基于單片機及CPLD的數字存儲示波器的研究

徐璐

【摘要】 本文針對單片機及CPLD的數字存儲示波器進行了研究，以89C52單機片為例，其核心為CPLD，該數字存儲示波器在實際進行設計的過程中，采用了模塊化設計法，并融入了多種EDA工具，為進一步提升設計效率并完善數字存儲示波器的功能奠定了基礎。

【關鍵詞】 單機 CPLD 數字存儲示波器 研究

前言：

在信息化時代背景下，數字存儲方式的誕生，能夠借助示波器的運用，實現對信息的數字化存儲，在此過程中，借助A/D變換器的使用，信號以波形輸入后經由此轉化為數字信號并存儲于RAM中。在使用這一數據信息時，這可從RAM中調出，然后經過D/A轉換為信號模擬量，進而呈現于計算機顯示器上。而基于數字存儲示波器下，在信號處理與顯示兩種功能是分開設置的，在實際進行設計的過程中，則借助了單機片與可編程器件的運用，實現了數據處理與控制核心的搭建，在此基礎上以完善功能模塊的組件來實現這一系統的打造。

一、通道輸入信號調理電路與雙限窗口比較器

基于輸入信號下，相應的動態范圍大，因此，在實際進行設計的過程中，這一如下方法落實：先衰減后放大的電路結構，在電路的前級，采用的是八位雙D/ATCL7528構成程控衰減器，其中，參考電壓為輸入信號，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輸入的數字量，而針對DIN進行改變，這就意味著需要改變衰減器的衰減倍數。而在電路的后級上，這以高性能儀表放大器作為程控放大器，型號為AD620，在此過程中，要想促使相應的垂直分辨率能夠達到0.01V/div，通過計算得出相應放大電路的增益G等于62.5。

而在雙限窗口器上，借助這一模塊設備的運用，這是為了確保在幅度垂直靈敏度方面能夠實現對超越信號的自動檢測與控制，在同道調理電路下，相應輸出信號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信號產生電路

在控制面板上，基于整個系統中，相應控制面板是由鍵盤、通道1、2垂直位置、觸發電平與位置以及主時基位置，總共有五個調節旋鈕，為實現簡單便捷的操作奠定了基礎。在觸發信號產生電路上，基于觸發電路的設置作用下，為了最終所處產生的上升沿觸發信號具備有效性，在針對這一觸發信號產生電路進行設計的過程中，在邊沿的出發信號產生電路上，其核心是比較電路，基于這一比較器下，其型號為MC3486，而在所采用的芯片下，能夠實現對10MHz輸入信號的處理，且在信號輸出上，與TTL電平產生了兼容性。同時，在最大幅度觸發所產生的電路為：基于峰值下，針對電路記錄信號的峰值進行保持，且與輸入信號進行對比分析，在此基礎上，得出：如果輸入信號要比峰值保持電路輸出電平低，比較器輸出上升沿觸發信號。

三、采集存儲邏輯電路與顯示器控制模塊

在采集存儲邏輯電路上，其所承擔的主要功能為：在A/D轉化數據后進行存儲，實現對接口、觸發控制以及采集存儲等模塊的邏輯控制，在設計的過程中，這采用了一片CPLD器件進行實現，型號為EPM7128SLC84。基于觸發控制邏輯電路下，這是借助觸發選用與使能邏輯構成的，以單機片進行控制，促使線路在配合的過程中實現相應觸發功能的充分發揮；而采集存儲控制模塊下，作為這個系統的控制核心，是由可編程分頻器、地址計數器、延遲計數器以及時鐘選擇器構成。

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，相應示波器的偏轉電壓需要由外部進行提供，包括垂直與水平軸，而在相應的顯示器屏幕上，對應著一個X-Y坐標，這就意味著在提供了波形坐標數據的基礎上，能夠借助D/A轉換后，將其送入到X-Y軸中。而基于顯示控制電路下，其主要是由時鐘選擇器、地址計數器以及X-Y數據器等組建而成，在單片機下，實際寫數據的過程中，相應時鐘顯示器回進行寫信號通選，在數據存儲上，呈現出的規律為Y1/X1、Y2/X2。

在能夠進行顯示時，時鐘顯示器一般都是先選擇顯示時鐘，而在地址計數器上，則是以固定頻率進行循環計數的，相應RAM這借助顯示器的運用，將其作為時鐘，二在X/Y的鎖存器通選信號上，則以地址充當，進而實現奇偶數的分類存儲。在此基礎上，進行系統軟件設計，要確保相應軟件設計與硬件配套，并滿足實際運行之需。

四、總結

綜上，在針對單片機及CPLD的數值存儲示波器進行了研究，在進行這一系統設計的過程，借助CPLD的運用，能夠為實現對數據的有效且完善采集、存儲，為充分發揮出這一數字示波器的作用與價值奠定基礎。

參 考 文 獻

[1]張越，王均樹，張炎，趙延軍.基于單片機與CPLD的數字存儲示波器[J].微計算機信息，2007，26：227-228.

[2]陳仲.基于CPLD的數字存儲示波器的設計[J].長春師范學院學報，2011，06：34-37.

[3]鄭明杰.基于CPLD簡易數字存儲示波器的設計[J].才智，2010，31：46.