第一篇：数字图书馆中大数据存储的应用研究论文
【摘要】大数据时代,数据的存储与快速存取成为图书馆管理工作中的重要问题。现代图书馆数字化的管理模式带来更大的资料数据容量，同时也为数字图书馆的存储功能提出了更高的要求。传统的数据存储和数据管理方式早已无法达到大数据存储的要求标准。数字图书馆中大数据存储问题还需要进一步的深入研究，并寻求顺应科技发展的全新的模式来应对大数据的存储难题。
【关键词】数字图书馆；大数据；存储；应用
图书馆、阅览室的数据存储系统与其他行业的存储系统有较大不同，主要表现在:①数据量庞大。一座大型图书馆每年的数据增量可达10TB以上;②存储周期长。图书馆数据需要较长的存储时间，甚至可达50年以上;③数据类型多样。现代图书具有影像、图像、文字、声音等数据，均需要存储;④高度的可靠性和安全性要求。作为一所信息化程度较高的图书馆，为了构建一个满足业务需要的高效数据存储系统，可以利用数据压缩、重复数据删除、自动精简配置、自动分层存储等现代数据存储技术，对大数据进行高效的存储和管理。
一、数字图书馆大数据存储容量不足的问题
现代图书馆是一个十分复杂的机构，完备的图书馆除了具有对借阅人员信息、图书还借与出人信息、图书设备信息等硬数据进行管理外，数据量最大最复杂的当属对图书资料本身的软数据管理以及现代电子图书资料的储存与管理，特别是大型图书馆或高校图书馆，门类齐全、借阅量大、内容及设备多样，更使得它所产生的数据结构复杂且数据增量大。
图书馆的数据量随时间线性增长，随着各种类型的数字化图书及设备越来越多，信息化程度的不断加强，对图书及读者管理规范程度的不断提高，以及读者对资源要求的不断加深，致使数据容量加速增长。
当前大型图书馆每年的数据增量大约为20~30TB,如此浩大的数据量，对于一个拥有100TB存储容量的图书馆一也只能满足3一5年的数据存储需要，因此需要采取有效的应对措施予以解决。
日前，许多高校图书馆的存储设备容量利用率不到50%，大有潜力可挖。在图书馆实际管理工作中，在缺乏技术的情况下，经常采取整理碎片的技术来提高存储空间利用率和数据查询效率，这对于一般性的小容量操作是可行的，但对于大型数据系统其耗费的时间是难以估计的。况且，碎片的整理并不能有效消除分配卷中未使用的空间，达不到精简配置的目的。
二、数字图书馆大数据存储容量不足的应对
措施日前许多图书馆采取的办法是由被购买了电子图书的商家作数据备份，这显然不是最有效的数据存储机制。为了大幅度提高数据存储效率，最有效的办法是采用数据压缩技术和重复数据删除技术。
1、利用压缩技术提高空间利用率
对于书籍等图书资料文件，其文件内和文件间存在大量的相似性关系，Delta压缩技术则可以对文件内和文件间的数据进行比较，删除文件内和文件间的冗余数据，达到数据压缩的日的，相似程度越高，压缩比越小。
2、利用消重技术提高空间利用率
图书馆数据在存储过程中往往有大量的备份数据，数据经过多次备份后，产生较多的数据重复，重复数据删除技术在备份过程中能够较好地消除重复数据，进而节约空间。对于重复数据备份，可以分为时间数据消重和空间数据消重。对于电子书籍等产生的数据一般属于自然数据，其主要特点是，数据的变化率较低、完备的数据备份、数据长期保存、数据内容可以感知等，因此，适合采用时间数据消重。因此，就本校图书馆的数据整理，大约每三个月进行一次。
