毕业论文-基于FPGA通用数据采集测试系统的设计

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1、本科毕业设计说明书 第 1 页 共 45 页 1 1 绪论绪论 1 1. .1 1 课题的研究背景及意义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

2、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、

3、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 1. .2 2 课题的课题的研究现状及发展前景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，

4、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 本科毕业设计说明书 第 2 页 共 45 页 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

5、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

6、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 1. .3 3 课题的提出与要求课题的提出与要求 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： 本科毕业设计