简易逻辑分析仪论文

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1、.理工大学第四届电工电子创新设计大赛设计报告题目：简易逻辑分析仪评分标准：项目满分得分基本要求论文结构完整性10理论分析与计算20硬件电路设计与器件选择45分析及结论20创新特色5总分....摘要本系统逻辑分析仪部分采用fpga与51单片机协同处理的方式进行设计，其中fpga负责数据采集和触发提取等，单片机负责液晶显示的驱动和系统功能的选择控制等，充分发挥其各自的优势。采用12864液晶完成人机交互菜单显示和逻辑图形的显示。信号发生器部分则以51单片机为核心，采用独立按键，流水灯，及数码管丰富显示界面

2、，实现了分路信号的按键输入和显示，并且采用锁存器扩展输出能力，也实现了输出电平为TTL的要求。系统充分考虑性能的要求，在完成所有功能的前提下尽量寻求降低成本，便携使用等方法，采用fpga不仅提高了设计的效率，而且拓展了使用频带，带来了更加稳定的性能，系统还创新式地选择12864液晶作为菜单输出和波形输出显示端，不仅充分发挥了其潜在性能，而且降低了利用示波器等仪器带来的高昂价格与不便，通过静态存储单元还实现了设置掉电保护功能和波形记忆功能。数据采集模块的输入电路中的程控迟滞比较器，提高了输入信道的抗干扰

3、能力。关键词逻辑分析仪单片机静态存储迟滞比较器........目录摘要11方案论证及选择11.1待选方案一11.2待选方案二11.3待选方案三21.4方案选择22理论分析与参数计算32.1信号发生器参数32.2逻辑分析仪参数33系统设计33.1序列信号产生器的实现33.2逻分析仪设计43.2.1输入电平转换模块设计43.2.2采集触发模块设计63.2.3信息处理与显示模块74软件设计84.1软件功能84.2基本控制流程图95仿真与分析105.1信号发生器仿真分析105.2逻辑分析仪仿真分析115.2.

4、1电平转化模块仿真115.2.2信号处理模块仿真115.2.3单片机处理模块仿真136小结与体会14参考文献14附录15........1方案论证及选择1.1待选方案一利用普通的74系列移位计数器构成数字信号发生器，纯单片机方式实现逻辑分析仪。图1-1方案一结构框图系统结构如图1-1所示，数字信号发生器部分采用74系列的移位计数器的基本功能，通过拨码开关向置数端预置循环序列，通过TTL驱动输出数字信号。逻辑分析仪部分的门限电压由电位器控制。这种方法单片机除了完成基本的数据分析外，还需要完成对逻辑数据的

5、采集、存储、显示等大量控制工作。1.2待选方案二由单片机产生数字信号序列，由另外两片单片机构成逻辑分析仪。图1-2方案二结构框图系统结构如图1-2所示，在信号产生上方案二采用单片机方案，数码管显示循环序列码状态，在逻辑分析仪部分，该方案的特点是双单片机结构，二者通过串口通信，下位机单片机3只负责显示，上位机单片机2通过D/A输出程控的门限电平。本方案解决了显示与数据采集处理不能同时工作的矛盾。....1.3待选方案三由单片机产生逻辑序列，采用流水灯和数码管丰富显示功能，数据采集与检测部分采用fpga芯

6、片完成，单片机完成系统功能的控制，12884液晶完成菜单界面的显示和逻辑图形的显示。图1-3方案三结构框图系统结构如图1-3所示：系统分为三大部分：数字信号发生模块、信号采集模块、显示控制模块。硬件设计上包含两块单片机、一块FPGA，利用FPGA高速处理的特点，实现采集工作，弥补了单片机在高速采集和实时显示的弱点，使整个系统的处理能力远超过当前微控制器的水平，这使设计十分具有发挥的空间。而且通过合理地划分软硬件的工作量，将使软件控制和软件编写变得容易。同时创新式采用12864液晶分时显示功能菜单显和逻

7、辑波形，避免了使用示波器显示波形带来的不便和价格的高昂，同时充分发挥了12864的实时绘制波形的能力。1.4方案选择方案一的优点是系统规模较小，成本较低。但是功能受到限制，并且由于单片机本身速度的限制，它不能适应显示高速数字信号采集的要求，不利于对系统功能和指标的发挥。方案二，主体由软件构成，编程量大，而且单片机在数据处理上发挥余地较少，而且由于单片机时钟的限制仍然无法适应高速应用的场合。方案三利用了FPGA的系统加速方案，容易达到发挥部分的要求，而且还具有一定的优化和扩展余地，我们将软硬件的工作量进

8、行了合理的划分，可以确保作品在规定的时间内高质量完成。综合上面方案的优缺点分析，方案三不仅在信号发生部分和采集处理部分丰富了功能和提高了性能，还在波形显示部分创新地采用了LCD液晶显示,从性能上看取消示波器或许存在少许的降低，但是就本设计要求而言仍然可以完整地完成所有要求，并且带来了很大的优势，使系统更加的便捷和廉价，另一方面从时代的发展看，采用专用的液晶屏作为显示必将成为以后的发展方向，综合考虑我们决定采用方案三作为我们最终实现方案。....2理论分析