基于51單片機(jī)和FPGA的簡(jiǎn)易數(shù)字存儲(chǔ)示波器設(shè)計(jì)

5．3．3 波形存儲(chǔ)控制模塊

　　該模塊為RAM模塊的寫(xiě)地址累加器，可控制波形的存儲(chǔ)。H_sering為單次和多次觸發(fā)控制引腳，當(dāng)為高電平時(shí)，單次觸發(fā)，停止向RAM寫(xiě)入數(shù)據(jù)，所顯示波形為存儲(chǔ)波形；為低電平時(shí)，多次觸發(fā)，當(dāng)檢測(cè)到一次觸發(fā)時(shí)，即向RAM寫(xiě)一次數(shù)據(jù)，共l K個(gè)點(diǎn)，并在寫(xiě)操作時(shí)屏蔽觸發(fā)。寫(xiě)地址先寫(xiě)奇地址，存入通道一采樣后的波形數(shù)據(jù)，后寫(xiě)偶地址，存入通道二采樣后的波形數(shù)據(jù)。如果連續(xù)多次檢測(cè)不到觸發(fā)時(shí)，向RAM中寫(xiě)入全0，顯示一條直線，即實(shí)現(xiàn)自動(dòng)捕捉功能。波形存儲(chǔ)控制模塊如圖5所示。

5．3．4 波形顯示控制模塊

　　該模塊為讀地址累加器，從RAM中讀取數(shù)據(jù)，并產(chǎn)生行掃描和列掃描數(shù)據(jù)。通過(guò)單片機(jī)寫(xiě)入累加器基地址，改變讀取數(shù)據(jù)的起始位，實(shí)現(xiàn)波形的平移。該模塊還可計(jì)算波形的峰峰值、平均值，單片機(jī)可直接讀回?cái)?shù)值。波形顯示控制模塊如圖6所示。

6 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

　　系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互、信息提示、系統(tǒng)啟動(dòng)與復(fù)位等功能。首先系統(tǒng)初始化，顯示默認(rèn)通道波形，再等待按鍵按下。當(dāng)按鍵按下后，完成相應(yīng)功能，顯示相應(yīng)波形，然后循環(huán)等待。系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)流程如圖7所示。


7 測(cè)試結(jié)果

　　使用自制的數(shù)字存儲(chǔ)示波器和tektronix TDSl002型數(shù)字示波器測(cè)量輸入信號(hào)，其中部分測(cè)量數(shù)據(jù)如表1所列。


　　通過(guò)對(duì)比測(cè)試和結(jié)果分析，各種輸入信號(hào)在自制數(shù)字存儲(chǔ)示波器上可精確顯示波形，并且實(shí)現(xiàn)波形的雙蹤顯示及波形水平、垂直平移，頻率、平均值、峰峰值的測(cè)量，誤差小，達(dá)到一定的精度要求。


8 結(jié)語(yǔ)

　　本系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用單片機(jī)作為核心控制器，充分利用FPGA的可編程邏輯功能，完成相關(guān)電路設(shè)計(jì)。軟硬件有機(jī)結(jié)合實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)易數(shù)字存儲(chǔ)示波器的設(shè)計(jì)，系統(tǒng)總體功能完善，穩(wěn)定性高，使用方便。