D8简易逻辑分析仪.doc

D8简易逻辑分析仪 山东大学 设计者：杨阳、孙佳、张万强 辅导教师：姜威 摘要 本设计针对要求分外围发送接收电路、单片机最小系统、稳压电源来实现。其中外围信号产生电路由4.096M晶振、4060分频器、74LS160计数器产生精确100Hz时钟信号同步移位寄存器74LS194，使之产生符合题目要求的8路稳定移位信号；信号接收电路由比较器LM339、数字电位器9511WP组成，完成输入信号门限电压在0.25—4V的31级可调，以适应各种输入信号；单片机最小系统由89C52、4×4键盘、128628液晶，7279键盘显示等组成，以实现控制功能；最后输出信号经过权电阻网络形成在示波器可明显分辨的八路信号；供电系统由变压器并带有稳压及稳流保护作用的大功率输出电路提供。 一、方案论证与比较 在本设计中，采用模块化设计思想，对整个系统以模块为单位，进行分析、比较和论证。 ⑴信号产生部分 方案一：该部分可以用单片机来模拟，信号产生和100Hz的要求都可以通过单片机编程来实现。由于单片机的资源有限，此部分功能若由单片机来完成，将占用单片机有限的资源，给后面单片机的控制部分带来很大的局限性导致系统运行不稳定和调试系统等方面的困难。 方案二：该部分电路可以用构筑数字电路来实现。选择合适的的晶振进行适当分频，配合以计数器，便可以产生符合要求的频率100HZ，作为移位寄存器的时钟信号。这样可以将此部分电路与单片机分离开来，给电路的调试带来很大的方便且电路构成简单，工作稳定，便与实现。 综合以上论证，我们决定选用方案二。 ⑵信号接收电路 方案一：为实现门限电压在0.25－4V范围内16级变化，可以采用单片机自动控制的方式，经过一级啊A/D与设置的电压相比较从而通过程序对采样信号的高低电平进行判断。采用该方式自动性较高，但是编程复杂，外围电路也较复杂，不宜实现。 方案二：考虑电阻网络分压关系，通过改变滑动电位器阻值改变输入电压，但是这种方法手动部分太多，不便于操作。 方案三：运用电位器是一种较好的方式，可以考虑数字电位器，数字电位器改变电压可以严格步进，且调节方便，用两个复位键即可。对输入信号的电压控制选用LM339电压比较器，通过调节数字电位器的阻值改变LM339比较端电压值，以达到0.25V—4V的门限电压,适应不同的输入电压。 综合以上方案，我们决定选用方案三。 ⑶八路发送显示电路 方案一：在示波器上同时显示八路信号，要经过权电阻网络，通过对不同权的电阻端置高低电平在公共端上产生叠加信号，通过计算分配权电阻网络各个电阻的阻值，使各路信号压降相同。八路信号的产生由单片机编程实现，可以采用分时复用的方法分时给各路送信号，但这样产生的信号经试验测试验正波形不连续，中间存在不确定状态，同一时间间隔内，只能观测到一路波形，不便于对输入信号的分析。 方案二：单片机送信号时，采用扫描原理，通过对p3相应的口并行赋值产生连续的信号，经过权电阻网络，叠加出16路不同电平的波形,具体电平如表1所示 表一 8路电平 1 2 3 4 5 6 7 8 H 4.381 3.831 3.191 2.633 1.993 1.436 0.796 0.239 L 4.147 3.591 2.951 2.394 1.753 1.197 0.556 0.001 根据人眼的惰性原理，可以产生8路清晰稳定的移位信号。 总和以上内容，我们认为，方案二更合理，且电路简单，但电阻网络的电阻阻值计算需要一定技巧。 二、系统结构示意图 三、电路原理与设计 （一）、信号发生电路 题目要求发生信号的时钟频率为100HZ,我们为了达到这一要求。经过论证考察，我们选择了以下器件：晶振 4.096M，分频器CD4060, 十进制计数器74LS160及其他电子电容等器件组成。CD4060可提供4,5,6,7,8,9,10,12,13,14十级分频，其内部结构如（图1）所示。由于本电路采用4.096M晶振，所以选用12分频，将4.096M分至1000HZ，工作原理如（图2）所示。 （图1） （图2） 这样就获得了1000HZ的频率，然后再运用74LS160将频率分至100HZ,其工作原理如下（图3）， （图3） 至此，100HZ时钟信号已获得，实际电路时钟信号稳定可靠。 预置信号的输入和8路移位信号的产生电路是由开关门，发光二极管（指示灯），74LS194，置位开关组成。下面是工作原理图示（图4）。 （图4） 注：D0,D1,D2,D3,D4,D5,D6,D7为预置信号输入端，Q0,Q1,Q2,Q3,Q4,Q5,Q6,Q7为信号发生部分的最终输出，接