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随着数据采集在现代工业及科学研究中的重要地位日益突出,人们对于数据采集设备的要求也不断提高。在信号测量、图像处理、音频信号处理等一些高速、高精度的测量中,都需要进行高性能数据采集。传统的设计方法的优点是:技术成熟,可选的芯片很多,设计经验积累丰富。但传统的设计方法也存在外围芯片多,PCB面积较大,可靠性相对不高;不易升级与改进:成本高;受芯片限制,设计灵活性差,可扩展性差,可靠性相对不高等缺点。传统的高速数据采集系统一般多是采用PCI或ISA作为系统的总线,这些采集系统存在不少缺点,如安装烦琐,价格昂贵,尤其是受计算机插槽数量、地址、中断资源的限制,可扩展性差等。USB是一种新式总线接口标准,具有高速、可靠、可扩展、即插即用等特点。USB2.0协议中,数据的最高传输速率提高到480Mbps,这就使通过USB实现快速传递大容量数据的外设成为现实。而FPGA芯片因其工作频率高、设计周期短、成本低廉、可重复擦写、可扩展性好、内部资源丰富可以集采集、转换及数据传输通讯于一体等优点,可解决传统设计方法中外围芯片多、不易升级和维护、设计灵活性差、扩展性不好,可靠性不高等问题。因此,本文USB和FPGA两者的优点,设计了具有较好应用前景的基于FPGA的高精度实时数据采集与传输系统。论文在阐述了系统的整体设计思路的基础上,对电路所选芯片的结构和性能进行简单的介绍。选用具有22位高分辨率的A/D转换器ADS1212作为采集转换器,由于ADS1212的精度非常高,所以要求外接电源干扰非常小,采用三级稳压的方式来为ADS1212提供稳定的电源电压。然后提出了系统的软硬件设计与实现的方法,设计出了具有22位分辨率的高精度数据采集系统。利用FPGA作为控制器,控制A/D转换、增益设置、通道选择等。利用FPGA内部的RAM设计了先入先出(FIFO)存储器,充分利用系统资源,减少了外围电路,为电路调试及制版带来了极大的方便。同时也提升了系统的采集速度和集成度,达到了实时采集的目的。系统采用Verilog语言编程,在在QUTUSⅡ7.2中完成编译和综合,并在ModelSim SE 6.1b进行了波形仿真,并给出了FPGA控制A/D转换、增益设置、通道选择、串并转换、存储器等的波形仿真图。