图书馆数据量庞大，仅仅一所5000人规模学校的中型图书馆，其电子图书数据量就可达到15TB以上。因此，不能简单采用与中小备份类似的解决方案，由于存在大量的图形文件及影像文件等，其海量数据备份是一个非常耗时的过程，在热备份情况下，可能需要花费近一个月时间。最佳实践做法是，采用备份设施来拷贝数据并同时保证应用程序仍然可以让客户端使用。重要数据的备份可以使用有冗余级别配置的主机或硬盘RAID。两个独立硬件控制的RAID阵列的软件镜像可以用来备份其关键数据。这种技术可以保证当某个磁盘或阵列发生故障时整个系统仍然可以使用，任何网络组件的故障，如网卡、视频设备、IDE控制器、电源等可以容易地替换而不影响运行。最经济且非常有效的数据备份方案可以采取冗余技术RAID4,即若干个数据盘带一个冗余盘，在这些盘中的相应块内，存储的相应位的1的个数必须是偶数个。当某一个数据盘发生故障而更换了新盘后，只要按照偶数个1的原则就可以将损坏了的数据恢复到新盘中。
在实际操作中，可以有多种备份方案，通常采用停机备份:正常关闭待操作数据，进行数据的冷备份。备份所有数据文件、控制文件、日志文件和参数文件，把冷备份拷贝到新存储设备上，然后新建一个同名实例，最后再把备份数据文件重新打开即可。
3、提高存储空间的利用率
对于某项应用，传统空间分配方案采用完全供给，以确保该应用拥有足够的增长空间，这势必造成大量的存储空间闲置，在空间浪费的同时也造成了能源损失。采用自动精简配置是一种较新的存储空间管理技术。利用自动精简配置技术，能够帮助用户在不降低性能的情况下，大幅度提高存储空间利用效率，能使用户实现接近100%的存储空间利用率，因为数据需要多少空间系统则按需要进行分配，基本不产生多余的空间。自动精简配置技术的一个明显的优势在于可自动扩展分配卷，无须手动扩展，而且当需求变化时，无需更改存储容量设置;通过虚拟化技术集成存储，减少超量配置，降低总功耗。这也是解决机房耗能问题的很有效的方法。
三、总结
总的来说，对于数字图书馆大数据的存储和管理都十分关键，有效地存储和管理大数据是现代图书馆信息化管理的必要基础，良好的数据管理技术能够为图书馆管理工作的顺利开展提供保障。所以，加强大数据存储工作的管理，是未来数字图书馆发展的重要保证。
参考文献
[1]彭磊.建立SAN(存储局域网)——高校图书馆数据存
第二篇：《数字图书馆论坛》论文授权书
《数字图书馆论坛》论文授权书
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第三篇：数字图书馆
高等职业院校数字图书馆建设
张林龙
[ 摘 要] 本文阐述了数字图书馆的概念和特征, 分析了高等职业院校图书馆的现状和出路, 数字图书馆的最终目标, 高等职业院校数字图书馆建设项目完成后应达到的效果, 数字图书馆的建设途径, 软件的选择。
[ 关键词] 院校图书馆;学校图书馆;电子图书馆;数字图书馆;虚拟图书馆;图书馆建设;图书馆
一、引言
当今时代已进入信息时代, 因特网的触角已延伸到世界各个角落, 数字化文献以其贮存空间小、能快速地进行远程传递、检索十分快捷等优点, 发展迅猛。随着数字化文献大量进入图书馆, 图书馆向数字化发展必然成为当代图书馆发展的方向。为满足高等职业院校师生能在信息时代快速、准确地获取信息, 推动高等职业院校的教学、科研向更高层次发展, 同时也使高等职业院校图书馆成为整个数字化社会的有效组成部分, 高等职业院校图书馆必须进行数字图书馆建设。我们应认清数字化图书馆建设的紧迫性。之所以把数字图书馆建设作为我国高等职业院校图书馆工作的紧迫任务, 是因为高校数字图书馆建设适应了知识经济时代下高校图书馆发展的客观需求, 具体来说: 它是我国高校图书馆迎接知识经济下信息技术革命挑战的需要;它是我国高校图书馆缩小与国外数字图书馆发展水平差距的需要;它是建设 中国数字图书馆工程!的需要。
二、数字图书馆的概念和特征
(一)数字图书馆的概念
数字化革命和因特网的大发展, 带来了经济、贸易、信息传播的全球化, 深刻影响着社会的各个层面。巨量信息涌入因特网, 使其信息极为丰富, 也使信息查询、检索十分困难, 尤其是对于上网漫游的新手更是如此。这主要是由于因特网上的信息资源很大程度上处于混乱的无政府状态, 大大影响了信息利用的效率。这一重大的弊端, 清楚地表明了在因特网这种全球信息服务网络中, 急需一个管理信息资源的新模式, 所有上网的资源必须按照这个模式统一管理。这就是提出数字图书馆的主要背景。
