CPLD与ISA总线结合的数据采集系统设计与实现

"本文介绍了一种基于CPLD和ISA总线的数据采集系统设计，主要应用于工业测量和控制系统。系统采用CPLD作为核心控制器，通过ISA总线与计算机进行指令和数据交换，实现了对12位串行模数转换器ADS7816的有效控制。文中详细阐述了系统设计方案，并提供了仿真波形和测试结果，强调了CPLD在高集成度、低成本和高稳定性方面的优势。" 基于CPLD和ISA总线的数据采集系统设计是一种常见的工业自动化和控制领域的解决方案。CPLD（复杂可编程逻辑器件）在该系统中扮演着关键角色，其特点是高集成度，小体积，低成本，低功耗，以及出色的稳定性。这些特性使得CPLD成为构建数据采集系统时的理想选择。 数据采集系统是连接现场模拟信号源与上位机的关键环节，负责实时捕获并处理来自测量环境的连续变化信号，确保数据的真实性和无失真传输。在本设计中，系统采用了12位串行模数转换器ADS7816，该器件能将模拟信号转化为数字信号，便于计算机处理。通过VHDL编程，CPLD能够精确控制ADS7816的工作，实现高效的数据转换。 ISA总线作为系统与计算机之间通信的桥梁，具有16位I/O操作能力，允许直接读写I/O，简化了驱动程序和应用程序的复杂性。尽管现代系统更倾向于使用PCI或USB等高速接口，但ISA总线的兼容性和简单性使其在某些应用中仍具吸引力。在本文提出的系统设计中，ISA总线接口电路是实现数据传输的关键组成部分。 系统硬件设计包括CPLD逻辑控制电路、8254定时器电路和A/D转换电路。XC9572作为CPLD，其丰富的资源用于处理ISA总线上的地址、控制和数据信号，以及处理来自A/D转换的数据。定时器电路可能用于同步和控制采样速率，确保数据采集的准确性和实时性。整个系统的设计和仿真验证了其功能，测试结果进一步证明了设计的可行性。 这种基于CPLD和ISA总线的数据采集系统为工业控制提供了一个经济且高效的解决方案，利用了CPLD的灵活性和ISA总线的兼容性，能够满足各种测控需求。随着技术的进步，这类设计可能会结合更多现代接口技术，以适应更高的数据传输速率和更复杂的系统集成。