数字化电子实验教学仪器中信号采集的研究
发布时间：2021-01-12 05:08
在传统的物理、电子类实验中,直流稳压电源、信号发生器、电压电流表以及示波器等是基本的仪器配置。但是数量众多的仪器设备往往需要占据实验桌大幅面积,不仅操作不便,也可能增加实验成本。因此,集成的多功能、数字化便携式电子实验教学仪器是今后实验教学仪器的发展方向。论文针对数字化电子实验仪器中的两个关键技术-高速数据采集及中低速数据采集进行了设计研究。本论文工作的主要内容是针对数字化电子实验教学仪器的应用场合,进行高速数据采集电路的软硬件设计和中低速数据采集电路的软硬件设计。高速数据采集部分,提出一种基于FPGA的数据采集与存储的设计方案,包括FPGA控制模块、A/D模数转换电路模块和双FIFO存储器模块以及SDRAM大容量动态存储模块的设计;中低速数据采集部分,进行了信号预处理电路、A/D模数转换电路和ARM控制电路以及相应的软件设计。另外,论文还分析了中低速数据采集过程常常遇到的噪声干扰,建立了噪声模型,并设计了数字滤波器进行噪声消除。本论文的主要工作及创新点如下:（1）针对传统的“单片机控制模数转换器”的数据采集模式无法突破1MHz以上数据采样率的难题,设计了用FPGA控制产生高速AD需要...
【文章来源】：南京师范大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 背景及意义
1.2 研究现状
1.3 论文主要内容
第2章 数据采集相关介绍及总体方案设计
2.1 数据采集总体设计
2.1.1 高速数据采集设计
2.1.2 中低速数据采集的设计
2.2 本章小结
第3章 高速数据采集设计
3.1 高速数据采集硬件总体方案设计
3.2 各模块硬件电路设计
3.2.1 AD器件选型
3.2.2 AD转换电路设计
3.2.3 SDRAM存储电路设计
3.2.4 FPGA控制模块硬件电路设计
3.3 高速数据采集软件总体方案设计
3.4 FPGA模块软件设计
3.4.1 FPGA模块整体设计
3.4.2 时钟模块软件设计
3.4.3 A/D控制模块软件设计
3.4.4 双FIFO模块软件设计
3.4.5 SDRAM模块软件设计
3.5 电路测试
3.6 本章小结
第4章 中低速数据采集设计
4.1 中低速数据采集硬件总体设计方案
4.2 各部分硬件电路设计
4.2.1 AD选型及使用说明
4.2.2 AD转换电路
4.2.3 信号调理电路设计
4.2.4 信号调理电路噪声分析
4.2.5 电路主要元器件噪声分析
4.2.6 中低速数据采集电路噪声估计模型
4.2.7 电路测试
4.2.8 ARM处理电路设计
4.3 中低速数据采集软件总体方案设计
4.4 数字滤波处理
4.5 FFT（快速傅立叶变换）处理
4.6 本章小结
第5章 数据采集应用及分析
5.1 高速数据采集模块的应用
5.1.1 压电陶瓷冲击受力与应电压曲线分析实验
5.1.2 实验测试
5.2 中低速数据采集应用
5.2.1 物体自然冷却规律实验概述
5.2.2 实验测量及数据分析
5.3 本章小结
第6章 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
参考文献
在读期间发表的学术论文及研究成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于TLC1549的多路数据监控方案[J]. 张晓光. 电子技术与软件工程. 2017(03)
[2]基于AD620的心电监测放大信号的设计[J]. 常星. 电子质量. 2016(10)
[3]PLL频率合成器设计与实现[J]. 段金杰,蔡婷,窦彦军,赵启辉. 电子世界. 2016(05)
[4]基于单片机的粮仓温湿度远程监控系统的设计[J]. 朱高中. 湖北农业科学. 2013(03)
[5]基于FPGA的AD转换控制器设计[J]. 辛凤艳,孙晓晔. 中国科技信息. 2012(05)
[6]基于窗函数的FIR数字滤波器设计[J]. 王建行,姚齐国,刘玉良,李林. 吉首大学学报(自然科学版). 2012(01)
[7]基于比较教学法的FIR数字滤波器设计实验[J]. 欧阳华,尹为民,邵英. 电气电子教学学报. 2011(01)
[8]基于USB2.0的数字高速采集设备设计[J]. 胡凯,龚莉萍,陈云榕. 通信技术. 2009(07)
[9]基于FPGA的A/D转换采样控制模块的设计[J]. 户国强,房建东,郭春兰. 微计算机信息. 2008(20)