数字图书馆建设是以统一的标准和规范为基础, 以数字化的各种信息为底层, 以分布式海量资源库群为支撑, 以智能检索技术为手段, 以电子商务为管理方式, 以宽带高速网络为传输通道, 将丰富多彩的多媒体信息传递到千家万户。它涉及数字信息资源的生产、加工、存储、检索、传递、保护、利用、归档、剔除等全过程。它不是个别图书馆所能完成的任务, 需要全国范围的图书馆、博物馆、美术馆、档案馆和情报信息提供单位等携手共同完成。
目前, 数字图书馆正处于发展之中, 国内外对数字图书馆还没有一个明确、完整的定义。但一般认为, 数字图书馆(Digital library)是采用现代高新技术所支持的数字信息资源系统, 是下一代因特网网上信息资源的管理模式, 它将从根本上改变目前因特网上信息分散不便使用的现状。
数字图书馆的概念是组织数字化信息及其技术进入图书馆并提供有效服务。数字图书馆的前期,也称为电子图书馆(Electronic library), 它包含有一些电子模拟信息和资料。90 年代以来, 随着计算机、通讯和网络技术、高密度存储技术以及多媒体技术的发展, 特别是1995 年初, IBM 公司推出全球数字图书馆计划, 美国数字图书馆学会成立, 许多学者开始普遍使用数字图书馆一词。从另一层意义上讲, 数字图书馆又称为虚拟的图书馆(Virtual library), 即在本地图书馆以外, 还有很多图书馆可被联机地访问,用户访问它
们就像访问本地图书馆一样。它也称为网上图书馆, 可供网上查询和互访。许多电子信息中心、电子杂志中心等也将成为数字图书馆的重要成员。
(二)数字图书馆应具有以下特征
1.数字图书馆是一个由网络连接的 互连空间!或 信息空间!而不是传统图书馆所定义的一个物理“场所”。
2.数字图书馆的文献信息资源是以多种媒体、多种语言为特征的。为了适应不同国家、不同地区、不同文化背景和不同语言的读者的需要, 数字图书馆兼有多种语言转换和编译的能力, 以帮助读者从任何国家、地区获得任何语言形式的文献资源。
3.数字图书馆具有智能化、基于全文的检索技术。读者可以用自然语言, 通过人机交互利用人工智能中学习和自适应算法以及模糊集合理论中的模糊推理, 在异构的分布式数据库中查询和检索信息, 获得一致性的(连贯的)文献资源。
4.数字图书馆具备强大的信息和知识收集、传播和发布的功能。这使得图书馆从传统以图书借阅为主的单功能服务向以信息和知识检索、收集、传播发布为主的多功能服务转变;从“被动式”服务转向“主动式”服务。
三、高等职业院校图书馆的现状和出路
(一)缺乏高素质专业技术人员;应引进复合型人才，加强针对性培训长期吃“皇粮”而自身“造血”功能不强的图书馆陷入了经费短缺的困境，因此，人才外流、服务缺乏活力的问题也相伴而生。多年来, 图书馆需要的人进不来, 无用的人出不去, 一些图书馆成了老弱病残或犯错误人员的收容所, 因此就流行着这样一句顺口溜“图书馆是个筐, 什么人都能装”。某图书馆分来的50名图书馆专业大学生，不到半年只剩了10 人。在图书馆领域, 通向信息社会的障碍之一就是缺少训练有素的信息专业人员。
由于多种因素的共同作用, 我国大多数高等职业院校图书馆在进行自动化建设时都面临现有管理人员或技术人员某方面专业知识生疏问题。除了通过自学、培训等途径解决此类问题之外, 建议文化部和有条件的省文化厅组建专家顾问组, 向各馆提供所需的有偿咨询服务。此项工作, 可纳入协作网建设之中。
