基于CPLD的信号采集系统

摘 要

信号采集是测量和分析的必要手段。目前市场上的信号采集卡种类较多，功能不一，主要分为高速信号采集卡和低频信号采集卡，大部分为针对性设计，通道数较少，适用范围较为局限。为此，本文设计了一款且具有32个通道的模拟信号采集卡，利用CPLD实现采集通道控制和AD转换，通过通道的切换可实时采集32路信号，适合较大规模的信号采集应用。

本文设计一种基于CPLD的信号采集系统。利用CPLD的资源和结构特点是本设计的核心。它能实现信号采集与控制、信号处理、通讯及输出控制等功能。介绍了信号采集的概念和目前各种常见的信号采集系统，分析了信号系统的工作原理。对信号采集系统进行模块化分析，其中，重点介绍了多通道信号采集系统的设计与实现。

关键词：信号采集系统，CPLD，AD采样

目录

摘 要 I

Abstract II

第1章 引言 1

1.1 背景 1

1.2 研究内容 1

第2章 信号采集系统概述 2

2.1 信号采集系统的概念 2

2.1.1 信号采集系统的任务及目的 2

2.2 信号采集系统的分类 2

2.2.1 独立式数据采集系统 2

2.2.2 非独立式数据采集系统 3

第3章 信号采集系统设计 5

3.1 系统设计概述 5

3.2 研究内容及主要技术指标 5

3.2.1 研究内容 5

3.2.2 主要技术指标 5

3.3 硬件总体方案设计 6

3.3.1 硬件需求分析 6

3.3.2 硬件总体框图 6

3.4 软件总体方案设计 7

第4章 硬件电路设计 8

4.1 信号调理电路 8

4.1.1 信号调理简介 8

4.1.2 信号调理电路设计 8

4.2 AD采样电路 8

4.2.1 AD转换 8

4.2.2 AD转换技术 9

4.2.3 AD转换电路设计 12

4.2.4 ADS7822简介 13

4.3 CPLD控制电路 14

4.3.1 CPLD简介 14

4.3.2 CPLD控制电路设计 15

4.3.3 EPM240T100I5简介 17

第5章 软件设计 18

5.1 VHDL简介 18

5.2 QuartusⅡ简介 18

5.3 软件设计要求 19

5.3.1 通道选择 19

5.3.2 AD控制 19

5.4 模块设计 20

5.4.1 时钟分频 20

5.4.2 通道控制 20

5.4.3 串入并出移出AD转换之后的12位数据 21

5.4.4 检查是否对本板操作 21

5.4.5 编码控制 22

5.4.6 6个偏移地址的操作控制 22

5.5 软件仿真 26

第6章 结束语 28

致 谢 29

参考文献 30

附录 31