基于單片機(jī)的等效采樣示波器設(shè)計(jì)

（1）控制器 控制器部分任務(wù)較重，通過(guò)兩片89C52（MCU1和MCU2）來(lái)完成。其中，MCU1負(fù)責(zé)采樣、數(shù)據(jù)處理以及程序時(shí)鐘和液晶的控制工作；MCU2完成測(cè)頻、DAC輸出和鍵盤接口處理功能。兩單片機(jī)通過(guò)串口通信。

(2)測(cè)頻模塊 本系統(tǒng)輸入信號(hào)的頻率范圍較寬（1Hz～80MHz），隔度范圍較大（0.1V～2.2V），整形電路采用高速比較器TL3016實(shí)現(xiàn)，其參考電壓由MCU1對(duì)輸入信號(hào)采樣獲得。整形后的信號(hào)經(jīng)程控分頻器送至MCU2測(cè)頻，精度可達(dá)四位有效數(shù)字。 　　
　?。?）波形采樣模塊 該模塊由40MSPS的模數(shù)轉(zhuǎn)換器TLC5540、靜態(tài)存儲(chǔ)器CY7C128A-20和可編程邏輯器件ispLSI1016E-80組成。 在程控時(shí)鐘和程控分頻器的控制下，CLPD產(chǎn)生存儲(chǔ)器地址，將高速ADC的采樣數(shù)據(jù)以程控頻率寫入靜態(tài)RAM。寫滿256個(gè)點(diǎn)后，將靜態(tài)RAM的控制權(quán)通過(guò)數(shù)據(jù)選擇器轉(zhuǎn)交給MCU1，由MCU1進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，并送液晶顯示。 （4）程控時(shí)鐘電路 程控時(shí)鐘電路是本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)等效采樣的關(guān)鍵，其核心是可編程頻率合成芯片SY89429V。SY89429V的輸出時(shí)鐘范圍是25MHz～400MHz，步進(jìn)值0.125MHz～1MHz。它內(nèi)部采用高頻鎖相環(huán)結(jié)構(gòu)，對(duì)干擾很敏感，在硬件上采取了一定的抗干擾措施保證其穩(wěn)定工作。 （5）液晶顯示 液晶部分由點(diǎn)陣液晶顯示器EDM160160、液晶控制器SED1335、SRAMHM62256、負(fù)壓發(fā)生器和背光交流驅(qū)動(dòng)電路發(fā)生器組成。 2.2 等效采樣的實(shí)現(xiàn) 等效采樣是本系統(tǒng)的關(guān)鍵和創(chuàng)新點(diǎn)。主要采用以芯片SY89429V為核心的精密時(shí)鐘發(fā)生電路，控制高速ADC對(duì)高頻信號(hào)進(jìn)行循環(huán)間歇式采樣。 實(shí)現(xiàn)等效采樣的系統(tǒng)框圖如圖2所示。

　　等效采樣的輸入頻率是1.25MHz～80MHz。為了使復(fù)現(xiàn)的波形盡量精確，系統(tǒng)設(shè)計(jì)在1.25MHz～40MHz信號(hào)范圍內(nèi)每周期采一樣一個(gè)點(diǎn)，在40MHz～80MHz信號(hào)范圍內(nèi)每個(gè)周期采一個(gè)點(diǎn)來(lái)復(fù)現(xiàn)波形。即采樣頻率范圍要在1MHz～40MHz之間，并有可控的小步進(jìn)值。 SY89429V的輸出頻率為25MHz～400MHz，需要外加分頻電路將低低頻部分?jǐn)U展。同時(shí)，本系統(tǒng)選用的ADC為TLC5540，其轉(zhuǎn)換速率是5MSPS～40MSPS，低端采樣率會(huì)受到限制，可以采用控制RAM寫入速度的方式來(lái)控制采樣速率。綜合考慮，采用CPLD器件，將SY89429V芯片TEST輸出的FOUT頻率經(jīng)過(guò)程控二分頻器，一方面提供給ADC作為CLK工作頻率，另一方面再經(jīng)過(guò)程控二五十進(jìn)制分頻器控制RAM寫入速度，作為低端信號(hào)的采樣頻率。