虚拟示波器高速信号采集系统设计
虚拟示波器高速信号采集系统设计(任务书,开题报告,论文说明书10000字)
摘 要
虚拟示波器是一种常用的测量和显示波形的仪器，随着科学技术的发展，传统示波器难以满足需求，在这样的背景下，虚拟示波器诞生了。
虚拟示波器器是一种虚拟仪器，其中包括了信号采集系统、数据传输与存储系统、上位机显示和相应的软件这几个部分。本文主要研究的是虚拟示波器的高速信号采集系统。
虚拟示波器的信号采集系统主要的功能是完成模数转换，对模拟量进行采样和量化使其变为数字量用于传输和存储。在这部分的设计中用到了FPGA技术，用HDL设计方式进行硬件电路部分的描述，最后通过Quartus II 9.0进行设计和仿真。
论文在第一部分介绍了虚拟示波器的原理，并且对虚拟示波器的发展现状进行了分析；第二部分给出了虚拟示波器信号采集系统的设计方案，并在硬件选择、设计方法、HDL设计语言和设计工具四个方面进行了比较和选择，最后确定用HDL设计方式，运用VHDL语言设计虚拟示波器的信号采集系统，并在Quartus II 9.0上进行设计和仿真；第三部分主要介绍了用VHDL语言完成模数转换部分的设计，并通过仿真验证了其功能，另外还对其他的部分如时钟的设置、对转换后信号简单的处理等都一一进行了设计；最后在Quartus II 9.0上进行了编译以及综合后生成了RTL级的原理图，最后通过VHDL文本编辑方式产生正弦波并对其进行仿真。
在整个虚拟示波器信号采集系统的设计中，完成了各个模块的原理图并用VHDL硬件语言进行了描述，最后设计了顶层文件并进行了综合、功能验证和最后的仿真。
关键词：虚拟示波器；信号采集；Quartus II；VHDL
Abstract
Oscilloscope is a commonly used measurement and display waveform of the instrument, with the development of science and technology, the traditional oscilloscope is difficult to meet the needs, in this context, the virtual oscilloscope was born.
Virtual oscilloscope is a kind of virtual instrument, which includes signal acquisition system, data transmission and storage system, PC display and the corresponding software. In this paper, we mainly study the high speed signal acquisition system of virtual oscilloscope.
The main function of the signal acquisition system of the virtual oscilloscope is to complete the analog digital conversion, sampling and quantization of the analog signal to the digital quantity to transfer and storage. In this part of the design used in the FPGA technology, using HDL design method for the description of the hardware circuit, and finally through the Quartus II 9.0 to design and simulation. [资料来源：http://www.doc163.com]
In the first part, introduces the principle of virtual oscilloscope, and the development status of the virtual oscilloscope is analyzed; the second part presents the design of virtual oscilloscope signal acquisition system, four aspects and hardware selection, design method and HDL design language and design tool for comparison and selection, finally determined by HDL design the signal acquisition system, using VHDL language to design the virtual oscilloscope, and in Quartus II 9.0 to design and simulation; the third part mainly introduces the design of analog digital conversion part with the VHDL language, and its function is verified by simulation, in addition to other parts such as clock setting, the converted signal of simple processing all one one are designed; finally in Quartus II 9.0 compiled and integrated after the formation of the principle diagram of the RTL level, at last Sine wave generated by VHDL text editing mode and its simulation.
In the design of the virtual oscilloscope signal acquisition system, completed the schematic diagram of each module and VHDL hardware language are described, finally the design of the top level file and a comprehensive, functional verification and the final simulation.
Key Words: virtual oscilloscope；signal acquisition；Quartus II；VHDL
[来源：http://www.doc163.com]
目 录
摘 要 I
Abstract II
第1章 绪论 1
第2章 方案选择 3
2.1 硬件比较和选择 3
2.1.1 标准逻辑器件 3
2.1.2 微处理器 3
2.1.3 可编程逻辑器件 3
2.2 设计方法比较与选择 4
2.2.1 HDL设计方法 4
2.2.2 DSP Builder 5
2.2.3 设计方案的选择 6
2.3 HDL语言比较与选择 6 [资料来源：https://www.doc163.com]
2.3.1 VHDL语言 6
2.3.2Verilog HDL语言 6
2.3.3语言选择 6
2.4 设计工具比较与选择 6
2.4.1 Quartus II 6
2.4.2 ISE 7
2.4.3设计工具比较 7
2.4小结 7
第3章 虚拟示波器的高速信号采集系统设计 8
3.1信号采集原理 8
3.1.1采样 8
3.1.2量化 8
3.2模数转换模块 8
3.4虚拟示波器信号采集系统的设计 10
3.4.1系统总体原理图 10
3.4.2 ADC输出信号的幅度调节模块 11
3.4.3系统的时钟信号设置 13
3.4.4 正弦信号发生器 14
3.4.5顶层文件设计 15
3.5小结 16
第4章 虚拟示波器信号采集系统的实现与仿真 17
4.1 设计工具 17 [版权所有：http://DOC163.com]
4.1.1 Quartus II 17
4.1.2ModelSim 17
4.2虚拟示波器信号采集系统建模 17
4.2.1HDL设计 17
4.2.2虚拟示波器的信号采集系统的仿真 19
4.2.3 小结 22
第5章 结论 23
致 谢 25
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