基于单片机的简易逻辑分析仪设计

《基于单片机的简易逻辑分析仪设计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、基于单片机的简易逻辑分析仪设计基于单片机的简易逻辑分析仪设计设计报告摘要本设计从使用简单、调整方便、功能完备出发。设计了单片机控制模块、8位数字信号发生模块、键盘液晶显示模块、数字信号采样模块、逻辑分析模块、示波器输出模块，实现了复杂逻辑分析功能。采用了高速C8051F020单片机、同步双D/A输出、大容量存储、全中文菜单输入等技术。该系统具有数字信号发生器工作稳定可靠、示波器输出清晰稳定、液晶显示形象直观，信息量大等诸多特点。12基于单片机的简易逻辑分析仪设计一、总体方案设计和论证根据题目要求，系统主要分为

2、信号产生模块、逻辑分析示波器输出模块、键盘输入与液晶显示模块、看门狗、温度检测报警模块、时钟模块。对各模块的实现分别有以下不同的设计方案：1、信号产生模块方案一：选用可置数移位寄存器，实现8路可预置的循环移位逻辑信号序列。该方案实现较为简单，但若要使用户直观的输入任意逻辑信号，其外围电路较多，且功能单一。方案二：采用可编程逻辑器件（PLD）实现。PLD工作速度较快且稳定，并可以在系统编程，能够很方便地实现控制的随时修改。但价格较贵，不适于使用。方案三：采用89C52单片机来实现。单片机体积小、价格便宜、功能全

3、由软件实现。而软件编程灵活、自由度大。且可加挂显示设备，键盘输入设备，使置数过程显示非常直观，方便用户使用。还可通过软件编程实现其它附加功能。故在本设计中信号产生模块选用方案三。2、逻辑分析示波器输出模块题目要求能够在模拟示波器上清晰稳定地显示所采集到的8路信号波形，故需采用示波器的X、Y工作方式，X轴输入锯齿波信号，Y轴输入幅值信号，通过逐行扫描的方式复现8路信号波形。方案一：采用传统单片机实现。传统单片机如Atmel系列、Intel系列、Philips系列、Pic单片机系列在我们的日常生活中均应用较为广泛

4、。但其均具有速度较慢的弱点，虽然某些厂商的单片机可支持高速晶振。但其机器周期均为时钟周期分频而来，故其实际工作频率较低。（典型的如Atmel公司的AT89C51，其最高支持晶振为24MHz，但其机器周期为24MHz的12分频，即2MIPS）通过计算要想在示波器上同时显示8路逻辑信号且人眼不感到闪烁的话，必须在17.5us完成一个周期锯齿波生成。而传统单片机速度明显跟不上。若将8路信号分别显示，则需外加同步电路。同时该型号单片机内部仅有256字节的RAM，若需加大信号的存储深度，则需外加大容量的RAM，实现起来

5、比较复杂。选用传统单片机加高速并行D/A，由于传统单片机口线较少，仅一个并行D/A就需要占用8条以上的口线，扩展功能比较困难。若选用串行D/A，虽然口线占用较少但其输出的速度就要大打折扣。方案二：采用Cygnal公司所生产的100脚TQFP封装的新型单片机C8051F020。该单片机具有如下特点：高速流水线结构的8051兼容的CIP-51内核可达25MIPS；全速非侵入式在系统调试接口；两个12位DAC可编程更新时序；64K字节可在系统编程的FLASH存储器；4096+256字节的片内RAM；可寻址64K字节

6、地址空间的外部数据存储器接口；该单片机支持在系统编程和仿真功能，无需其它任何外设即可实现系统仿真。并可充分利用其内部4K的RAM实现对信号的海量存储。还可利用C8051F020众多的IO口和多达64K的FlashRom实现更多功能。综上比较，我们选用方案二来实现信号的分析与复现。12基于单片机的简易逻辑分析仪设计3、键盘输入与液晶显示模块方案一：用8279芯片驱动按键电路以及数码管显示。但占用单片机I/O口较多。此法虽可利用74LS164实现串/并转换功能，将数据送到数码管显示。这样可减少对单片机系统接口的占

7、用，但该方案比较陈旧，不能实现图形化显示，不够直观。方案二：选用HD7279A芯片驱动键盘加并行液晶，由于液晶可以实现点阵显示，几乎能够显示任意图形，使得显示更加得生动、直观。具有很好的人机交互界面，更具亲和力。本设计采用了该方案。4、看门狗模块及温度检测报警模块为了提高系统工作的可靠性，防止程序飞出，特设此模块保证系统运行可靠。同时使用温度传感器，可实时监测系统工作温度，当系统出现异常状况而过热时，自动告警并切断内部电源实现了对系统的可靠保护。5、时钟模块我们选用DS1302时钟芯片，实现时钟功能。二、系统

8、的具体设计与实现系统组成原理框图如图1所示，现将系统分为硬件和软件两个方面进行具体分析。1、系统的硬件设计（1）数字信号发生器模块电路的设计与实现。具体原理如图2－2。12基于单片机的简易逻辑分析仪设计图2－2该模块比较简单，以AT89C51为核心，外接液晶显示器与键盘。可以直观的显示出所预置的逻辑信号序列。由于题目中设计要求该系统的信号接收检测部分逻辑信号门限电压可在0.25~4V范围内按16级变