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大学论文基于usb的便携式数据采集系统设计-毕设论文.doc
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2023-07-08
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大学论文基于usb的便携式数据采集系统设计-毕设论文.doc
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分类号
UDC
密 级
学 号
硕士学位论文
基于 USB 的便携式数据采集系统设计
学 科 门 类: 工 学
学 科 名 称: 电路与系统
指 导 教 师:
申 请 日 期: 2011 年 3 月
(
基
于
USB
的
便
携
式
数
据
采
集
系
统
设
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)
何
文
华
西
安
理
工
大
学
学
位
论
文
题
名
)
作
者
姓
名
西
安
理
工
大
学
摘要
I
论文题目:基于 USB 的便携式数据采集系统设计
学位论文原创性声明
本人郑重声明: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内容外,本论文不包含任何其
他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个
人和集体,均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果
由本人承担。
作者签名: 日期: 年 月 日
学位论文版权使用授权书
本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,同意学
校保留并向国家有关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 大学可以将本学位论文的全部或部分内容
编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇
编本学位论文。
涉密论文按学校规定处理。
作者签名: 日期: 年 月 日
导师签名: 日期: 年 月 日
西安理工大学硕士学位论文
II
摘 要
传统的数据采集卡普遍采用PCI、ISA等标准接口,基于这些标准接口的采集卡有不
便于携带、安装复杂、可扩展性差等问题,它已不能满足科研和生产的实际需要。通用串
行接口USB作为一种新型的串口通信标准,具有传输速率高、可扩展性好、即插即用、使
用灵活等特性,很好的弥补了传统采集卡接口的缺陷。本文结合USB的传输优势和FPGA
的高效性能,设计了一种基于USB的便携式数据采集系统。
文中首先简单的对USB总线的特点以其相应的体系结构进行了介绍,然后对硬件电路、
软件程序以及系统测试几个方面进行了深入论述。
在硬件设计方面:选用的系统硬件主要由模数转换模块、FPGA主控制器模块、USB
接口模块以及电源模块构成;根据系统要实现的功能以及芯片的工作方式完成了电路的连
接,同时完成了系统的原理图设计和PCB图的绘制。
在软件设计方面:根据系统的设计要求,重点研究了三部分内容:FPGA控制程序、
USB固件程序以及客户端应用程序。同时详细介绍了各部分软件的具体设计思想,并给出
了相应的程序流程图与调试结果。
最后,结合硬件和软件对整个系统进行了最终测试,并给出了测试结果和分析。结果
表明:该数据采集系统的功能符合设计要求,能够满足一般工业现场对数据采集系统便携
性、低功耗以及对数据传输速度要求较高的任务需求。
关键词:数据采集;USB2.0;FPGA;固件程序;应用程序
摘要
III
Title:
PORTABLE DATA ACQUISITION SYSTEM DESIGN BASED ON
USB
Major:Circuits and systems
Name: WenHua He Signature:
Supervisor:Prof. ShuiYu WANG Signature:
Abstract
Traditional data acquisition card is commonly used standard interfaces such as PCI
、
ISA
,
but the acquisition card is not easy to carry, install and expand. So it can not meet the actual
needs of the research and production.The Universal Serial interfaces USB as a new standard of
serial communication, it has a high transmission rate, good scalability .At the same time,it is
easy to plug and play, variety in use. So it is compensated for the defects of traditional capture
card interface.
In this paper, along with the efficient performance of the transmission advantage of the
USB and FPGA, a portable data acquisition system based on USB2.0 have designed and
implemented .The paper first briefly describes the architecture and features of the USB bus,
then conducted in-depth discussion on aspects of the hardware circuit, software programs, and
system testing.
In the Hardware
:
We mainly completed AD converter circuit design, FPGA host
controller peripheral circuit design,the USB interface circuit design and the power module
design. The connection between each part of the chip operating modes and systems to achieve
the function. Complete system schematic design and PCB diagram of the hardware circuit
system,
In the software
:
According to the design requirements, we focus on the three sections: the
FPGA control-program design, USB firmware design and client application program design.At
the time,describeing in detail the various parts of the software design ideas.We also give the
corresponding program flowchart and debugging results.
At last ,combination of hardware and software , testing the entire systemis was tested and
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