基于FPGA的数据采集系统设计.docx

摘要: 随着科技的飞速发展，高性能的数据采集系统需求增多。传统的数据采集系统一般采用单片机或者数字信号处理器来实现，采用单片机实现数据采集系统速度慢、效率低。采用DSP实现数据采集系统性能高，但成本高、结构复杂。FPGA（即现场可编程门列阵）工作效率高、速度快、形式灵活。所以本文提出一种基于FPGA设计的数据采集系统。

本课题采用自行开发FPGA的方法设计了一种数据采集系统。系统硬件由三部分组成，包括FPGA核心电路、A/D转换电路和VGA显示电路。FPGA内部逻辑设计包括FFT控制、FFT变换、数据转换、VGA控制和波形显示控制等逻辑设计。系统通过放大电路和A/D转换电路实现了将模拟信号转化为数字信号，通过FPGA内部逻辑实现了信号的采集与变换，最后将数据显示于LCD屏上。本论文给出了各逻辑模块的仿真及分析。

经过运行测试，本课题设计的基于FPGA的数据采集系统可以实现模拟信号的采集、数据变换和结果显示。本系统具有性能稳定、体积小、速度快的特点，具有较好的工程意义和非常广阔的应用前景。

关键词：FPGA；数据采集；FFT变换

目录

摘要

Abstract

1 绪论-1

1.1 课题背景及意义-1

1.2 国内外发展现状-1

1.3 课题主要研究内容-3

2 系统方案设计-4

3 系统硬件设计-6

3.1 FPGA核心电路设计-6

3.1.1 Cyclone IV芯片简介-6

3.1.2 电源电路设计-6

3.1.3 振荡电路-7

3.2 A/D转换电路设计-8

3.2.1 AD9280芯片简介-8

3.2.2 AD8056芯片简介-8

3.3 VGA显示电路设计-10

4 FPGA逻辑设计及仿真-12

4.1 分频器逻辑设计仿真-12

4.1.1 分频器逻辑设计-12

4.1.2 分频器仿真-13

4.2 FFT变换逻辑设计及仿真-13

4.2.1 FFT原理-13

4.2.2 FFT内部信号逻辑设计-14

4.2.3 FFT内部信号模块仿真-15

4.2.4 IP核简介-15

4.2.5 FFT变换逻辑设计-16

4.2.6 数据转换逻辑设计-18

4.3 VGA显示控制逻辑设计及仿真-19

4.3.1 VGA显示驱动逻辑设计-19

4.3.2 VGA显示驱动模块仿真-20

4.3.3 VGA显示控制逻辑设计-21

5 系统测试-22

结    论-23

参 考 文 献-24

附录A 电路原理图-25

附录B PCB图-29

附录C 程序代码-30

致    谢-44