高速数据采集原理分析与方案设计书

课程设计任务书

学生姓名：周国阳专业班级：电信1001班

指导教师：沈维聪工作单位：信息工程学院题目：高速数据采集系统原理分析和设计

初始条件：

数据采集是数字信号处理的前提，研究和设计数据采集系统就显得尤为重要。本课程设计题要求学生在广泛查阅资料的基础上，对高速数据采集系统技术进行分类和比较，并作相关设计。

要求完成的主要任务：（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求）

（1）搜索出若干种高速数据采集系统方案并对它们进行分析和比较。

（2）设计出一款高速数据采集系统。

（3）对所设计的高速数据采集系统的性能指标进行分析。

（4）给出系统（或部分）的仿真。

时间安排：

一周，其中3天设计，2天调试

指导教师签名：年月日系主任（或责任教师）签名：年月日

摘要................................................. Abstract............................................. I 1. 开发环境 0

1.1仿真工具 0

1.2编程工具 0

2硬件模块 (1)

3.基本原理 (3)

3.1采样 (3)

3.2量化与编码 (3)

3.3时钟频率合成 (3)

3.4存储技术 (4)

4. 高速数据采集系统的方案 (5)

4.1单片机控制的高速数据采集系统 (5)

4.2 基于MCU+FPGA组合的高速数据采集系统 (8)

4.3基于DSP和ADS8364的高速数据采集处理系统 (10)

5.高速数据采集系统的方案分析比较 (12)

6.设计系统 (14)

6.1设计思想 (14)

6.2硬件电路 (15)

6.3电路分析 (16)

7.仿真结果及分析 (17)

7.1仿真结果 (18)

7.2结果分析 (19)

8.总结 (20)

参考文献 (21)

附录一代码 (22)

本次项目是设计高速数据采集系统。数据采集是数据处理的重要前提，数据采集是指将模拟量（模拟信号）采集，转换成数字量（数字信号）后，再由计算机进行存储、处理、显示或输出过程。数据采集系统——DAs(Data Acquisition System)是模拟量与数字量之间的转换接口。它在自动测试、生产控制、通信、信号处理等领域占有极其重要的地位。而高速数据采集系统更是航天、雷达、制导、测控、动态检测等高技术领域的关键技术。高速数据采集系统中的采样频率一般在几十MHz到几百MHz。

关键字：高速数据采集；转换；采样频率

Abstract

The project is to design high-speed data acquisition system. Data acquisition is an important prerequisite for data processing, data acquisition means that the analog (analog signal) acquisition, the digital conversion (digital signal), then the computer for storage, processing, display or output process. Data Acquisition System - DAs (Data Acquisition System) is the conversion of analog and digital interfaces between. It occupies an extremely important position in the field of automated testing, production control, communications and signal processing. The high-speed data acquisition system is the key technology in aerospace, radar, guidance, monitoring, motion detection and other high-tech fields. High-speed data acquisition system sampling frequency is generally in the tens of MHz to several hundred MHz.

Keywords: high-speed data acquisition; conversion; sampling frequency

1.开发环境

1.1仿真工具

我们这次在进行硬件仿真时运用的proteus工具，它具有以下功能：

(1)能实现单片机仿真和SPICE电路仿真的结合。具有模拟电路仿真、数字电路仿真、单片机及其外围电路组成的系统仿真、RS232动态仿真、I2C调试器、SPI调试器、键盘和LCD系统仿真等功能；有各种虚拟仪器，如示波器、逻辑分析仪、信号发生器等。

(2)支持主流单片机系统的仿真。目前支持的单片机类型有68000系列、8051系列、AVR系列、PIC12系列、PIC16系列、PIC18系列、Z80系列、HC11系列以及各种外围芯片。

(3)提供软件调试功能。在硬件仿真系统中具有全速、单步、设置断点等调试功能，同时可以观察各个变量、寄存器等的当前状态，因此在该软件仿真系统中，也必须具有这些功能；同时支持第三方的软件编译和调试环境，如Keil C51 uVision2等软件。

(4)具有强大的原理图绘制功能。

1.2编程工具

Keil软件是目前最流行开发MCS-51系列单片机的软件，这从近年来各仿真机厂商纷纷宣布全面支持Keil即可看出。Keil提供了包括C编译器、宏汇编、连接器、库管理和一个功能强大的仿真调试器等在内的完整开发方案，通过一个集成开发环境（uVision）将这些部份组合在一起。

掌握这一软件的使用对于使用51系列单片机的爱好者来说是十分必要的，如果你使用C语言编程，那么Keil几乎就是你的不二之选（目前在国内你只能买到该软件、而你买的仿真机也很可能只支持该软件），即使不使用C语言而仅用汇编语言编程，其方便易用的集成环境、强大的软件仿真调试工具也会令你事半功倍。