基于FPGA的數(shù)據(jù)采集控制模塊設(shè)計(jì)

通過一個(gè)A／D轉(zhuǎn)換控制器產(chǎn)生對(duì)ADC0809的控制信號(hào)。啟動(dòng)ADC0809之后，隨即就會(huì)按照一定頻率進(jìn)行A／D轉(zhuǎn)換。同時(shí)通過一個(gè)數(shù)據(jù)鎖存信號(hào)將數(shù)據(jù)鎖存到A／D轉(zhuǎn)換控制模塊中。這個(gè)鎖存信號(hào)將作為RAM控制器寫輸入控制信號(hào)。當(dāng)RAM讀寫控制器的寫控制信號(hào)有效之后，將開啟RAM的寫使能有效信號(hào)，將采集到的數(shù)據(jù)寫入RAM的第600個(gè)地址單元中，然后RAM控制器將RAM中的數(shù)據(jù)向上移動(dòng)一位，移動(dòng)完之后，產(chǎn)生一個(gè)數(shù)據(jù)更新完畢信號(hào)，之后才通過內(nèi)部的一個(gè)控制信號(hào)，允許從RAM讀出數(shù)據(jù)。若RAM中讀數(shù)據(jù)使能，每當(dāng)VGA顯示控制器發(fā)出一個(gè)讀數(shù)據(jù)命令時(shí)，RAM讀寫控制器便開啟RAM的讀有效信號(hào)，讀出RAM中的數(shù)據(jù)，并且通過VGA控制器的時(shí)序控制和輸出信號(hào)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(zhuǎn)換成按鍵數(shù)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(shè)計(jì)
常見的彩色顯示器一般由陰極射線管(CRT)構(gòu)成，彩色是由紅、黃、藍(lán)(R，G，B)三基色組成的，用逐行掃描的方式解決圖像顯示。其引出線共含5個(gè)信號(hào)：R，G，B三基色信號(hào)；HS；行同步信號(hào)；VS；場(chǎng)同步信號(hào)。
對(duì)于VGA顯示器的這五個(gè)信號(hào)的時(shí)序驅(qū)動(dòng)要嚴(yán)格遵循“VGA工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)”，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(hào)，6個(gè)輸出信號(hào)。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(biāo)準(zhǔn)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(shù)據(jù)量，它接收從RAM讀出的數(shù)據(jù)。輸出信號(hào)READ用于控制RAM控制模塊開啟RAM的讀有效信號(hào)，只要READ有變化，那么將進(jìn)入讀數(shù)據(jù)狀態(tài)，由RD接收讀出來的數(shù)據(jù)。HS和VS分別是行同步信號(hào)和場(chǎng)同步信號(hào)，R，G，B為三條輸出的信號(hào)線。顯示波形是通過改變R，G，B這三條輸出信號(hào)的值來實(shí)現(xiàn)的。
每讀出一個(gè)數(shù)據(jù)，其實(shí)是對(duì)應(yīng)著一個(gè)像素點(diǎn)。由于這里所采集的電壓值范圍是0～5 V，對(duì)應(yīng)ADC0809轉(zhuǎn)換成的數(shù)據(jù)量是0x00～0xFF、，所以在設(shè)計(jì)時(shí)只要將RD接收的具體數(shù)值與顯示器中的某一行相對(duì)應(yīng)即可，具體實(shí)現(xiàn)用比較語句就可以實(shí)現(xiàn)行定位，同時(shí)列輔助寄存器LLV加1即可，這樣即可實(shí)現(xiàn)連續(xù)波形。這些點(diǎn)連接起來就是一個(gè)完整的波形，而其中行同步和場(chǎng)同步信號(hào)的產(chǎn)生則分別由內(nèi)部信號(hào)CC，LL根據(jù)已知的輸入時(shí)鐘，通過計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)的方式，達(dá)到工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求的頻率。
2．2 A／D轉(zhuǎn)換控制器的設(shè)計(jì)
在此設(shè)計(jì)中，是利用狀態(tài)機(jī)對(duì)A／D轉(zhuǎn)換進(jìn)行控制的。控制ADC0809采樣狀態(tài)圖，如圖2所示。