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多通道微弱信号同步采集系统的设计与实现

董勇  
【摘要】:数据采集是信息获取的重要手段,在当前信息时代里,有着重要的作用和广泛的应用。目前数据采集系统主要是针对的是大信号进行采集的,对于微弱信号的采集系统研究较少;同时当前采集系统的通用性较低,成本高昂,实时性不高。然而在实际应用中,对于幅值低的微弱信号采集是常需要解决的问题,同时高实时性、高通用性和低成本的数据采集系统是人们广泛追求的。针对这些情况,本文设计了一套多通道微弱信号同步采集系统,使之能采集幅值低的微弱信号,具有良好的通用性和高实时性,能高速传输数据和较低的成本。本文讨论了数据采集系统的的研究现状和发展趋势,介绍了微弱信号相关知识,说明了同步采集的的现实意义,分析了当前多通道同步采集系统的基本架构和实现方案,结合研究目的和研究现状,确定了系统以FPGA为核心,采用程控器件搭建基于可变参数放大和滤波的微弱信号调理电路,使用多种通信方式满足系统可扩展和通用性的要求的系统总体设计方案。然后根据系统总体方案和设计要求进行了系统硬件电路设计和系统数字逻辑设计。硬件方面按照信号调理模块电路、AD7606采样电路、USB接口电路、W5100以太网接口电路、千兆网接口电路、FPGA配置电路、电源电路的划分进行设计和实现。系统数字逻辑设计方面根据系统功能要求按照模块化设计方法将系统划分为信号调理参数设置模块、信号采集控制模块、USB通信模块、以太网通信模块、千兆网传输模块、数据缓冲模块几个部分进行了介绍并利用Verilog编程语言进行了设计与实现。最后进行硬件调试和系统调试,开发了简单的应用测试程序进行整个系统的调试和分析,完成了对微弱信号的多通道同步采样、多接口通信和高速传输以及数据的存储、显示等功能,完成了系统的设计和实现。


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