基于FPGA和ADS1115的多通道模拟信号测量电路设计开题报告

1. 研究目的与意义

处在现在这个无线通信技术发达的时代，人们可以随时操作手边的电子设备就可以实现对远程设备的控制，以及获取远程设备的信息，极大的方便了人们对于设备的控制以及信息的获取。因此无线传输技术成为了人们生活中不可缺少的一种技术。另外，人们对于信息变化的需求促使了数据采集与测量技术的发展。通过数据采集与测量，人们能够获得数据里面有效的参数，从而可以指导人们的工作和生活。所以相对应的对数据进行高精度采集与测量成为了一种非常重要的技术。

本设计采用zigbee无线传输技术进行无线数据的通信以及设备的控制。zigbee技术是基于ieee 802 15 4 的无线通信协议，它是一种短距离、低功耗协议、专用于小型设备如温度调节装置、照明控制等设备，其低功耗可以延长电池的使用寿命。zigbee是一种低使用成本，商业型的应用技术，其无线装置减少了传统电气工程的施工费用，并且解决可现场安装困难的问题，其采用数字技术，消除了传统无线技术的不可靠性以及其他技术问题。zigbee是一种短距离、低速率的无线通信技术，是当前面向无线传感器网络的技术标准，虽然存在多种无线网络技术与之竞争，但因其优越性在其中脱颖而出，主要特性有低速率，近距离，低功耗，低复杂度和低成本，目前适合应用在短距离无线网络通信方面。

zigbee协议栈由物理层、数据链路层、网络层、应用层组成。物理层负责基本的无线通信，由调制，传输，数据加密和数据接收构成。链路层提供设备之间单跳通信、可靠传输和通信安全。网络层主要提供通用的网络层功能（如拓扑结构的搭建和维护，寻址和安全路由）。应用层包括应用支持子层、zigbee设备对象和各种应用对象。

2. 研究内容和预期目标

本课题采用zigbee无线模块和高精度adc器件设计一具有无线控制的多通道数据采集电路，通过无线模块从上位机发出检测指令，下位机（节点模块）接收到指令后启动相应监测点的模拟电压的检测动作，检测结束后，能将相应的数字量转换为bcd码表示的模拟电压信息，并再有无线模块自动发送给上位机，上位机接收由lcd实时显示，从而组建一个无线传输的分布式模拟信号采集系统。具体研究内容包括：

1. 研究fpga硬件开发环境和软件开发环境，学习基于fpga的设计流程。

2. 学习使用verilog hdl语言，会编写可综合的verilog代码。

3. 研究的方法与步骤

1、文献分析法：通过对中国学术期刊网、万方数据资源系统等中文数据库及外文数据库的检索，收集有关资料，并对收集到的材料进行归纳分析，为论文作铺垫。

2、实证研究法：通过分析该设计需要用到的各种技术，各种仪器设备和硬件电路，来进行有步骤的电路设计。通过ad芯片的技术资料来搭建外围硬件电路把模拟信号转为数字信号输入到fgpa开发板中。进行veriloghdl语言的编程把数字信号转为模拟信号之后再led显示屏上显示出模拟信号的信息。

3、实现步骤：首先是要进行zigbee初始化参数的配置，能让zigbee无线传输模块能够正常的通信，接着是将zigbee的发送和接收两个模块与两块fpga开发板给连接起来。zigbee和fpga能够进行正常的信息传输。zigbee的指令能被fgpa开发板识别，数据采集模块采集模拟信号信息转为数字信息之后传到fpga开发板上，zigbee模块将数字信息传送到另一块fgpa开发板上，数字信息传到lcd显示模块之后，lcd显示模块将数字信息转为模拟信息显示在lcd屏幕上。

4. 参考文献

[1] 阎石.模拟电子技术基础[m].北京:清华大学出版社,1998.

[2] 阎石.数字电子技术基础[m].北京:清华大学出版社,1998.

[3] 候伯亨,顾新.verilog hdl硬件描述语言与数字逻辑电路设计[m].西安：西安电子科技大学，2006.

5. 计划与进度安排

第1-2周 查找、整理资料，撰写开题报告。

第3-4周 学习verilog hdl语言、zigbee模块、fpga的软硬件开发，学习quartusⅡ软件的用法等。

第5-6周 设计并论证整体硬件电路。