根据21 世纪信息化社会的发展和上海地区经济建设的需要, 建立适应国际经济一体化和世界科技高速发展需要的图情专业人才培训基地, 利用现代化的教育培训手段, 建立开放的交互式电化教育网站, 以实行多渠道、多层次、多类型的方法, 培养图情专业人才, 提高图书情报队伍素质。文献资源共建共享协作网依托上海图书馆上海科技情报研究所的教育培训中心, 与协作网内的高校系统合作, 由其优质师资授课, 全面开展职工的继续教育培训工作。在我国, 图书馆的信息服务工作起步较晚, 图书馆业务人员整体水平不高, 缺少经过深加工的信息产品, 信息服务整体水平很低。一个现代化图书馆非常重要的标志是其服务能力, 图书馆有各种层次的服务: 书刊保障级和书目级服务;读者辅导级服务;专题文献检索级服务;专题文献咨询和分析级服务;学科发展分析级服务。这里前二项是必须保障的基础性服务, 后三项是代表服务水平的提高性服务。高校图书馆应该在确保基础性服务的前提下发展提高性服务。随着现代信息技术的发展, 图书馆必须要有一批掌握现代信息技术、同时掌握利用现代信息资源和书本式参考工具, 并且有良好的与学校发展方向相适应的专业背景的高素质的工作人员来从事提高性的服务工作。要从事提高性服务工作, 仅仅具有文献的专业背景是不够的, 还必须加大力度补充相关的专业知识, 今后图书馆的人员配置应该考虑是综合化, 由文献情报专业背景、现代信息技术专业和各相关学科专业背景的复合型人才组成, 形成各部分人员的知识融合, 加强在职的针对性培训, 造就一批能与现代化图书馆建设相适应的图书馆馆员, 从而提高现代化高校图书馆的信息服务能力。
(二)经费短缺、设施落后;加大技术与资金的投入, 开源节流, 开展有偿服务, 选用因特网上的免费资源
当前, 由于书价的上涨以及投资的不足, 使图书馆购书经费日渐拮据, 不得不忍痛舍弃许多高价值的书刊, 动摇了图书馆的物质基础。文化部图书司公布的统计数据表明: 全国平均每馆年购书经费为4万元, 占图书馆总数85%的县级馆只有8000 元, 全国有1200 个图书馆年购书经费在5000 元以下, 有341所图书馆一年也进不了一本图书。辽宁省县级的10 所图书馆购书费分摊到全县人均不足一分钱。
高等职业院校图书馆同样也面临经费短缺问题, 应加大技术与资金的投入。从图书馆年经费的额度看, 图书馆坐等国家拨款的大幅度增加是不现实的。不过, 可通过多种渠道获得资金或争取无偿赠书, 或得到企业资助的做法, 还可以开展多种特殊专项信息服务, 如商业信息服务、环境信息服务和科学技术服务等。不少高等职业院校图书馆目前还完全是手工操作, 既无硬件又无软件, 十分困难。从国内情况看, 由于购书经费紧缺, 选用因特网上的免费资源来补充我们的馆藏显得尤为重要。
四、数字图书馆的最终目标
我们认为高等职业院校图书馆之所以要进行自动化建设主要是为了满足两个群体的需要: 第一, 满足全校师生(特别是教学科研人员)更有效利用图书馆所藏文献资源, 并通过电子通道更加方便、及时、全面、准确地检索、获取电子信息的需要;第二, 满足馆内工作人员更加方便、有效地进行业务管理、电子信息资源建设和业务交流的需要。全国性的数字图书馆必须达到的最终目标, 以全国图书馆相互合作为基础的机构, 达到两个方面的资源共享: A、图书馆业务工作共享: 包括联机编目、馆藏资源、数据库建设;B、面向最终用户, 实现信息获取一体化服务: 共分为三个层次, 第一层次对用户提出的问题进行相关文献的检索, 可提供二次文献数据库;第二层次是查找文献所在地, 提供本地区、本省、甚至全国馆藏情况;第三层次是提供一次文献, 提供的方式可以是合作机构随时更新的联机全文库, 或者电子期刊等,也可以是通过合作机构的馆际互借, 最终保证用户能取到所需的文献。
五、高等职业院校数字图书馆建设项目完成后达到如下效果
(一)高等职业院校师生能方便地查询和获取本馆馆藏的数字化文献(包括文字的、图像的和声音的), 并能利用所有存在于因特网上的数字化文献, 比如能查询美国国会图书馆的目录;能利用北京大学图书馆的光盘文献(目前教育部正在实施的CALIS 计划, 计划在全国高校范围内建立大量文献数据库)。这将大大提高高等职业院校师生获取信息的条件和能力。
