徐璐

【摘要】 本文針對(duì)單片機(jī)及CPLD的數(shù)字存儲(chǔ)示波器進(jìn)行了研究，以89C52單機(jī)片為例，其核心為CPLD，該數(shù)字存儲(chǔ)示波器在實(shí)際進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，采用了模塊化設(shè)計(jì)法，并融入了多種EDA工具，為進(jìn)一步提升設(shè)計(jì)效率并完善數(shù)字存儲(chǔ)示波器的功能奠定了基礎(chǔ)。

【關(guān)鍵詞】 單機(jī) CPLD 數(shù)字存儲(chǔ)示波器 研究

前言：

在信息化時(shí)代背景下，數(shù)字存儲(chǔ)方式的誕生，能夠借助示波器的運(yùn)用，實(shí)現(xiàn)對(duì)信息的數(shù)字化存儲(chǔ)，在此過程中，借助A/D變換器的使用，信號(hào)以波形輸入后經(jīng)由此轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)并存儲(chǔ)于RAM中。在使用這一數(shù)據(jù)信息時(shí)，這可從RAM中調(diào)出，然后經(jīng)過D/A轉(zhuǎn)換為信號(hào)模擬量，進(jìn)而呈現(xiàn)于計(jì)算機(jī)顯示器上。而基于數(shù)字存儲(chǔ)示波器下，在信號(hào)處理與顯示兩種功能是分開設(shè)置的，在實(shí)際進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，則借助了單機(jī)片與可編程器件的運(yùn)用，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)處理與控制核心的搭建，在此基礎(chǔ)上以完善功能模塊的組件來實(shí)現(xiàn)這一系統(tǒng)的打造。

一、通道輸入信號(hào)調(diào)理電路與雙限窗口比較器

基于輸入信號(hào)下，相應(yīng)的動(dòng)態(tài)范圍大，因此，在實(shí)際進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，這一如下方法落實(shí)：先衰減后放大的電路結(jié)構(gòu)，在電路的前級(jí)，采用的是八位雙D/ATCL7528構(gòu)成程控衰減器，其中，參考電壓為輸入信號(hào)，在D/A端輸出電壓為VO=DIN/256VREP=DIN/256VIN，其中，VIN表示的是輸入電壓，DIN表示的是D/A輸入的數(shù)字量，而針對(duì)DIN進(jìn)行改變，這就意味著需要改變衰減器的衰減倍數(shù)。而在電路的后級(jí)上，這以高性能儀表放大器作為程控放大器，型號(hào)為AD620，在此過程中，要想促使相應(yīng)的垂直分辨率能夠達(dá)到0.01V/div，通過計(jì)算得出相應(yīng)放大電路的增益G等于62.5。

而在雙限窗口器上，借助這一模塊設(shè)備的運(yùn)用，這是為了確保在幅度垂直靈敏度方面能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)超越信號(hào)的自動(dòng)檢測(cè)與控制，在同道調(diào)理電路下，相應(yīng)輸出信號(hào)如果超出了窗口限定范圍，這一比較器的輸出電平較高。

二、控制面板電路與觸發(fā)信號(hào)產(chǎn)生電路

在控制面板上，基于整個(gè)系統(tǒng)中，相應(yīng)控制面板是由鍵盤、通道1、2垂直位置、觸發(fā)電平與位置以及主時(shí)基位置，總共有五個(gè)調(diào)節(jié)旋鈕，為實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單便捷的操作奠定了基礎(chǔ)。在觸發(fā)信號(hào)產(chǎn)生電路上，基于觸發(fā)電路的設(shè)置作用下，為了最終所處產(chǎn)生的上升沿觸發(fā)信號(hào)具備有效性，在針對(duì)這一觸發(fā)信號(hào)產(chǎn)生電路進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，在邊沿的出發(fā)信號(hào)產(chǎn)生電路上，其核心是比較電路，基于這一比較器下，其型號(hào)為MC3486，而在所采用的芯片下，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)10MHz輸入信號(hào)的處理，且在信號(hào)輸出上，與TTL電平產(chǎn)生了兼容性。同時(shí)，在最大幅度觸發(fā)所產(chǎn)生的電路為：基于峰值下，針對(duì)電路記錄信號(hào)的峰值進(jìn)行保持，且與輸入信號(hào)進(jìn)行對(duì)比分析，在此基礎(chǔ)上，得出：如果輸入信號(hào)要比峰值保持電路輸出電平低，比較器輸出上升沿觸發(fā)信號(hào)。

三、采集存儲(chǔ)邏輯電路與顯示器控制模塊

在采集存儲(chǔ)邏輯電路上，其所承擔(dān)的主要功能為：在A/D轉(zhuǎn)化數(shù)據(jù)后進(jìn)行存儲(chǔ)，實(shí)現(xiàn)對(duì)接口、觸發(fā)控制以及采集存儲(chǔ)等模塊的邏輯控制，在設(shè)計(jì)的過程中，這采用了一片CPLD器件進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，型號(hào)為EPM7128SLC84?；谟|發(fā)控制邏輯電路下，這是借助觸發(fā)選用與使能邏輯構(gòu)成的，以單機(jī)片進(jìn)行控制，促使線路在配合的過程中實(shí)現(xiàn)相應(yīng)觸發(fā)功能的充分發(fā)揮；而采集存儲(chǔ)控制模塊下，作為這個(gè)系統(tǒng)的控制核心，是由可編程分頻器、地址計(jì)數(shù)器、延遲計(jì)數(shù)器以及時(shí)鐘選擇器構(gòu)成。

在顯示控制模塊下，采用的是示波器下X-Y方式，借助這一方式，相應(yīng)示波器的偏轉(zhuǎn)電壓需要由外部進(jìn)行提供，包括垂直與水平軸，而在相應(yīng)的顯示器屏幕上，對(duì)應(yīng)著一個(gè)X-Y坐標(biāo)，這就意味著在提供了波形坐標(biāo)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，能夠借助D/A轉(zhuǎn)換后，將其送入到X-Y軸中。而基于顯示控制電路下，其主要是由時(shí)鐘選擇器、地址計(jì)數(shù)器以及X-Y數(shù)據(jù)器等組建而成，在單片機(jī)下，實(shí)際寫數(shù)據(jù)的過程中，相應(yīng)時(shí)鐘顯示器回進(jìn)行寫信號(hào)通選，在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)上，呈現(xiàn)出的規(guī)律為Y1/X1、Y2/X2。

在能夠進(jìn)行顯示時(shí)，時(shí)鐘顯示器一般都是先選擇顯示時(shí)鐘，而在地址計(jì)數(shù)器上，則是以固定頻率進(jìn)行循環(huán)計(jì)數(shù)的，相應(yīng)RAM這借助顯示器的運(yùn)用，將其作為時(shí)鐘，二在X/Y的鎖存器通選信號(hào)上，則以地址充當(dāng)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)奇偶數(shù)的分類存儲(chǔ)。在此基礎(chǔ)上，進(jìn)行系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)，要確保相應(yīng)軟件設(shè)計(jì)與硬件配套，并滿足實(shí)際運(yùn)行之需。

四、總結(jié)

綜上，在針對(duì)單片機(jī)及CPLD的數(shù)值存儲(chǔ)示波器進(jìn)行了研究，在進(jìn)行這一系統(tǒng)設(shè)計(jì)的過程，借助CPLD的運(yùn)用，能夠?yàn)閷?shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的有效且完善采集、存儲(chǔ)，為充分發(fā)揮出這一數(shù)字示波器的作用與價(jià)值奠定基礎(chǔ)。

參 考 文 獻(xiàn)

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