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本科生毕业设计（论文）任务书学生姓名：杨盛华 专业班级：电信0604班指导教师：王 虹 工作单位：武汉理工大学信息工程学院 设计(论文)题目:基于FPGA的高速信号采集与重建的研究与实现设计（论文）主要内容：1. AD采样前端模拟信号的处理；2. 通过过采样和欠采样算法对AD进行时序控制采样；3. 通过FPGA控制AD采样将数据读入FPGA内部存贮；4. 将采集的数据通过DA将信号还原。5. 将还原出来的模拟信号进行滤波处理。要求完成的主要任务:1 掌握编译工具Quartus软件，并能够熟练地运用该软件来进行程序的编译和烧写；2 完成中央控制单元的算法设计及驱动程序编写，并对实物进行调试成功；3 查阅不少于15篇的相关资料，其中英文文献不少于2篇，完成开题报告；4 阅读并翻译与课题相关的英文资料，不少于5000中文字符；5 完成毕业论文的撰写，不少于12000字。6 完成的设计图不少于12张必读参考资料：1 褚振勇, 翁木云. FPGA设计及应用西安：西安电子科技大学出版社，20022 (英) Peter Wilson著. FPGA设计实战.北京：人民邮电出版社，20093 杜慧敏, 李宥谋, 赵全良. 基于Verilog的FPGA设计基础.西安：西安电子科技大学出版社，2008.指导教师签名： 系主任签名： 院长签名（章）： 武汉理工大学本科生毕业设计（论文）开题报告1、目的及意义（含国内外的研究现状分析）1）设计目的数据采集系统是计算机与外部世界联系的桥梁，是获取信息的重要途径。数据采集技术是信息学科的重要组成部分，已广泛应用于国民经济和国防建设的各个领域，并且随着科学技术的发展，尤其是计算机技术的快速发展，数据采集技术将有着广阔的发展前景。数据采集技术的发展主要是算法的优化和更新，不同的算法可以在不同的环境下优化系统并提高系统的工作效率。数据采集技术的算法有很多，其中过采样和欠采样的技术在工程中应用十分普遍。例如，利用过采样技术在AD一定的情况下提高AD的采样精度和和信噪比，欠采样技术在图像处理，高频接收机等方面都有着广泛的应用。数据采集系统在早期就得到了十分广泛的应用，从早期的语音信号采集，到图像处理，到现在各种监测仪器，以及很多医疗器械等，数据采集系统在其中都是核心。在应用中，为了适应不同的环境，对数据的精度的要求，所采用的硬件，系统中采用的算法也不一样。其中过采样算法和欠采样算法在数据在即系统中应用的十分广泛。现在完成的系统主要是通过FPGA对AD进行时序控制，算法的选择也是由时序决定的，整个系统分两类，一个是采用过采样算法，一个是采用欠采样算法，前端的模拟信号的处理AD的采样，以及后端的DA模块和滤波都是一样的。本次课题主要设计的是数字采集系统的算法，利用FPGA的高速的处理能力，对信号的高速采集，利用模数，数模转换模块将信号进行采集并还原。最终的先好经过滤波器输出。2）设计意义算法的设计对软件开发人员来说是很重要的，数据采集的算法的设计对提高仪器设备的性能，系统的工作效率有着很大的影响，当前市场上的监测设备对数据采集的算法要求越来越高，因为要适应不同的环境，满足更高的要求，提升更好的指标。 采用ALTERA公司的飓风一代FPGA-EP1C6Q240C8作为系统的控制中心。 虽然使用不同的算法，但是不同点主要体现在软件上，硬件不用更换，降低了实验的成本，提高源程序的可移植性。 为了保证信号的稳定性，在AD采样前的模拟信号经过处理转入AD采样，为了保证最终还原的信号和输入信号一样，DA模块输出后端采用了滤波器滤波。此系统适用于音频信号的采集，高频信号的采集与还原，以及各种检测仪器，在环境监测中应用十分适合，成本也比较低。由于数据采集系统的应用十分的广泛，现在设计这个系统为以后的工作学习都有着很大的帮助，对以后的项目中的数据采集系统积累很多的经验。2、基本内容和技术方案1）由于本次课题是对硬件电路和软件算法进行设计，设计的主要功能如下：可以在前端信号进行幅值衰减至AD采样的信号幅值。选用8位AD模数转换模块对信号进行采集并存贮在FPGA内部。.中央控制模块对主要通过选择算法对AD和DA进行相应的时序控制，满足系统的要求。.可以选用8位的DA来进行数模转换的设计。为了保证信号的质量，可以在末端添加滤波器来对信号进行滤波。.为了让系统更加的人性化，可以添加键盘和LCD显示。2）具体技术方案.中心模块直接对AD和DA进行时序控制。.滤波器采用低通滤波器进行滤波。.键盘的操作可以用独立按键来实现。.对于频率较高的信号，前端采用采样保持电路来实现欠采样的算法的实现。.通过对各个模块的程序设计，采用元件例化在顶层原理图文件中调用。.通过系统 联调可以进一步提高系统的指标。3、进度安排第 1-2 周 ：收集与课题相关的教材，期刊，论文等，熟悉相关理论知识。确定方案，完成开题报告。第34周 ：初步完成控制模块的原理图，确定所选用的IC及元器件，并完成英文翻译。第56周 ：对各个子模块进行实物测试并修改原设计图。第712周 ：对整个模块进行焊接并调试完成。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 指导教师签名： 年 月 日