(二)使用了新一代图书馆软件以后, 实现多校区联网服务(指有多校区的学校), 并能进一步提高高等职业院校图书馆自动化管理水平, 能和其他有关图书馆进行联机编目、馆际互相传递文献、电子咨询业务等。
(三)能逐渐把高等职业院校图书馆有特色的馆藏文献转换成数字化文献, 上网供读者利用。
六、数字图书馆的建设途径
比起发达国家, 我国数字图书馆建设起步较晚, 从规模和水平上存在很大差距。在中国建设数字图书馆应根据中国国情, 具有中国的特色。根据对数字图书馆三大要素的处理侧重不同, 可以将数字图书馆建设途径分为以下三类:A.数字化支持技术优先途径: 先进行网络建设和计算机配置, 在技术准备充足之后再利用各种数字资源开展数字化服务。这种途径可以形象地称为 先上网, 再建设!。我们认为技术经费充足的大型图书馆可以选此途径;B.数字化资源优先途径: 数字化支持技术需要较大投资, 如无大额资金投入, 则可先用少量资金逐步购置数字化资源, 待资源形成一定规模后必然要求采用支持技术提供相应服务。这一途径可以形象地称为 先找米, 再做饭!。我们认为适合中型图书馆采用, 也适合高等职业院校图书馆采用;C.数字化服务优先途径: 对既无资金进行数字化支持技术建设、又无资
金购置数字化资源的小型图书馆, 可以考虑利用邻近大中型图书馆的技术和资源条件, 先开展“代理”性质的数字化服务, 待需求形成市场规模后再按市场机制进行建设。这一途径可以形象地称为“先上马, 再备鞍!”。我们认为适合小型图书馆采用。
当然, 以上途径的区分只是相对而言, 在一个实际的具体图书馆内, 完全可以根据实际情况采用各种途径同时推进。尤其是对于中小型图书馆, 各种经费都较紧张, 就应当灵活地采用有关途径。有的途径是理论上可行而实际上难行, 真正实用时就应该进行适当变通。
七、软件的选择
随着传统图书馆形态逐渐向数字化图书馆形态发展, 原来的图书馆自动化集成管理系统就面临着如何与图书馆网络化、数字化衔接的问题, 因此数字化图书馆需要新一代的图书馆自动化集成管理系统。这种新一代的系统要达到这样一些要求:
(1)在网络环境下, 系统的集成化内容, 不仅仅是以往图书馆应用功能的集成, 而应发展为根据系统承担的不同作业任务的多服务性集成。一般情况下, 包括以下几种服务集成: Web 服务;数据库检索引擎;Z39.50 服务;专用数据库传送及转换服务;不同字符集代码转换服务;可处理并发多进程应用程序。总之, 需要高度集成化, 要文档集成、数据集成、服务功能集成, 并形成模块化结构, 以便于系统维护。
(2)一个集成化系统面对当前的网络环境及资源服务环境, 一般要求它有多个开放性的对外接口,如: 面对用户查询的浏览器接口;面对系统间查询的Z39.50 接口;面对商业化光盘载体信息库的查询及数据传递转换接口;面对网络可联机获取的信息资源的访问与权限控制器接口等。
(3)在系统功能性要求方面, 除强调系统在本地局域网环境下, 涵盖图书馆基本业务流程及一些辅助性功能, 诸如统计、自我维护、日志、数据恢复外, 还要为用户提供更多的自我需求设计的功能, 主要包括: 界面设计、图书馆自我管理方案设计、检索策略设计等。而更重要的是: 采用因特网网络环境下的获取资源、共享资源的各种先进新兴技术、标准和协议, 实现在因特网上的馆际公共检索、联机订购编目、馆际互借、网上信息资源咨询和检索服务、电子书刊文献采购和信息发布、联机编目上、下载及计费管理等;能跨越地理位置的限制, 与因特网接轨, 能与多种LAN 和WAN 兼容, 允许因特网用户访问本馆的OPAC, 提供存取其他图书馆信息的入口, 用户通过局域网或因特网访问远端数据库信息, 并可将查询结果重新格式化, 下载到本地硬盘或软盘上;多语种选择;多媒体技术的应用, 如建立MARC 记录和多媒体信息的关联, 通过联机目录查询得到多媒体信息等等。
