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1、 理工大学毕业设计（论文）基于FPGA的光电数据采集和处理采集系统设计学位论文原创性声明本人重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的容外，本论文不包括任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名： 年 月 日学位论文使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保障、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关学位论文管理部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权省级优秀学士论文评选机构将本学位论文的全部或部分容编入有关数据进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇
2、编本学位论文。本学位论文属于1、囗，在 年解密后适用本授权书2、不囗 。（请在以上相应方框打“”）作者签名： 年 月 日导师签名： 年 月 日本科生毕业设计（论文）任务书学生： 专业班级 ： 指导教师： 工作单位 ：设计（论文）题目：基于FPGA的光电数据采集与处理系统设计 设计（论文）主要容：1.文献调研，较全面的了解光电转换机理以及信号数据的处理 2.掌握可编程逻辑器件的编程使用技巧3.设计一套数据采集系统，并完成对光信号的实时检测 要求完成的主要任务：1、查阅不少于15篇的相关资料，其中英文文献不少于3篇，完成开题报告。2、完成基于FPGA的光电数据采集系统的搭建与调试3、通过实验验证该
3、系统的稳定与可靠4、完成不少于5000汉字的英文文献翻译；完成不少于12000字的论文。 必读参考资料：1 洪润，亚凡. FPGA/CPLD应用设计200例. 航空航天大学.2 何宾. EDA原理及Verilog实现. 清华大学. 指导教师签名： 系主任签名： 院长签名（章） 理工大学本科生毕业设计（论文）开题报告1、目的及意义（含国外的研究现状分析）毕业设计的目的是研究基于FPGA的光电数据采集和处理系统，主要是分析光电转换机理以及信号数据的处理，然后根据可编程逻辑器件的编程技巧设计一套数据采集系统并完成对关心好的实时监测 。还要调查其目前的应用领域，及其在国外的发展现状。光电转换过程的原理
4、是光子将能量传递给电子使其运动从而形成电流。这一过程有两种解决途径，最常见的一种是使用以硅为主要材料的固体装置，另一种则是使用光敏染料分子来捕获光子的能量。染料分子吸收光子能量后将使半导体中的带负电的电子和带正电的空穴分离。数据采集系统是计算机、智能仪器与外界物理世界联系的桥梁，是获取信息的重要途径。数据采集的任务，具体地说，就是采集传感器输出的模拟信号并转换为FPGA能识别的数字信号，然后送入FPGA或相应的信号处理系统，根据不同需要进行相应的计算和处理，得出所需要的数据。与此同时，将FPGA得到的数据进行显示或打印，以便实现对某些物理量的监视，其中的一部分数据还将被控制生产过程中的FPGA
5、控制系统用来控制某些物理量。数据采集系统由以下几个部分组成：数据采集、数据传输、数据存储、数据处理、分析和显示等。数据采集几乎无孔不入，它已渗透到了地质、医药器械、雷达、通讯、遥感遥测等各个领域，为我们更好的获取信息提供了良好的基础。数据采集器的研制在国外已经相当成熟，而且数据采集器的种类也不断增多，性能越来越好，功能越来越强大。比如美国FLUKE公司的262XA系列数据采集器是一种小型、便携、操作简单、使用灵活的数据采集器，他可以单独使用，也可以和计算机连接使用。它具有多种测量功能，多种数据存储方式和多种控制方式。262XA共有21路模拟输入通道，它可以直接测量电压、电流、温度、频率和电阻等
6、，8路数字输入/输出可以用于数字信号的处理，另外4路可以用于报警输入。当某个模拟通道的输入信号超过设定报警限，在对应的I/O口就输出一个低电平，每个模拟通道可以设置两个报警限。262XA系列有两种扫描速度：4通道/秒（慢），17通道/秒（快）。仪器可以使用90.264V交流电直接供电，也可以使用9-16V直流供电。就直流电源还可以同时使用，断电时可以自动切换至直流。RS232接口为标准配置，可以用于向计算机传输数据和控制。采集的数据可随时通过接口打印，也可将数据用RS232接口传至计算机。记录的数据包括：通道号、测量值、时间、报警状态、累加计数等。数据格式与LOTUS、Excel相兼容。 在国
7、，由于数据采集技术不断发展，市场上出现了各种新型的数据采集器。测振仪器厂研制的HZ-9609数据采集/震动分析仪，它采用中文显示，直观醒目，操作简单； 因此国外的数据采集技术比较发达，但是成本高，国的数据采集系统的精度不够，一般只有2%，为此需要设计一个精度高成本低的数据采集系统。2、基本容和技术方案论文题目：基于FPGA的光电数据采集和处理系统设计论文主要容：通过调研查阅相关资料研究光电转换和FPGA的应用，以及其在各个领域的应用情况，国外的研究现状及其发展前景，设计出比较实用的光电数据采集和处理系统。技术方案：首先是要收集查阅与光纤传感器，AD,DA,LD,FPGA等相关的一些资料，熟悉并
