基于FPGA高速數(shù)據(jù)采集電化學(xué)阻抗儀的研制.pdf

1、近二十年來,隨著PC機和電子技術(shù)的快速發(fā)展,國內(nèi)電化學(xué)測試儀器取得到了較大進(jìn)步,但是從整體來看國內(nèi)電化學(xué)測試儀器與國外產(chǎn)品存在一定差距。因此,本文對微機化電化學(xué)測試方法進(jìn)行了研究,以FPGA、C8051f單片機及高速AD/DA轉(zhuǎn)換器、DDS信號發(fā)生器、頻率響應(yīng)分析器配合恒電位儀,設(shè)計一套包括正弦波輸出、高速數(shù)據(jù)采集、實時圖形顯示的電化學(xué)阻抗測試系統(tǒng)。
　　系統(tǒng)采用數(shù)字相關(guān)算法來測量電壓與電流信號的相位差和幅值,提高測試精度,通過雙

2、通道信號積分和自動去偏置電路,極大地提高信噪比。通過試驗發(fā)現(xiàn),所設(shè)計的儀器與國外同類型儀器的測量結(jié)果非常接近。
　　本文首先系統(tǒng)地介紹了國內(nèi)外電化學(xué)測量儀的研究狀況和己經(jīng)達(dá)到的技術(shù)水平,以及當(dāng)前廣泛使用的測量儀器中存在的問題。介紹了多種電化學(xué)阻抗測量的原理與實現(xiàn)方法,闡述了數(shù)字相關(guān)分析法的優(yōu)點及本設(shè)計采用數(shù)字相關(guān)分析法的依據(jù)。
　　其次根據(jù)數(shù)字相關(guān)分析法測量阻抗的特點和目前國內(nèi)電化學(xué)測量儀應(yīng)用的實際情況,提出了本課題設(shè)計的基

3、于FPGA電化學(xué)阻抗分析儀的整個框架結(jié)構(gòu)、要實現(xiàn)的功能、實現(xiàn)這些功能的硬件設(shè)計方案和軟件設(shè)計思想。
　　在硬件設(shè)計方面,采用了基于FPGA的硬件系統(tǒng)。設(shè)計上選用C8051f020單片機配合FPGA EP1C6,充分利用其強大的運算能力和片內(nèi)外資源并采用數(shù)字信號處理的方法,進(jìn)行信號的信噪分離和矢量分解,使該測量儀具有高速,寬量程,測量準(zhǔn)確的優(yōu)點。
　　在軟件設(shè)計方面,編寫了數(shù)據(jù)采集程序、數(shù)據(jù)處理和計算程序以及與外設(shè)接口程序。<