(4)要有可靠的安全性, 使用网络安全防火墙技术和加密技术, 满足网络通讯安全的需要。显而易见, 基于微机局域网纯文字类型的文献信息系统和图书馆自动化集成系统, 在数字图书馆时代已经不能适应了, 需要使用Internet/ Intranet 网络技术、面向对象技术和多媒体技术, 以及由面向对象技术、网络技术、高速宽带数字通讯技术有机结合而形成的分布式对象技术来对他们进行改造, 例如, 用浏览器/Web服务器结构(B/ S)来取代客户机/ 服务器(C/ S)结构。
目前, 我国自制的系统软件从总体来说, 离数字图书馆的要求还有很大差距, 但到了90 年代末期,若干个新一代图书馆自动化集成管理系统的问世, 显示了我国完全有研制符合数字图书馆要求的自动化集成管理系统的能力。1998 年7 月, 在教育部办学条件司和有关单位联合举办的“图书馆计算机管理系统暨展览会”上, 北京大学研制的“NLIS”系统, 北京邮电大学研制的“MELINETS”系统, 南京大学主持开发的“汇文”图书馆管理系统, 深圳图书馆研制的 “ILAS-Ⅱ”系统, 还有台湾Artis 公司推出的“亚堤斯图书馆管理系统”、“康威”系统和传技公司推出的“TOTALS-Ⅱ”系统等都使用了国际上90 年代中期的最新技术, 采用了客户机/ 服务器(C/ S)模式、Web 技术、Z39.50 通讯协议等, 使这些系统更适合于网络环境下图书馆管理。
考虑系统配置要根据馆藏多少、存储内容(如是否要多媒体)、读者数量与需求、运行环境、发展目标、当前经费等因素。从长远来看, 为了保证网络正常运行, 真正实现多校区联网服务, 且保证该软件5年内不落后, 建议选用好一点的软件, 服务器端采用UNIX平台, 业界认为UNIX平台相对Windows NT 来说更为稳定、安全性高, 病毒攻击少, 硬件配置也适当高一点, 这样可保证有较快的运行速度, 否则随着数据库的数量不断增多, 运行速度将会大大降低。
八、结束语
当然, 高等职业院校数字图书馆建设还涉及到许多更深层次的问题, 如数字图书馆的软件开发, 数字信息资源的建设、组织与检索, 网络安全与维护等。通过近几年的工作, 国内的数字图书馆研究与开发已取得一定的进展, 但与国际先进水平相比差距仍很大。我们必须认清形势, 抓住机遇, 迎头赶上, 加速建设我国的数字图书馆, 改变因特网上中文信息极度匮乏的状况, 通过网络向全球宏扬我国悠久的历史和灿烂的文化, 展现改革开放以来的巨大成就, 使数字图书馆在我国两个文明的建设中发挥应有的作用。
第四篇：数字图书馆
数字图书馆 http:// 海纳百川数字图书馆： http://hnbc.hpe.sh.cn/01/01A/01.htm 东北财经大学经济学及管理学网站学术书斋：
http://time.dufe.edu.cn/xsshuku/xshshuku1.htm 强烈推荐其中的经济学讲义和 教材
三思科学网： http://www.xiexiebang.com/ 中国农村村民自治网： http://www.xiexiebang.com http://www.xiexiebang.com/ 中国公共管理： http://www.xiexiebang.com/ 公共政策分析： http://www.xiexiebang.com/ 哲学网： http://www.xiexiebang.com/
第五篇：简易数字存储示波器设计
合肥工业大学 课程设计实验报告
题目：简易数字存储示波器设计 学院： 专业： 姓名： 学号： 指导老师：
目录
一、概述---------------第二页
