论文摘要
时间是物质存在和运动的基本属性之一。精密的时间作为科学研究、科学实验和工程技术诸方面的基本物理参量,为一切动力学系统和时序过程的测量和定量研究提供了必不可少的时基坐标。精密的时间不仅在原子核物理研究、粒子物理研究、地球动力学研究、相对论研究、脉冲星周期研究和人造卫星动力学测地等基础研究领域有重要的作用,而且在诸如航空航天、深空通讯、卫星发射及监控、地质测绘、导航通信、电力传输和科学计量等应用研究、国防和国民经济建设中也有普遍的应用,甚至己经深入到人们社会生活的方方面面,几乎无所不及。精密时间测量的基本手段是精密时间-数字转换电路。精密时间-数字转换电路有多种实现方法,本论文主要研究的是基于现场可编程逻辑器件（FPGA）,以高速串并转换芯片MAX3885为核心器件,来实现精密的时间-数字转换电路。FPGA中有着丰富的资源,目前己经有很多基于FPGA实现时间-数字转换电路的研究工作。本论文在调研了以前时间-数字转换电路工作的基础上,对用FPGA来实现高速时间-数字转换电路的研究进行了全面详细的介绍。另外,还详细介绍了对实现的时间-数字转换电路进行的测试,最后给出了实现的时间-数字转换电路的测试结果和分析。其论文主要内容如下:1、TDC技术研究与分析对时间-数字转换电路的应用领域、关键技术进行了研究分析,分析对比了几种时间-数字转换电路的实现方法,确定了本课题的研究方向。2、系统硬件设计对主要原器件进行了分析与选型,重点阐述了各单元电路模块的设计,并就PCB设计中的几个要点进行了说明。3、系统软件设计软件平台由FPGA硬件程序设计、USB控制程序设计和客户端用户界面的编写三个方面组成,详细叙述了TDC数据处理过程中的上升沿检测、数据积累和USB与PC机间的数据传输的程序流程。4、系统测试通过三种实用的对比测试方案,最终证明了本系统的正确性和准确性,很好的达到了设计目标,具有良好的社会效益和经济效益。