基于EDA和单片机技术逻辑分析仪设计.doc
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基于EDA与单片机技术的逻辑分析仪设计PAGE 11 -基于EDA与单片机技术的逻辑分析仪设计 1 -基于EDA与单片机技术的逻辑分析仪设计专业班级: XXXX指导教师: XXXX1 概述随着数字技术的发展和广泛应用,而普通的示波器最多只能测试两路信号波形,无法满足电路的测试的需求因而需要一种新的仪器来对数字电路进行测试。逻辑分析仪正是能满足这一需求的一种新型的数字测试仪器。它应用于微机等数字系统的软件、硬件调试,故障检查,性能分析等过程中。它可以监测硬件电路工作时的逻辑电平,并加以存储,用图形的方式直观地表达出来,便于用户检测,分析电路设计中的错误。本系统的设计电路由8位数字信号发生器电路、数据采集电路、功能控制系统、显示电路四部分构成。8位数字信号发生器电路可以产生8路循环移位逻辑信号序列,并能设定、调节并显示预置值。数据采集电路:由单片机控制,含有RAM及8位输入电路等,能够采集并存储输入的8位逻辑序列。功能控制系统:它也是由单片机控制,完成设定、显示、调整系统各功能项的任务。显示电路:主要由可编程逻辑器件CPLD和电平移位及扫描电路组成,用于将RAM中的8路逻辑序列取出,将其高速送入示波器稳定显示。总体设计及方案论证本设计的逻辑分析仪系统包括四个部分:1、8位数字信号发生器;2、数据采集电路;3、功能控制电路;4、显示电路。整个系统框图如图1所示:图1 系统方框简图2.1 8位数字信号发生器产生8路可预置的循环移位逻辑信号序列,输出信号为TTL电平,序列时钟频率为100Hz,并能够重复输出。这里有两种方案供选择:方案1、采用中、小规模器件实现;方案2、用单片机AT89S52来完成。如果使用中、小规模器件,虽然不需要使用软件编程,但使用的芯片很多,不仅电路复杂,而且由于电路内部接口信号烦琐,中间关联多,抗干扰能力差。而单片机作为一个智能化的可编程器件,可以通过软件完成相关功能。因此,我们采用方案2来完成8位数字信号发生器电路。2.2 数据采集电路该部分数据采集电路的实现有三种方案。方案1:由8选1采样模拟开关(CD4051)和模数转换器ADC(TLC0820)组成。方案2:用单片AT89S52机完成数据采集及存储。方案3:用可编程逻辑器件CPLD来实现。由于本设计所要求采集的是100Hz的低频时钟序列,方案们2和方案3的系统都比较复杂。所以,我们使用方案1实现数据采集电路。2.3 功能控制电路此系统实现控制简易逻辑分析仪的某些特殊功能。有两种方案:方案1、元件组成控制系统。方案2、用单片机AT89S52完成。如前所述,与中、小规模元件组成的控制系统相比,单片机有着先天的优势,不仅系统更加稳定,而且易于操作。 因此方案2更合理。第四部分显示系统也可以有两种方案:方案1、使用CPLD完成控制;方案2、用单片机AT89S52实现控制。2.4 显示电路本题要求在示波器上清晰稳定地显示信号序列,显示系统必须高速地从RAM中提取数据并传送到示波器的输入端口。普通的单片机数据传送速率很难满足这个要求,AT89S52也是一样。而可编程逻辑器件CPLD工作速度快,为ns量级,可以完成题中高速采样及显示工作。因此,这里选用方案1。经过论证,我们可以确立各部分电路的组成。8位数字发生器由单片机(AT89S52)实现。功能控制系统由单片机(AT89S52)、点阵液晶显示模块和4×4键盘三部分组成。由8选1采样模拟开关(CD4051)和模数转换器ADC(TLC0820)组成。显示电路由可编程逻辑器件(CPLD)、数模转换器(DAC)和X、Y、Z轴扫描信号放大电路组成,并在CPLD控制下工作。3 基于EDA技术的显示控制设计本设计的显示控制部分在设计时应用了EDA技术,显示部分的主要功能由CPLD芯片完成。3.1 显示控制部分的工作原理本设计的显示控制部分由CPLD芯片、DA7528数模转换器、运放、和示波器组成。完成数据接收、CPLD点阵扫描、数模转化和示波器显示这几部分功能。3.1.1 数据接收单片机通过控制信号控制CPLD接收要进行扫描的信号。CPLD和单片机之间有8条数据通道,分别传输8路逻辑信号,每个通道一次可以发送一位数据,即8条通道一次可以发送一个字节的数据。CPLD完成一次的数据接受后通过中断请求使单片机发送下一个数据。其原理图如图2所示:图2 CPLD数据接收原理图3.1.2 CPLD点阵扫描CPLD接收到单片机发送过来的信号后对其进行扫描,产生出8路信号的显示控制信号。本设计中CPLD输出的X、Y轴数字量都是8位,即使8路信号在一个256×256的点阵上显示。CPLD通过确定每路信号的高电平、低电平的Y轴数字量使8路信号从上到下在点阵上的不同区域显示(例如:第一路信号的高电平、低电平的Y轴数字两分别为11110
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