1.课程设计题目及要求---------------
2.课程设计目的-----------------------
3．背景介绍-------------------------
二、设计方案与电路实现第四页
1.工作原理----------------------------
2.利用Quartus软件，编写.v文件-------
3.modelsim及Quartus软件仿真，描述电路性能的波形等参数
4.模拟仿真、结论------------------
三、心得体会--------第九页
四、参考文献--------------第九页
一、概述
（1）课程设计的题目及要求
1.课程设计的题目：简易数字存储示波器设计.2.课程设计的要求：
a.利用 FPGA 实现数字存储示波器.b.由 FPGA 控制 ADC 对一路模拟信号采样, 采样数据暂存于 RAM 中.c.由 FPGA 将 RAM 中的数据读出, 并控制 DAC 输出给示波器显示.d.由一个按键模拟触发信号.e.选用 GW48-PK2 系统, 编写程序在 FPGA 上实现并加以验证.（2）课程设计目的
1．通过本次课程设计掌握Quartusm及modelsim软件的运用 2．掌握数字信号处理的原理方法与实现的过程
3.通过本次课程设计学习解决问题的思路与方法，学习查找资料和运用所学知识解决实际问题的能力 4.学习与别人沟通和合作的能力 5.学会独立思考
（3）背景介绍
数字存储示波器有别于一般的模拟示波器，它是将采集到的模拟电压信号转换为数字信号，由内部微机进行分析、处理、存储、显示或打印等操作。这类示波器通常具有程控和遥控能力，通过GPIB接口还可将数据传输到计算机等外部设备进行分析处理。
数字存储示波器的基本原理如图所示，其工作过程一般分为存储和显示两个阶段。在存储阶段，首先对被测模拟信号进行采样和量化，经 A/D转换器转换成数字信号后，依次存入RAM中，当采样频率足够高时，就可以实现信号的不失真存储。当需要观察这些信息时，只要以合适的频率把这些信息从存储器RAM中按原顺序取出，经D/A转换和LPE滤波后送至示波器就可以观察的还原后的波形。
普通模拟示波器 CRT 上的 P31 荧光物质的余辉时间小于 1ms。在有些情况下，使用 P7 荧光物质的 CRT 能给出大约 300ms 的余辉时间。只要有信号照射荧光物质，CRT 就将不断显示信号波形。而当信号去掉以后使用 P31 材料的 CRT 上的扫迹迅速变暗，而使用 P7 材料的 CRT 上的扫迹停留时间稍长一些。
那么，如果信号在一秒钟内只有几次，或者信号的周期仅为数秒，甚至信号只猝发一次，那又将会怎么样呢？在这种情况下，使用我们上面介绍过的模拟示波器几乎乃至于完全不能观察到这些信号。
所谓数字存储就是在示波器中以数字编码的形式来贮存信号。当信号进入数字存储示波器，或称 DSO 以后，在信号到达CRT 的偏转电路之前（图1），示波器将按一定的时间间隔对信号电压进行采样。然后用一个模/数变换器（ADC）对这些采样值进行变换从而生成代表每一个采样电压的二进制字。这个过程称为数字化。
获得的二进制数值贮存在存储器中。对输入信号进行采样的速率称为采样速率。采样速率由采样时钟控制。对于一般使用情况来说，采样速率的范围从每秒 20 兆次（20MS/s）到 200MS/s。存储器中贮存的数据用来在示波器的屏幕上重建信号波形。所以，在DSO中的输入信号接头和示波器 CRT 之间的电路不只是仅有模拟电路。输入信号的波形在 CRT 上获得显示之前先要存贮到存储器中，我们在示波器屏幕上看到的波形总是由所采集到数据重建的波形，而不是输入连接端上所加信号的直接波形显示。
二、设计方案与电路实现
1.工作原理
