徐璐

【摘要】 本文針對單片機及CPLD的數(shù)字存儲示波器進行了研究，以89C52單機片為例，其核心為CPLD，該數(shù)字存儲示波器在實際進行設(shè)計的過程中，采用了模塊化設(shè)計法，并融入了多種EDA工具，為進一步提升設(shè)計效率并完善數(shù)字存儲示波器的功能奠定了基礎(chǔ)。

【關(guān)鍵詞】 單機 CPLD 數(shù)字存儲示波器 研究

前言：

在信息化時代背景下，數(shù)字存儲方式的誕生，能夠借助示波器的運用，實現(xiàn)對信息的數(shù)字化存儲，在此過程中，借助A/D變換器的使用，信號以波形輸入后經(jīng)由此轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號并存儲于RAM中。在使用這一數(shù)據(jù)信息時，這可從RAM中調(diào)出，然后經(jīng)過D/A轉(zhuǎn)換為信號模擬量，進而呈現(xiàn)于計算機顯示器上。而基于數(shù)字存儲示波器下，在信號處理與顯示兩種功能是分開設(shè)置的，在實際進行設(shè)計的過程中，則借助了單機片與可編程器件的運用，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)處理與控制核心的搭建，在此基礎(chǔ)上以完善功能模塊的組件來實現(xiàn)這一系統(tǒng)的打造。

一、通道輸入信號調(diào)理電路與雙限窗口比較器

基于輸入信號下，相應的動態(tài)范圍大，因此，在實際進行設(shè)計的過程中，這一如下方法落實：先衰減后放大的電路結(jié)構(gòu)，在電路的前級，采用的是八位雙D/ATCL7528構(gòu)成程控衰減器，其中，參考電壓為輸入信號，在D/A端輸出電壓為VO=DIN/256VREP=DIN/256VIN，其中，VIN表示的是輸入電壓，DIN表示的是D/A輸入的數(shù)字量，而針對DIN進行改變，這就意味著需要改變衰減器的衰減倍數(shù)。而在電路的后級上，這以高性能儀表放大器作為程控放大器，型號為AD620，在此過程中，要想促使相應的垂直分辨率能夠達到0.01V/div，通過計算得出相應放大電路的增益G等于62.5。

而在雙限窗口器上，借助這一模塊設(shè)備的運用，這是為了確保在幅度垂直靈敏度方面能夠?qū)崿F(xiàn)對超越信號的自動檢測與控制，在同道調(diào)理電路下，相應輸出信號如果超出了窗口限定范圍，這一比較器的輸出電平較高。

二、控制面板電路與觸發(fā)信號產(chǎn)生電路

在控制面板上，基于整個系統(tǒng)中，相應控制面板是由鍵盤、通道1、2垂直位置、觸發(fā)電平與位置以及主時基位置，總共有五個調(diào)節(jié)旋鈕，為實現(xiàn)簡單便捷的操作奠定了基礎(chǔ)。在觸發(fā)信號產(chǎn)生電路上，基于觸發(fā)電路的設(shè)置作用下，為了最終所處產(chǎn)生的上升沿觸發(fā)信號具備有效性，在針對這一觸發(fā)信號產(chǎn)生電路進行設(shè)計的過程中，在邊沿的出發(fā)信號產(chǎn)生電路上，其核心是比較電路，基于這一比較器下，其型號為MC3486，而在所采用的芯片下，能夠?qū)崿F(xiàn)對10MHz輸入信號的處理，且在信號輸出上，與TTL電平產(chǎn)生了兼容性。同時，在最大幅度觸發(fā)所產(chǎn)生的電路為：基于峰值下，針對電路記錄信號的峰值進行保持，且與輸入信號進行對比分析，在此基礎(chǔ)上，得出：如果輸入信號要比峰值保持電路輸出電平低，比較器輸出上升沿觸發(fā)信號。

三、采集存儲邏輯電路與顯示器控制模塊

在采集存儲邏輯電路上，其所承擔的主要功能為：在A/D轉(zhuǎn)化數(shù)據(jù)后進行存儲，實現(xiàn)對接口、觸發(fā)控制以及采集存儲等模塊的邏輯控制，在設(shè)計的過程中，這采用了一片CPLD器件進行實現(xiàn)，型號為EPM7128SLC84。基于觸發(fā)控制邏輯電路下，這是借助觸發(fā)選用與使能邏輯構(gòu)成的，以單機片進行控制，促使線路在配合的過程中實現(xiàn)相應觸發(fā)功能的充分發(fā)揮；而采集存儲控制模塊下，作為這個系統(tǒng)的控制核心，是由可編程分頻器、地址計數(shù)器、延遲計數(shù)器以及時鐘選擇器構(gòu)成。

在顯示控制模塊下，采用的是示波器下X-Y方式，借助這一方式，相應示波器的偏轉(zhuǎn)電壓需要由外部進行提供，包括垂直與水平軸，而在相應的顯示器屏幕上，對應著一個X-Y坐標，這就意味著在提供了波形坐標數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，能夠借助D/A轉(zhuǎn)換后，將其送入到X-Y軸中。而基于顯示控制電路下，其主要是由時鐘選擇器、地址計數(shù)器以及X-Y數(shù)據(jù)器等組建而成，在單片機下，實際寫數(shù)據(jù)的過程中，相應時鐘顯示器回進行寫信號通選，在數(shù)據(jù)存儲上，呈現(xiàn)出的規(guī)律為Y1/X1、Y2/X2。

在能夠進行顯示時，時鐘顯示器一般都是先選擇顯示時鐘，而在地址計數(shù)器上，則是以固定頻率進行循環(huán)計數(shù)的，相應RAM這借助顯示器的運用，將其作為時鐘，二在X/Y的鎖存器通選信號上，則以地址充當，進而實現(xiàn)奇偶數(shù)的分類存儲。在此基礎(chǔ)上，進行系統(tǒng)軟件設(shè)計，要確保相應軟件設(shè)計與硬件配套，并滿足實際運行之需。

四、總結(jié)

綜上，在針對單片機及CPLD的數(shù)值存儲示波器進行了研究，在進行這一系統(tǒng)設(shè)計的過程，借助CPLD的運用，能夠為實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的有效且完善采集、存儲，為充分發(fā)揮出這一數(shù)字示波器的作用與價值奠定基礎(chǔ)。

參 考 文 獻

[1]張越，王均樹，張炎，趙延軍.基于單片機與CPLD的數(shù)字存儲示波器[J].微計算機信息，2007，26：227-228.

[2]陳仲.基于CPLD的數(shù)字存儲示波器的設(shè)計[J].長春師范學院學報，2011，06：34-37.

[3]鄭明杰.基于CPLD簡易數(shù)字存儲示波器的設(shè)計[J].才智，2010，31：46.