8、掌握在自己的设计中所要用到的光纤传感器的使用方法，懂得AD，DA，LD等器件的使用，在了解芯片的一些特性之后，使用I2C器件使硬件电路更加的简单，设计好硬件电路，然后采用基于FPGA的可编程逻辑门阵列的verilog语言来实现芯片的驱动。用Verilog语言实现数据采集和处理，就要针对性的学习和掌握verilog编程语言在数字电路中的应用，首先多看些书，弄懂它的核心思想，然后多看一些实际例子，相信这样更有助于一种新语言的学习，在这之中我们需要了解现场可编程门阵列的基本知识和应用情况。学习好之后就开始编写程序，在编程之后利用quartus进行仿真模拟，得出正确的仿真图后，将程序下载到FPGA上，
9、连接好外围电路进行调试，并多次检测并记录结果，并对实验的结果进行分析，最后整理并完成论文。3、进度安排第13周：查阅相关文献资料，明确研究容，了解研究所需光电转换数据采集和处理系统在国外的现状和研究的目的意义。确定方案，完成开题报告第45周：整理材料，编写文献综述和开题报告第68周：熟悉光电转换模块，并设局电路图和电路图进行设计第910周：巩固以前学习的编程知识以及学习FPGA的相关知识第1112周：进行Verilog HDL编程仿真。第1314周：完成并修改毕业论文。第15周: 准备论文答辩。4、指导教师意见选题有很强的实际价值，学生综合利用所学知识，立论合理，论证充分。该题目通过学生的努力
10、，能在规定时间完成，并达到预期的目标。课题有一定的难度，报告研究有探索性和深度，达到本科生必要论文的要求。 指导教师签名： 年 月 日注：1开题报告应根据教师下发的毕业设计（论文）任务书，在教师的指导下由学生独立撰写，在毕业设计开始后三周完成。2“设计的目的及意义”至少800字，“基本容和技术方案”至少400字。进度安排应尽可能详细。3指导教师意见：学生的调研是否充分？基本容和技术方案是否已明确？是否已经具备开始设计（论文）的条件？能否达到预期的目标？是否同意进入设计（论文）阶段。word格式. 目 录摘 要IAbstractII1 绪论11.1 课题的研究背景及意义11.2 整体设计方案21
11、.3 论文章节安排22 系统硬件设计32.1 传感模块32.2 模数模块62.3 显示模块83 FPGA可编程逻辑器件93.1 FPGA简介93.2 FPGA基本部构造及功能分析93.3 FPGA中I2C协议的实现124 系统中FPGA的设计及实现144.1 FPGA的通用设计过程144.2 FPGA设计145 总结23参考文献25致 26摘 要本文借助FPGA对光电数据进行采集和处理，通过对光电转换后的电信号进行模数转换，得到我们能够数值化处理的数字信号，利用FPGA来进行I2C协议的编写，使具有I2C协议的一些逻辑器件能够使用，使我们能够更加了解FPGA的集成化处理的优势，所得到的结果对于
12、利用FPGA来进行数据采集和处理具有很重要指导意义。论文的主要工作是利用Veilog语言编写I2C协议，并通过I2C协议对其他芯片进行控制，最终实现我们需要的光纤温度采集和处理如何更加精确的显示温度值。研究结果表明，FPGA配合I2C协议使器件的集成性更加高，处理速度高，在可移植性方面的优势能够很好体现出来。本文的特色在于利用FPGA的可精准控制时间，从而达到很准确的控制I2C协议实现通信。关键词：FPGA；I2C协议；光电数据转换AbstractWith the FPGA to acquisition and processing of optoelectronic data, throug
13、h as the photoelectric conversion signals to do the analog to digital conversion, we can get numerical digital signals which can be processed, use of FPGA to the programmable of I2C protocol, so that some logic devices with I2C protocol can be used, so that we can better understand the advantages of
14、 the integration of FPGA processing, the results obtained for the use of FPGA for data acquisition and processing has very important significance. The main work of this paper is the use of Veilog language to program I2C protocol and through I2C protocol to control of other chips, and ultimately to r
15、ealize collecting and processing the fiber temperature we needed and how to more accurately display the temperature value. The results show that, FPGA with I2C protocol can make devices higher integration, higher processing speed, the advantage in portability can be well reflected. The feature of this paper i
