用于高压测量的FPGA嵌入式数据采集系统

发布时间：2023-11-12 16:08

　　在高电压测试技术方面,使用FPGA嵌入式芯片有着成本低、体积小、性能强、使用灵活等优点;而手机、Pad等安卓设备便携性好,有着出众的显示界面和较强的运算能力,将二者的优势相结合,把数据采集模块以嵌入式的形式装在各种测量终端中,而将显示及运算模块交给便携式的安卓设备完成,将是一个前景广阔的发展方向。本设计实现的便是一个基于FPGA的嵌入式数据采集模块,具有工频信号采集、脉冲信号采集、多种方式触发、UART通讯等功能。模块使用电池供电,能够进行浮地测量,可应用于工频电压电流信号采样、功率分析、雷电冲击类波形的记录和简易示波等场合。探究了以FPGA为核心的采集单元在局放检测上的一个可行性,高频低频采集可相互协调配合,并能够作为安卓设备的前端来使用,在高压测量领域有着很广泛的应用。本设计使用Verilog HDL语言编写程序,使用FPGA芯片控制ADC141采集4k长度的工频信号,并在FPGA内部完成过零检测及移相触发,实现了对相位的检测功能。实现基于AD9226采样数据的内触发功能,能在检测到脉冲信号后以高频采集8k信号。本设计实现了上位机通过UART对FPGA的指令控制,包括各种触发功能设...

【文章页数】：81 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 应用场景和研究现状
    1.2 研究思路和设计结构
    1.3 论文章节安排
第二章 AD芯片采样控制
    2.1 ADC141 采样控制
        2.1.1 芯片概述
        2.1.2 Verilog程序设计
        2.1.3 ModelSim功能仿真
        2.1.4 SignalTap Ⅱ板级验证
    2.2 AD9226 采样控制
        2.2.1 芯片概述
        2.2.2 Verilog程序设计
        2.2.3 ModelSim功能仿真
        2.2.4 SignalTap Ⅱ板级验证
    2.3 本章小结
第三章 AD芯片触发功能
    3.1 触发功能对高压测量的意义
    3.2 ADC141 移相触发功能
        3.2.1 读取数据和判别零点
        3.2.2 相位角度计数并发出脉冲
        3.2.3 ModelSim功能仿真
        3.2.4 SignalTap Ⅱ板级验证
    3.3 AD9226 内触发功能
        3.3.1 触发功能设定
        3.3.2 边沿检测及触发信号产生
        3.3.3 ModelSim功能仿真
        3.3.4 SignalTap Ⅱ板级验证
    3.4 本章小结
第四章 数据存储和UART
    4.1 ADC141在RAM中的存储
        4.1.1 RAM存储控制
        4.1.2 ModelSim功能仿真
        4.1.3 SignalTap Ⅱ板级验证
    4.2 AD9226在FIFO中的存储
        4.2.1 FIFO存储控制
        4.2.2 ModelSim功能仿真
        4.2.3 SignalTap Ⅱ板级验证
    4.3 内存数据的UART传输设计
        4.3.1 接收指令数据
        4.3.2 完成指令解析
        4.3.3 传输内存数据
    4.4 本章小结
第五章 联合调试与实验
    5.1 工频信号采集
    5.2 脉冲信号采集
        5.2.1 实验1 ,上升沿,10%触发位置,50MSPS
        5.2.2 实验2 ,上升沿,10%触发位置,10MSPS
        5.2.3 实验3 ,上升沿,50%触发位置,10MSPS
        5.2.4 实验4 ,下降沿,10%触发位置,10MSPS
    5.3 局放模拟实验
    5.4 本章小结
第六章 结束语
    6.1 设计总结
    6.2 后续研究
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间已发表或录用的论文



本文编号：3863490