数字存储示波器与模拟示波器不同在于信号进入示波器后立刻通过高速A/D转换器将模拟信号前端快速采样，存储其数字化信号。并利用数字信号处理技术对所存储的数据进行实时快速处理，得到信号的波形及其参数，并由示波器显示，从而实现模拟示波器功能，而且测量精度高。还可存储信号，因而，数字存储示波器可以存储和调用显示特定时刻信号。
计数器模块采用和A/D同步时钟，通过写使能wren控制A/D采样，当wren=1时，处于与采样允许阶段，每一个时钟周期A/D采集一次数据，每经过一个采样周期地址计数器加一，产生一次地址锁存，并把数据锁存到RAM中。
2.A/D结构 ①内含S/H；
②为半闪烁结构（flash)，两个4bit并行A/D组合为8 bit，转换速率20 Ms/s； ③输入信号 +（0– 2）V； ④基准电压 + 2V 等等 TLC5510内部电路结构
3.利用quartus软件，编写.v文件（1）顶层模块
module reserve(clk, key1, trag, adin, dout);
input[7:0] adin;input clk,key1;
output[9:0] trag;output[9:0] dout;
wire[9:0] trag;wire[9:0] dout;wire[9:0] Q1;wire[7:0] md;wire[7:0] din;
reg[9:0] t;
assign dout={md[7:0],2'b00};assign trag=Q1;
count count(.q1(Q1),.clock(clk));ad ad(.ADIN(adin),.DIN(din),.CLK(clk));
dpram dpram(.data(din),.wren(key1),.q(md),.address(Q1),.inclock(clk));endmodule
（2）计数器模块
module count(clock,q1);input clock； output[9:0] q1;
reg[9:0] t;
always @(posedge clock)begin t<=t+1;end
assign q1=t;endmodule
（3）A/D模块
module ad(ADIN,CLK,DIN);input CLK;input[7:0] ADIN;output[7:0] DIN;
reg[7:0] m;
always@(posedge CLK)begin m<=ADIN;end
assign DIN=m;endmodule
描述电路
4.实验结论
经过在modelsim上仿真得到的波形满足预先设计的功能，在quartus上编译的结果也是正确的。
三．心得体会
这次的实验让我收获颇多，因为这次的课程设计需要用到单片机的知识,verilog的知识，还用到了数字集成电路的知识，是我对于本专业的认识有了更深的了解，也是我明白了现在市面上的电子产品大体的设计步骤。不但如此，我还通过这次试验掌握了示波器的使用方法，协调了知识综合应用的能力。这次试验中还用到了数模模数芯片，让我对其产生好奇，因为这就相当于电子世界里面的人类的听觉。并且通过这次实验还对于quartus和modelsim软件仿真有了一些认识，知道了编程序不要怕从哪里下手，一定要多练，写的多了，自然而然就会了，这次实验让我对于vrilog语言结构有更多了认识，并且我也熟悉了老师们经常在课堂上说的FPGA，而且还锻炼和组员们的协调能力，合作能力，受益匪浅。
四．参考文献
《EDA技术实用教程---VHDL》潘松、黄继业编著；
《Verilog HDL高级数字设计》出版社: 电子工业出版社;第1版(2010年4月1日；
《Verilog数字系统设计教程》夏宇闻；
《数字信号处理的FPGA实现》（第2版）刘凌译；
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