#基于VHDL语言的数据采集系统

用VHDL语言设计数据采集系统

第 1 页 共 36 页 用VHDL语言设计数据采集系统

摘要

随着计算机技术的发展和普及，数字设备正越来越多地取代模拟设备，将模拟信号转换成数字信号以及将数字信号转换成模拟信号就成了重要环节。本系统以多路数据的采集及监测为例，介绍了可编程逻辑器件在模数转换、数模转换及数据监控及处理中的设计方法。实现数据采集的方法有很多，如单片机、CPLD、C语言等，但相比各种方法，运用VHDL硬件描述语言开发的数据采集系统具有具有设计方便高效、体积小、功耗低、可靠性高、易于修改、设计周期短等特点。VHDL硬件描述语言采用自顶而下的设计方法可以对模型进行及时修改，以改进系统或子系统的功能，更正设计错误，从而提高目标系统的工作速度，减小面积耗用，降低功耗和成本等。本文介绍了基于Altera公司的集成开发环境MaxplusII，使用VHDL设计开发数据采集系统的基本方法。

[关键词] VHDL ADC0809 DAC0832 EDA 数据采集；

Abstract

With the development of computer technology and popularization, Digital devices are increasingly replacing

analog equipment,and converted the analog signals into digital signals, as well as digital signal into

analog signal will become an important link.for example,this syestem depend on one multi-channel data

acquisition and monitoring,introduce a programmable logic device in the analog-digital conversion,

digital-analog conversion and data monitoring with handling methods in the design. There are many ways

to collect data, such as SCM, CPLD, C language,and so on. But compared with various methods,using the

VHDL hardware description language to design the data acquisition system is the best. Because of its

facilitate ,efficient, small size, low power consumption, high reliability, easy to modify, and shorter

design cycle characteristics. VHDL hardware description language using the top-down design method ,that

can be the model for timely changes to improve the system or subsystem functions, design error correction,

so as to enhance the work of the target system’s speed, reducing the area of consumption, and lower the

power consumption costs. In this paper,we introduce a integrated development environment which based on

Altera's MaxplusII,and the basic method to develop a data acquisition system design by using VHDL language.

[Key words]: VHDL EDA ADC0809 DAC0832 Data Acquisition

目 录

前言 ................................................................................................ 1

1 EDA技术及开发环境 .................................................................................. 3

1.1 EDA技术 ..................................................................................... 3

1.2 VHDL ........................................................................................ 4 用VHDL语言设计数据采集系统

第 2 页 共 36 页 1.3 EDA技术的开发环境－MAXPLUSII ................................................................ 5

2 数据采集系统的研究分析及设计思路 ................................................................... 6

2.1数据采集系统的研究和分析 ..................................................................... 7

2.2数据采集系统的设计思路 ....................................................................... 7

3 数据采集系统模块的相关介绍和分析 ................................................................... 8

3.1 数据输入模块 ................................................................................ 8

3.1.1数据输入单元设计 ...................................................................... 8

3.1.2 ADC0809接线图 ........................................................................ 9

3.1.3模块功能实现 ......................................................................... 10

3.2 数据采集系统各模块分析 ...................................................................... 11

3.2.1 A/D转换控制模块ADZHKZ的设计 ......................................................... 18

3.2.2数据运算和处理模块SJYSCL ............................................................. 17

3.2.3 D/A转换控制模块DAZHKZ ............................................................... 22

3.2.4键盘输入和数据显示控制模块JPXSKZ ...................................................... 25

3.2.5数码显示模块DISP的设计............................................................... 25

3.3数据输出模块 ................................................................................ 25

3.3.1 DAC0832芯片介绍 ..................................................................... 25

3.3.2 DACO832接线图 ....................................................................... 26

4 仿真结果 .......................................................................................... 27

5 硬件连接实物图 .................................................................................... 30

6 结论 .............................................................................................. 31

致谢 ................................................................................................ 33

参考文献 ............................................................................................ 33

附录 ................................................................................................ 32

前言

随着计算机技术的发展和普及，数字设备正越来越多地取代模拟设备，在生产过程控制和科学研究等广泛的领域中，计算机测控技术正发挥着越来越重要的作用。然而，外部世界的大部分信息是以连续变化的物理量形式出现的，例如温度、压力、位移、速度等。要将这些信息送入计算机进行处理，就必须先将这些连续的物理量离散化，并进行量化编码，从而变成数字量，这个过程就是数据采集。它是计算机在监测、管理和控制一个系统的过程中，取得原始数据的主要手段。数据采集系统是计算机智能仪器和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组成部分，已广泛使用于国民经济和国防建设的各个领域，并且随着科学技术的发展，尤其是计算机技术的发展和普及，数据采集技术将有广阔的发展前景。

实现数据采集系统的控制方法很多，可以用标准逻辑器件、可编程序控制器PLC、单片机等方案来实现。但是这些控制方法的功能修改及调试都需要硬件电路的支持，在一定程度上增加了功能