虚拟示波器波形存储与传输系统设计开题报告

 2021-08-14 02:54:10

1. 研究目的与意义(文献综述)

  • 选题的目的及意义:

随着计算机技术的发展,测量仪器也在不断发展,高级的智能化仪器——虚拟仪器应运而生。所谓虚拟仪器(virtual instruments,简称vi),就是利用高性能的模块化硬件,结合高效灵活的软件来完成各种测试、测量和自动化的应用。虚拟仪器是一种基于计算机的自动化测试仪器系统,它们充分利用了计算机强大的软硬件资源,把计算机技术和测量技术紧密结合起来,用户可根据测试的需要,自己设计所需要的仪器系统,即利用数据采集卡及计算机外围硬件进行信号的采集与检测,然后用计算机所编的软件来实现对信号的处理、计算和分析以及对测试结果进行显示,是融合了电子测量、信号处理、计算机和网络技术的新型测量仪器。

虚拟示波器是采用基于计算机的虚拟技术,用以模拟通用示波器的面板操作和处理功能,也就是使用个人计算机及其接口电路来采集现场或实验室信号,并通过图形用户界面(gui)来模仿示波器的操作面板,完成信号采集、调理、分析处理和显示输出等功能虚拟示波器的出现改变了原有示波器的整体设计思路,用软件代替了硬件。将传统仪器由硬件实现的数据分析与显示功能,改由功能强大的计算机及其显示器来完成,使工程技术人员可以用一部笔记本电脑到现场就可轻松完成信号的采集、处理及频谱分析和波形分析。

本文基于quartusⅡ设计一款应用于虚拟示波器的存储与传输系统,高速数据采集系统的数据要送给计算机,需要把A/D转换芯片输出的数据先放入存储区缓存,然后通过控制信号从存储器中读出数据送给计算机。底层平台和计算机之间需要通信接口完成数据的传输。

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2. 研究的基本内容与方案

  • 基本内容:

基于quartusⅡ设计一款应用于虚拟示波器的存储与传输系统,系统主要设计以下几个模块:

  1. 存储模块:高速数据采集系统的数据要送给计算机,需要把a/d转换芯片输出的数据先放入存储区缓存;
  2. 传输模块:通过控制信号从存储器中读出数据送给计算机。
  • 技术方案:

quartusii是altera公司的综合性pld/fpga开发软件,支持原理图、vhd、veriloghdl以及ahdl等多种设计输入形式,内嵌自有的综合器以及仿真器,可以完成从设计输入到硬件配置的完整pld设计流程。本设计系统设计基于quartusⅡ设计虚拟示波器的波形的存储与传输。

本次设计的虚拟示波器将是基于quartusii软件,在pc机上,将声卡作为数据采集卡,利用quartusii中的声音处理函数和信号处理和分析函数,对声卡中的输入信号进行采集,波形显示,参数测量和频谱分析,实现示波器的基本功能。

本次设计主要设计一款应用于虚拟示波器的存储与传输系统,由于本次设计中adc的采样频率远大于单片机的工作频率,如果不进行数据缓存就有可能导致数据丢失,甚至不能保证系统的可靠性。因此数据存储的作用是将a/d转换后的数字信号存储到fpga芯片中的ram存储单元模块中,使其发挥一种缓存的作用,保证数据能够正确传输。

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3. 研究计划与安排

第1-2周:查阅相关文献资料,明确研究内容,了解研究所需基础资料。确定方案,完成开题报告。

第3-4周:熟悉并掌握各种软件的使用;

第5周:确定最终方案,并对部分模块进行设计;

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4. 参考文献(12篇以上)

[1]郑亚民.《可编程逻辑器件开发软件quartusii》,国防工业出版社.2006.9

[2]李洪伟.《基于quartusii的fpga/cpld设计》,电子工业出版社.2006.4

[3]田耘.《无线通信fpga设计》,电子工业出版社,2009.2

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