数字存储示波器设计方案概论.pdf

数字存储示波器 方案论证 1方方案案论论证证 11 方案一：纯单片机方案。即系统由单片机、A/D、存储器等组成。这种方案 要求单片机除了完成基本处理分析外，还需要完成信号的采集、存储、数据传输 等控制。这种方案的优点在于系统规模较小，有一定灵活性，但是不适宜于观察 高速信号或复杂信号，难以达到题目要求，方案一系统的总体框图如图1所示： 外 部 信 号 A D 采 样 外 部 R A M 输 入 MCU 矩 阵 键 盘 L C D 图1 方案一系统框图 方案二：以FPGA为控制核心。FPGA基于并行的工作模式，具有速度快， 内部资源丰富，通过内部逻辑单元生成RAM，完全胜任对A/D的采样操作，采样 数据的整理、存储和回放。同时通过单片机的辅助，完成简单的数据输入和人机 信息交换界面。这种方案优点在于系统集成度高，便于优化和更新，高速的数据 处理能力适合对较高频率信号的测量，同时，FPGA良好的抗干扰能力尤其适合 恶劣测量场合的应用。系统框图如图2如所示： 信 号 FPG A U A RT A D 采 样 R A M M C U 输 入 模 块 控 制 核 心 L C D P S /2控 制 V G A 控 制 P S /2键 盘 显 示 器 模 块 模 块 图2 方案二系统框图 1 11 2系统硬件设计 22系系统统硬硬件件设设计计 FPGA 2.1FFPPGGAA核心电路 本系统采用ALTERA公司Cyclone系列的FPGA--1C6，该FPGA具有丰富的内 部资源：两个PLL，五千多个逻辑单元，基本电路简洁，丰富的接口资源具有良 好的扩展性能，电路图如图3所示： 图3 FPGA电路图 2 22 引脚AD0~AD7与ADC芯片TCL5510相连，采样数据直接送入FPGA处理， FPGA利用内部生成的串口通信模块，通过引脚TXD和RXD与单片机通信， KB_CLOCK、KB_DATA与键盘接口相连，VSY、HSY、R、G、B分别与VGA 接口相连，驱动显示器显示信号波形。 2.2单片机电路 STC89C52外部电路简单，应用方便，除了驱动LCD12864显示测量数据外， 还要通过串口和FPGA进行数据交换，具体电路如图4所示：