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随着计算机技术、嵌入式系统技术、网络通信技术和控制技术的进步,计算机控制系统也在不断的发展。由集中控制系统发展到分布式控制系统,再到当前流行的现场总线控制系统,控制系统与嵌入式系统技术的发展联系越来越紧密。
本文设计了一种基于FPGA的多通道模数转换数据采集卡,输入的模拟电压信号通过通道选择、量程选择、采样保持、电压比较与逐次逼近计算,然后通过数据处理将转换成的数据信号送至上位机显示。其中通道选择、采样保持、量程选择和电压比较器由外部电路实现,而逐次逼近算法、数据处理和上位机接口由FPGA内部编程实现。
本文介绍了模数转换的基本原理、多路模拟开关、采样保持器、运算放大器,数模转换器、PMC总线及桥接口芯片PCI9054的使用、电源设计、存储器件电路设计,给出了部分硬件电路设计原理图、FPGA内部功能模块图及其仿真波形,同时介绍了调试工具与驱动和应用程序开发工具的使用以及板卡的相关调试过程,另外给出本设计的改进意见。
该模数转换数据采集卡主要用于计算机控制系统中的自动控制测量系统中,可以接受16路单端输入或8路差分双极性模拟电压信号输入,模拟电压输入范围为±12V,量程为±5V和±12V可选,能够实现分辨率为12位,采样率为5Ksps的模数转换数据采集。