智能控制大赛论文--逻辑分析仪

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1、自动化孚傥报告评分批改老师《简易逻辑分析仪》队名双人行名区寿松徐杰斌目录摘要3一、方案设计与论证31、数字信号发生器模块32、8位输入、触发电路43、控制系统54、波形显示模块5二、系统实现及理论分析62、逻辑门限电压比较模块73、输入数据采集模块84、数据存储模块8三、总体设计8四、系统测试101、调试方法和过程102、测试数据和结果10五、结论10本设计采用单片机（89C51）和STM32作为系统的控制核心。整个设计采用了模块化的设计思想，包括数字信号发生器、逻辑信号门限电压比较、信号采集与存储、液晶显示、控制面板等功能模块。数字信号发生

2、器由单片机读取8个外部开关状态，经循环移位输出。STM32检测8通道输入，在满足触发条件时，进行一次采样和存储，满足对8路信号的A/D转换为同一时刻的数据。经过功能选择开关，可以方便选择信号发生器的信号类型的输出，也可以选择屏幕的显示方式。整个系统较好的实现了题目的要求，达到了较高的性能指标。一、方案设计与论证1、数字信号发生器模块方案一：采用74LS199产生8路数字信号。74LS199是具有串行/并行输入及并行/串行输出的8位移位寄存器。利用74LS199的并行置数功能可实现逻辑信号的预置；利用74LS199的移位功能可实现逻辑信号的循环

3、、重复输出。但此方案控制复杂，且需频率为100Hz的时钟，不易采用。方案二：采用单片机编程实现序列信号发生器。通过8路拨段开关来设定要产生的序列信号，单片机读取这8路信号，经过处理，产生循环移位序列，且单片机定时精确。此方案简单可行。故我们采用了方案二。2、8位输入、触发电路方案一：采用8片模数转换器同时对8路信号进行采集，然后将采集到的数据用单片机与转换成数字量的逻辑门限电压进行比较以决定其逻辑。16级逻辑门限可由键盘输入。此方案能实时的对信号进行采集、比较和存储。但需要的AD芯片较多，不宜采用。方案二：将8路输入信号通过8个比较器进行比较

4、，比较器的基准电压可以接到DAC0832的输出端，单片机根据所需的逻辑门限电压，将其对应的数字量发送给DAC0832,在DAC0832的输出端即可得到所需的逻辑门限电压，可较好的实现16级逻辑门限的变化。此方案可实现题目的要求，但所用器件较多，且占用单片机较多的I/O口，故未采用。方案三：将8路输入信号先用AD进行一次采样，然后用STM32判断其逻辑。逻辑门限电压由按键开关输入给STM32,实现题目要求的16级门限变化。此方案容易控制，实现简单。故我们采用此方案。3、控制系统方案一：使用单片机的最小系统控制方式。即由单片机控制所有的外围设备，

5、包括A/D转换器、存储器、键盘及显示、D/A转换器。这要求单片机除了完成基本的处理分析外，还需要完成信号的采集、存储、显示、示波器的X、Y通道控制等控制与处理工作。其优点是系统规模较小，有一定灵活性，但是程序复杂，调试困难，难以达到题目要求。方案二：使用FPGA/CPLD或带有IP核的FPGA/CPLD方式。即用FPGA/CPLD完成采集、存储、键盘、显示及A/D、D/A等的控制功能。此方案的优点在于系统结构紧凑，可以实现复杂测量与控制、操作方便；缺点是调试过程繁琐。方案三：使用单片机与STM32相结合的方式。即由STM32完成人机界面、系统

6、控制、信号的采集分析及信号的处理和变换，单片机输出同步的触发电压。这个方案兼顾了前两种方案的优点，故选用此方案。4、波形显示模块方案一：用模拟示波器的Y-T方式来显示8路信号。Y通道循环输入8路信号，各路信号的电平不同，即可在示波器上显示8路信号的波形。此方案的优点是示波器的通道控制简单，但波形难以做到稳定，故不采用。方案二：用模拟示波器的X-Y方式来显示8路信号。X通道的扫描信号为周期的锯齿波。Y通道的8路波形信号电压是通过CPLD取出双口RAM中的数据经D/A转换（DAC0800,转换速度85ns）后得来。这样就可以给每路信号的逻辑电平分

7、配不同的数字量，经D/A转换后就使得各路信号的逻辑电平都对应着不同的模拟电压，以实现在示波器上显示8路通道的波形，同时，利用模拟示波器的X-Y方式可做到X、Y通道信号的严格同步，使波形显示清晰稳定。方案三：直接利用STM32的描点连线函数对采集的数据进行描点画图，这种方式可直接利用存储在STM32里面的数据，非常方便且处理迅速，故采用方案三。二、系统实现及理论分析1、数字信号发生器模块用89C51产生8路逻辑信号序列及同步时钟脉冲。在89C51的P2口接8个开关，单片机不停的读入8个开关的状态并与上次状态数据比较，若不同，则保存读入的状态数据

8、，若相同，则状态数据不变，这样就可以实现逻辑信号序列的预置功能。利用89C51的定时器定时10ms,每到一个10ms,就将8bit的状态数据发送到Pl口,然后将8b