基于FPGA的數據采集控制模塊設計

通過(guò)一個(gè)A／D轉換控制器產(chǎn)生對ADC0809的控制信號。啟動(dòng)ADC0809之后，隨即就會(huì )按照一定頻率進(jìn)行A／D轉換。同時(shí)通過(guò)一個(gè)數據鎖存信號將數據鎖存到A／D轉換控制模塊中。這個(gè)鎖存信號將作為RAM控制器寫(xiě)輸入控制信號。當RAM讀寫(xiě)控制器的寫(xiě)控制信號有效之后，將開(kāi)啟RAM的寫(xiě)使能有效信號，將采集到的數據寫(xiě)入RAM的第600個(gè)地址單元中，然后RAM控制器將RAM中的數據向上移動(dòng)一位，移動(dòng)完之后，產(chǎn)生一個(gè)數據更新完畢信號，之后才通過(guò)內部的一個(gè)控制信號，允許從RAM讀出數據。若RAM中讀數據使能，每當VGA顯示控制器發(fā)出一個(gè)讀數據命令時(shí)，RAM讀寫(xiě)控制器便開(kāi)啟RAM的讀有效信號，讀出RAM中的數據，并且通過(guò)VGA控制器的時(shí)序控制和輸出信號進(jìn)行顯示。外部的按鍵部分共有8個(gè)，這8個(gè)按鍵控制ADC0809的8路通道的選擇。鍵盤(pán)控制器的功能就是掃描所按下按鍵的行和列值，并且合成鍵值。轉換成按鍵數值0～7，最終控制8個(gè)模擬輸入通道的選擇。
2．1 VGA顯示控制器的設計
常見(jiàn)的彩色顯示器一般由陰極射線(xiàn)管(CRT)構成，彩色是由紅、黃、藍(R，G，B)三基色組成的，用逐行掃描的方式解決圖像顯示。其引出線(xiàn)共含5個(gè)信號：R，G，B三基色信號；HS；行同步信號；VS；場(chǎng)同步信號。
對于VGA顯示器的這五個(gè)信號的時(shí)序驅動(dòng)要嚴格遵循“VGA工業(yè)標準”，即640×480×60模式，否則會(huì )損害VGA顯示器。在此，控制器共有2個(gè)輸入信號，6個(gè)輸出信號。CLK連接到外部的晶振上，其晶振頻率是50 MHz。由于VGA工業(yè)標準所要求的晶振頻率是25 MHz。因此，在此控制器中首先要將時(shí)鐘進(jìn)行二分頻。RD是一個(gè)8位的數據量，它接收從RAM讀出的數據。輸出信號READ用于控制RAM控制模塊開(kāi)啟RAM的讀有效信號，只要READ有變化，那么將進(jìn)入讀數據狀態(tài)，由RD接收讀出來(lái)的數據。HS和VS分別是行同步信號和場(chǎng)同步信號，R，G，B為三條輸出的信號線(xiàn)。顯示波形是通過(guò)改變R，G，B這三條輸出信號的值來(lái)實(shí)現的。
每讀出一個(gè)數據，其實(shí)是對應著(zhù)一個(gè)像素點(diǎn)。由于這里所采集的電壓值范圍是0～5 V，對應ADC0809轉換成的數據量是0x00～0xFF、，所以在設計時(shí)只要將RD接收的具體數值與顯示器中的某一行相對應即可，具體實(shí)現用比較語(yǔ)句就可以實(shí)現行定位，同時(shí)列輔助寄存器LLV加1即可，這樣即可實(shí)現連續波形。這些點(diǎn)連接起來(lái)就是一個(gè)完整的波形，而其中行同步和場(chǎng)同步信號的產(chǎn)生則分別由內部信號CC，LL根據已知的輸入時(shí)鐘，通過(guò)計數器計數的方式，達到工業(yè)標準要求的頻率。
2．2 A／D轉換控制器的設計
在此設計中，是利用狀態(tài)機對A／D轉換進(jìn)行控制的?？刂艫DC0809采樣狀態(tài)圖，如圖2所示。