则将AS1输出电压钳制在3.3V，起到了调压的作用。
如果是低于3.3V，那么电压将不改变。
图2.3 调压电路2.4 开关量采集通道的设计开关信号分为有源和无源两种，开关信号需要经过隔离和驱动才能与执行机构相连接。
造成执行机构的误动作。
开关量隔离的目的在于直接电气联系，以防地电位差、外界电磁场等干扰因素。
在本设计中，采用光电耦合器件作为隔离器件，74HC14作为驱动器件2.4.1 开关量隔离电路的设计光电耦合器件是以光为媒介传输信号的电路，如图2.4所示。
发光二极管和光敏三极管封装在同一个管壳内，发光二极管的作用是将电信号转变为光信号，光敏三极管接受光信号再将它转变为电信号。
光电耦合器件的特点是：输出信号与输入信号在电气上完全隔离，抗干扰能力强，隔离电压可达千伏以上。
无触点，寿命长，可靠性高。
响应速度快，易于TTL 电路配合使用。
图2.4 开关量隔离电路图2.4电路的工作过程如下：当输入为低电平时，流过发光二极管的电流为零，光敏三极管截止，输出为高电平。
当输入为高电平时，电流经R71流经发光二极管使其发光，光信号的作用于光敏三极管，使其饱和导通，输出为低电平。
所以光电耦合器件兼有反相及电平转换的作用。
R71为限流电阻，其阻值决定了发光二极管的导通电流，此电流一般选为数毫安。
R72的取值要保证输出的高、低电平要求。
光电耦合器件的一个重要参数是电流传输比CTR，当输入为高电平时，须使R72＞+V/（CTR*输入电流）才能保证输出为低电平。
如果R72选的太大，则输出电压带动拉电流负载的能力减弱，光敏三极管的暗电流也会对输出高电平造成不利影响。
因此，需要综合各方面的因素来确定R72的阻值。
2.4.2 开关量驱动电路的设计开关量驱动电路采用TTL三态门缓冲器，本设计采用74HC14，它的驱动能力要高于一般的TTL电路，如图2.5所示。
74HC14是六芯片集成电路，内部包含六组形式完全相同的反相器，除电源共用外，六组反相器相互独立。
74HC14 是施密特输入反相器芯片, 输入电平从低到高的翻转电平高于从高到低的翻转电平, 使输入缓慢变化或不太规则变化的边沿整形成陡峭的边沿. 施密特输入只是使得上跳沿和下降沿变得比原始输入信号的上升和下降更加陡峭一些，也就是在数字电路起整形作用。
图2.5 开关量驱动电路2.5 模拟开关的选择模拟开关是数据采集系统中的主要器件之一，它的作用是切换各路输入信号。
在测控系统中，被测物理量通常是几个或几十个。
为了降低成本和减小体积，系统中通常使用公共的采样保持器、放大器及A/D转换等器件，因此需要使用多路开关轮流把各路被测信号分时地与这些公用器件接通。
多路开关有机械触点式开关和半导体模拟开关。
机械触点式开关中最常用的是干簧继电器，它的导通电阻小，但切换速度慢。
集成模拟电子开关的体积小，切换速率快，无抖动，耗电小，工作可靠，容易控制。
它的缺点是导通电阻较大，输入电压电流容量有限，动态范围小。
在较低频段上（f<10MHz）的集成模拟电子开关，通常采用CMOS工艺制成；而在较高频段上（f>10MHz）则采用双极型晶体管工艺技术。
集成模拟电子开关在测控技术中得到广泛应用。
在设计中往往要用到模拟开关，对于不同的用途需要选择不同的模拟开关。
在选择时要考虑以下参数:1、通道数量通道数量对传输的被测信号的精度和切换速度有直接的影响，因为通道数目越多，寄生电容和泄露电流通常也越大，特别是在使用集成模拟开关时，虽然只有其中一路导通，但由于其他模拟开关断开时（此时处于高阻状态）仍存在漏电流，从而也要对导通的那一路开关产生影响：通道越多，漏电流越大，通道间的干扰也越多。