基于单片机及CPLD的数字存储示波器的研究

徐璐

【摘要】 本文针对单片机及CPLD的数字存储示波器进行了研究，以89C52单机片为例，其核心为CPLD，该数字存储示波器在实际进行设计的过程中，采用了模块化设计法，并融入了多种EDA工具，为进一步提升设计效率并完善数字存储示波器的功能奠定了基础。

【关键词】 单机 CPLD 数字存储示波器 研究

前言：

在信息化时代背景下，数字存储方式的诞生，能够借助示波器的运用，实现对信息的数字化存储，在此过程中，借助A/D变换器的使用，信号以波形输入后经由此转化为数字信号并存储于RAM中。在使用这一数据信息时，这可从RAM中调出，然后经过D/A转换为信号模拟量，进而呈现于计算机显示器上。而基于数字存储示波器下，在信号处理与显示两种功能是分开设置的，在实际进行设计的过程中，则借助了单机片与可编程器件的运用，实现了数据处理与控制核心的搭建，在此基础上以完善功能模块的组件来实现这一系统的打造。

一、通道输入信号调理电路与双限窗口比较器

基于输入信号下，相应的动态范围大，因此，在实际进行设计的过程中，这一如下方法落实：先衰减后放大的电路结构，在电路的前级，采用的是八位双D/ATCL7528构成程控衰减器，其中，参考电压为输入信号，在D/A端输出电压为VO=DIN/256VREP=DIN/256VIN，其中，VIN表示的是输入电压，DIN表示的是D/A输入的数字量，而针对DIN进行改变，这就意味着需要改变衰减器的衰减倍数。而在电路的后级上，这以高性能仪表放大器作为程控放大器，型号为AD620，在此过程中，要想促使相应的垂直分辨率能够达到0.01V/div，通过计算得出相应放大电路的增益G等于62.5。

而在双限窗口器上，借助这一模块设备的运用，这是为了确保在幅度垂直灵敏度方面能够实现对超越信号的自动检测与控制，在同道调理电路下，相应输出信号如果超出了窗口限定范围，这一比较器的输出电平较高。

二、控制面板电路与触发信号产生电路

在控制面板上，基于整个系统中，相应控制面板是由键盘、通道1、2垂直位置、触发电平与位置以及主时基位置，总共有五个调节旋钮，为实现简单便捷的操作奠定了基础。在触发信号产生电路上，基于触发电路的设置作用下，为了最终所处产生的上升沿触发信号具备有效性，在针对这一触发信号产生电路进行设计的过程中，在边沿的出发信号产生电路上，其核心是比较电路，基于这一比较器下，其型号为MC3486，而在所采用的芯片下，能够实现对10MHz输入信号的处理，且在信号输出上，与TTL电平产生了兼容性。同时，在最大幅度触发所产生的电路为：基于峰值下，针对电路记录信号的峰值进行保持，且与输入信号进行对比分析，在此基础上，得出：如果输入信号要比峰值保持电路输出电平低，比较器输出上升沿触发信号。

三、采集存储逻辑电路与显示器控制模块

在采集存储逻辑电路上，其所承担的主要功能为：在A/D转化数据后进行存储，实现对接口、触发控制以及采集存储等模块的逻辑控制，在设计的过程中，这采用了一片CPLD器件进行实现，型号为EPM7128SLC84。基于触发控制逻辑电路下，这是借助触发选用与使能逻辑构成的，以单机片进行控制，促使线路在配合的过程中实现相应触发功能的充分发挥；而采集存储控制模块下，作为这个系统的控制核心，是由可编程分频器、地址计数器、延迟计数器以及时钟选择器构成。

在显示控制模块下，采用的是示波器下X-Y方式，借助这一方式，相应示波器的偏转电压需要由外部进行提供，包括垂直与水平轴，而在相应的显示器屏幕上，对应着一个X-Y坐标，这就意味着在提供了波形坐标数据的基础上，能够借助D/A转换后，将其送入到X-Y轴中。而基于显示控制电路下，其主要是由时钟选择器、地址计数器以及X-Y数据器等组建而成，在单片机下，实际写数据的过程中，相应时钟显示器回进行写信号通选，在数据存储上，呈现出的规律为Y1/X1、Y2/X2。

在能够进行显示时，时钟显示器一般都是先选择显示时钟，而在地址计数器上，则是以固定频率进行循环计数的，相应RAM这借助显示器的运用，将其作为时钟，二在X/Y的锁存器通选信号上，则以地址充当，进而实现奇偶数的分类存储。在此基础上，进行系统软件设计，要确保相应软件设计与硬件配套，并满足实际运行之需。

四、总结

综上，在针对单片机及CPLD的数值存储示波器进行了研究，在进行这一系统设计的过程，借助CPLD的运用，能够为实现对数据的有效且完善采集、存储，为充分发挥出这一数字示波器的作用与价值奠定基础。

参 考 文 献

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