[10]高速数据采集系统的信号完整性分析[J]. 郭霞,杨涛,张浩. 电子科技. 2008(01)
硕士论文
[1]基于STM32的数据采集存储系统的设计与实现[D]. 赵圣飞.中北大学 2014
[2]多波束成像声纳系统硬件平台设计与实现[D]. 杨成.南京航空航天大学 2013
[3]基于FPGA的高速数据采集系统的研究[D]. 郝亮.中北大学 2010
[4]基于DSP的信号采集与处理系统的设计与实现[D]. 郭峻岭.武汉理工大学 2009
本文编号：2972212
【文章来源】：南京师范大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 背景及意义
1.2 研究现状
1.3 论文主要内容
第2章 数据采集相关介绍及总体方案设计
2.1 数据采集总体设计
2.1.1 高速数据采集设计
2.1.2 中低速数据采集的设计
2.2 本章小结
第3章 高速数据采集设计
3.1 高速数据采集硬件总体方案设计
3.2 各模块硬件电路设计
3.2.1 AD器件选型
3.2.2 AD转换电路设计
3.2.3 SDRAM存储电路设计
3.2.4 FPGA控制模块硬件电路设计
3.3 高速数据采集软件总体方案设计
3.4 FPGA模块软件设计
3.4.1 FPGA模块整体设计
3.4.2 时钟模块软件设计
3.4.3 A/D控制模块软件设计
3.4.4 双FIFO模块软件设计
3.4.5 SDRAM模块软件设计
3.5 电路测试
3.6 本章小结
第4章 中低速数据采集设计
4.1 中低速数据采集硬件总体设计方案
4.2 各部分硬件电路设计
4.2.1 AD选型及使用说明
4.2.2 AD转换电路
4.2.3 信号调理电路设计
4.2.4 信号调理电路噪声分析
4.2.5 电路主要元器件噪声分析
4.2.6 中低速数据采集电路噪声估计模型
4.2.7 电路测试
4.2.8 ARM处理电路设计
4.3 中低速数据采集软件总体方案设计
4.4 数字滤波处理
4.5 FFT（快速傅立叶变换）处理
4.6 本章小结
第5章 数据采集应用及分析
5.1 高速数据采集模块的应用
5.1.1 压电陶瓷冲击受力与应电压曲线分析实验
5.1.2 实验测试
5.2 中低速数据采集应用
5.2.1 物体自然冷却规律实验概述
5.2.2 实验测量及数据分析
5.3 本章小结
第6章 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
参考文献
在读期间发表的学术论文及研究成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于TLC1549的多路数据监控方案[J]. 张晓光. 电子技术与软件工程. 2017(03)
[2]基于AD620的心电监测放大信号的设计[J]. 常星. 电子质量. 2016(10)
[3]PLL频率合成器设计与实现[J]. 段金杰,蔡婷,窦彦军,赵启辉. 电子世界. 2016(05)
[4]基于单片机的粮仓温湿度远程监控系统的设计[J]. 朱高中. 湖北农业科学. 2013(03)
[5]基于FPGA的AD转换控制器设计[J]. 辛凤艳,孙晓晔. 中国科技信息. 2012(05)
[6]基于窗函数的FIR数字滤波器设计[J]. 王建行,姚齐国,刘玉良,李林. 吉首大学学报(自然科学版). 2012(01)
[7]基于比较教学法的FIR数字滤波器设计实验[J]. 欧阳华,尹为民,邵英. 电气电子教学学报. 2011(01)
[8]基于USB2.0的数字高速采集设备设计[J]. 胡凯,龚莉萍,陈云榕. 通信技术. 2009(07)
[9]基于FPGA的A/D转换采样控制模块的设计[J]. 户国强,房建东,郭春兰. 微计算机信息. 2008(20)
[10]高速数据采集系统的信号完整性分析[J]. 郭霞,杨涛,张浩. 电子科技. 2008(01)
硕士论文
[1]基于STM32的数据采集存储系统的设计与实现[D]. 赵圣飞.中北大学 2014
[2]多波束成像声纳系统硬件平台设计与实现[D]. 杨成.南京航空航天大学 2013
[3]基于FPGA的高速数据采集系统的研究[D]. 郝亮.中北大学 2010
[4]基于DSP的信号采集与处理系统的设计与实现[D]. 郭峻岭.武汉理工大学 2009
本文编号：2972212
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