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(lái),隨著PC機(jī)和電子技術(shù)的快速發(fā)展,國(guó)內(nèi)電化學(xué)測(cè)試儀器取得到了較大進(jìn)步,但是從整體來(lái)看國(guó)內(nèi)電化學(xué)測(cè)試儀器與國(guó)外產(chǎn)品存在一定差距。因此,本文對(duì)微機(jī)化電化學(xué)測(cè)試方法進(jìn)行了研究,以FPGA、C8051f單片機(jī)及高速AD/DA轉(zhuǎn)換器、DDS信號(hào)發(fā)生器、頻率響應(yīng)分析器配合恒電位儀,設(shè)計(jì)一套包括正弦波輸出、高速數(shù)據(jù)采集、實(shí)時(shí)圖形顯示的電化學(xué)阻抗測(cè)試系統(tǒng)。
　　系統(tǒng)采用數(shù)字相關(guān)算法來(lái)測(cè)量電壓與電流信號(hào)的相位差和幅值,提高測(cè)試精度,通過雙

2、通道信號(hào)積分和自動(dòng)去偏置電路,極大地提高信噪比。通過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),所設(shè)計(jì)的儀器與國(guó)外同類型儀器的測(cè)量結(jié)果非常接近。
　　本文首先系統(tǒng)地介紹了國(guó)內(nèi)外電化學(xué)測(cè)量?jī)x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(cè)量?jī)x器中存在的問題。介紹了多種電化學(xué)阻抗測(cè)量的原理與實(shí)現(xiàn)方法,闡述了數(shù)字相關(guān)分析法的優(yōu)點(diǎn)及本設(shè)計(jì)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(cè)量阻抗的特點(diǎn)和目前國(guó)內(nèi)電化學(xué)測(cè)量?jī)x應(yīng)用的實(shí)際情況,提出了本課題設(shè)計(jì)的基

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