简易逻辑分析仪

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1、简易逻辑分析仪本设计采用单片机（89C51）和可编程逻辑器件作为系统的控制核心。设计采用了模块化的设计思想，包括数字信号发生器、采样保持电路、逻辑信号门限电压比较、信号采集与存储、示波器X-Y通道控制、触发点与时间标志线控制、D/A转换、液晶显示、控制面板等功能模块。数字信号发生器由单片机读取8个外部开关状态，经循环移位输出。单片机检测8通道输入，在满足触发条件时，进行一次采样和存储，输入经采样保持器LF398，既可以满足对8路信号的A/D转换为同一时刻的数据，又可以提高输入阻抗。CPLD一方面控制存储器里的数据输出，经DAC

2、0800转换为模拟电压后作为示波器的Y通道输入；另一方面由CPLD产生8位的循环递增数字信号，经DAC0800转换为模拟电压后，其电压波形为锯齿波，将它作为示波器的X通道输入。存储器采用双口RAM（IDT7132），这样可较简单的实现单片机与CPLD之间的通信。整个系统较好的实现了题目的要求，达到了较高的性能指标。一、设计思路与论证1、数字信号发生器模块方案一：采用74LS199产生8路数字信号。74LS199是具有串行/并行输入及并行/串行输出的8位移位寄存器。但此方案控制复杂，且需频率为100Hz的时钟，不易采用。方案二：

3、采用单片机编程实现序列信号发生器。通过8路拨段开关来设定要产生的序列信号，单片机读取这8路信号，经过处理，产生循环移位序列，且单片机定时精确。此方案简单可行。故我们采用了方案二。2、8位输入、触发电路方案一：采用8片模数转换器同时对8路信号进行采集，然后将采集到的数据用单片机与转换成数字量的逻辑门限电压进行比较以决定其逻辑。但需要的AD芯片较多，不宜采用。方案二：将8路输入信号先用采样保持器LF398进行保持，以保证A/D转换的8路数据为同一时刻的数据，然后使用8通道A/D转换器ADC0809顺序采集保持在LF398中的数据，

4、并用单片机判断其逻辑。逻辑门限电压由键盘输入给单片机，实现题目要求的16级门限变化。此方案容易控制，实现简单。故我们采用此方案。3、存储电路方案一：采用RAM（6264）作为数据存储器。单片机负责将波形数据写入RAM，CPLD控制RAM中波形数据的输出。但因实现单片机和CPLD共同控制RAM（6264）的方法比较复杂，所以不采用此方案。方案二：采用双口RAM（IDT7132）作为数据存储器。由于IDT7132有两组相互独立的数据线、地址线、片选线和读写控制线，因此单片机和CPLD可以对双口RAM同时进行读写操作，并且互不影响。

5、这样单片机可利用双口RAM的其中一组数据线、地址线、控制线对双口RAM进行写操作，CPLD可利用双口RAM的另一组数据线、地址线、控制线对双口RAM进行读操作，控制简单，容易实现单片机与CPLD之间的通信。而且IDT7132的读写时间小于100ns，这样输出数据的速度完全可以在示波器上显示8路信号。此方案控制简单，能实现高速读取，故选用此方案。4、控制系统方案一：使用单片机的最小系统控制方式。即由单片机控制所有的外围设备，包括A/D转换器、存储器、键盘及显示、D/A转换器。这要求单片机除了完成基本的处理分析外，还需要完成信号的

6、采集、存储、显示、示波器的X、Y通道控制等控制与处理工作。其优点是系统规模较小，有一定灵活性，但是程序复杂，调试困难，难以达到题目要求。方案二：使用单片机与CPLD相结合的方式。即由单片机完成人机界面、系统控制、信号的采集分析及信号的处理和变换，而利用CPLD控制数据的输出及示波器X、Y通道的控制。这个方案兼顾了前两种方案的优点，故选用此方案。75、波形显示模块方案一：用模拟示波器的Y-T方式来显示8路信号。Y通道循环输入8路信号，各路信号的电平不同，即可在示波器上显示8路信号的波形。此方案的优点是示波器的通道控制简单，但波形

7、难以做到稳定，故不采用。方案二：用模拟示波器的X-Y方式来显示8路信号。X通道的扫描信号为周期的锯齿波。Y通道的8路波形信号电压是通过CPLD取出双口RAM中的数据经D/A转换后得来。这样就可以给每路信号的逻辑电平分配不同的数字量，经D/A转换后就使得各路信号的逻辑电平都对应着不同的模拟电压，以实现在示波器上显示8路通道的波形，同时，利用模拟示波器的X-Y方式可做到X、Y通道信号的严格同步，使波形显示清晰稳定,故采用方案二。二、总体方案设计本系统采用单片机和可编程逻辑器件作为数据处理及控制核心，由单片机完成人机界面、系统控制、

8、信号的采集分析及信号的处理和变换，而利用CPLD控制数据的输出及示波器X、Y通道的控制。将设计任务分解为信号发生器、逻辑信号门限电压比较、信号采集与存储、示波器X-Y通道控制、触发点与时间标志线控制、D/A转换、液晶显示、控制面板等功能模块。图1给出了系统的总体框图。图1系统