基于51單片機和FPGA的簡易數(shù)字存儲示波器設(shè)計
5.3.3 波形存儲控制模塊
該模塊為RAM模塊的寫地址累加器,可控制波形的存儲。H_sering為單次和多次觸發(fā)控制引腳,當為高電平時,單次觸發(fā),停止向RAM寫入數(shù)據(jù),所顯示波形為存儲波形;為低電平時,多次觸發(fā),當檢測到一次觸發(fā)時,即向RAM寫一次數(shù)據(jù),共l K個點,并在寫操作時屏蔽觸發(fā)。寫地址先寫奇地址,存入通道一采樣后的波形數(shù)據(jù),后寫偶地址,存入通道二采樣后的波形數(shù)據(jù)。如果連續(xù)多次檢測不到觸發(fā)時,向RAM中寫入全0,顯示一條直線,即實現(xiàn)自動捕捉功能。波形存儲控制模塊如圖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)。通過單片機寫入累加器基地址,改變讀取數(shù)據(jù)的起始位,實現(xiàn)波形的平移。該模塊還可計算波形的峰峰值、平均值,單片機可直接讀回數(shù)值。波形顯示控制模塊如圖6所示。
6 系統(tǒng)軟件設(shè)計
系統(tǒng)軟件設(shè)計實現(xiàn)人機交互、信息提示、系統(tǒng)啟動與復(fù)位等功能。首先系統(tǒng)初始化,顯示默認通道波形,再等待按鍵按下。當按鍵按下后,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)計流程如圖7所示。
7 測試結(jié)果
使用自制的數(shù)字存儲示波器和tektronix TDSl002型數(shù)字示波器測量輸入信號,其中部分測量數(shù)據(jù)如表1所列。
通過對比測試和結(jié)果分析,各種輸入信號在自制數(shù)字存儲示波器上可精確顯示波形,并且實現(xiàn)波形的雙蹤顯示及波形水平、垂直平移,頻率、平均值、峰峰值的測量,誤差小,達到一定的精度要求。
8 結(jié)語
本系統(tǒng)設(shè)計采用單片機作為核心控制器,充分利用FPGA的可編程邏輯功能,完成相關(guān)電路設(shè)計。軟硬件有機結(jié)合實現(xiàn)簡易數(shù)字存儲示波器的設(shè)計,系統(tǒng)總體功能完善,穩(wěn)定性高,使用方便。
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