简易数字存储示波器中控制器模块的设计

2015-07-10 09:53:04来源: dzsc 关键字:数字存储  示波器  控制器模块
1 简易数字存储示波器的组成结构


  通过对简易存储示波器的功能分析,可以得到其组成结构如图1所示。整个系统由控制器模块人机界面接口、信号输入通道、信号显示模块和数据通信接口组成。由于篇幅所限,本文仅介绍控制器模块的设计。

2控制器模块设计方案

  一般来说,控制器模块应该具有以下一些主要功能:在满足触发条件时能启动对被测信号进行采集、存储、显示;

根据被测信号的频率范围确定相应的采样速率;

在对存储的信号进行显示时,可以选择一个合适的速率将存储的信号数据读出并恢复为模拟量

为了使得A/D在合适的模拟输入信号幅度下进行转换,应能根据垂直灵敏度的要求选择信号调理电路的增益。

 

  能实现上述功能要求的控制器可以有如下3种方案供选择:

(1)用大规模集成电路实现,例如复杂可编程逻辑器件CPLD;

(2)用单片机实现,例如现在流行的MCS-51系列单片机;

(3)用单片机和复杂可编程逻辑器件共同实现。

  在上述3种方案中,方案(1)可编程逻辑器件工作速度快,为ns量级,可以满足设计对最高采样速率的要求,但是硬件量大,设计复杂且难度大,调试过程繁琐。方案(2)的优点在于系统规模较小,有一定灵活性,但不适宜于观察高速信号或复杂信号。但因为单片机的工作速度取决于其机器周期,目前12 MHz时钟单片机的机器周期为1μs,在采样速率不是太高的情况下,完全可以满足要求。方案(3)是在单片机的管理下,由复杂可编程逻辑器件CPLD完成高速控制作用,例如对高速信号的采集和存储,而单片机则实现对CPLD及整个简易数字存储示波器的管理。在这里,本着经济实用的原则,而采用方案(2)。

 

3控制器模块硬件设计
 
  根据控制器的功能,控制器模块应当是以单片机为核心的一个单片机最小系统,本设计采用的单片机是89C52。89C52单片机最小系统主要由8 kB的RAM、地址译码电路、时钟电路、复位电路等几部分组成,其电路原理如图2所示。图中,74HC373为地址锁存器,用于锁存地址信号线的低8位地址;6264为8 kB的数据存储器,用于对信号采样数据进行存储,因此需要13根地址线进行寻址;74HCl38则为译码器,采用全地址译码方式,译码输出用于选通各个相应芯片并在单片机的作用下进行相关操作。

  片外扩展RAM单元与接口电路的地址分配如下:

6264的存储空间为:0000H~1FFFH。

  D/A转换接口电路的片选信号:Y轴:2000H~3FFFH;X轴:4000H~5FFFH。

  D/A转换接口电路数据传输选通信号(XFER):6000H~7FFFH.

  增益选择信号锁存器选通信号:8000H~9FFFH。

  扫速选择信号锁存器选通信号:0A000H~0BFFFH。

4控制器模块软件设计

  在软件中,为了使程序简洁、运行可靠,采用自顶向下的编程方法,充分利用系统的中断功能,充分使用子程序

5 结 语

  本设计是针对被测信号的频率较低的情况进行的,控制器模块以单片机为核心,缩小了系统规模,降低了系统成本,并具有一定的灵活性。

关键字:数字存储  示波器  控制器模块

编辑:什么鱼 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/Test_and_measurement/2015/0710/article_12295.html
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