基于单片机和CPLD便携式数字示波器硬件平台研究实现

陈先生528

摘要
+ ~8 y6 w# P/ i" w6 s% Z( `示波器是利用电子示波管的特性，将人眼无法直接观测的交变电信号转换成
5 _0 b' ^- o- ]7 x图像，显示在荧光屏上以便测量的电子测量仪器。它 是观察数字电路实验现象、
分析实验中的问题、测量实验结果必不可少的重要仪器。
但传统示波器高昂的价格却限制了它的普及，特别是在个人用户如从事电子
! `/ W$ j& X3 j设计的开发人员以及学生中的普及。因此如何设计一款低成本的实用的示波器将
是本文要探讨的内容。
本文提出了一套完整的虚拟数字示波器硬件设计方案，并最终完成了低成本
0 ~7 {' c% @: V3 I/ k6 r! T: ]: E虚拟数字示波器的设计，制作出虚拟数字示波器工程样机-台。
本数字示波器的带宽为1MHz,采样速度最高20Msa/s, 精度8位，能测量0
, E: ~. d) u8 \5 V0 q% }-20Vpp 的信号，档位在上位机软件控制下无接触自动切换。信号采集及存储电
6 e# N# Q2 |; }: I- Q& Z9 E路由MSP430F247、EMP240 (cpld)、TLC5510、IS61LV256 等组成，在FIFO
: v0 E& v+ r4 F5 f3 x逻辑电路控制下自动完成触发电平捕获、数据高速存储、采样停止等。在
MSP430F247控制下，系统完成协议解析、数据的读取、预处理，并最终将数据发
8 {7 M* M1 n+ W" M, A9 a+ c8 G送到上位机显示。与此同时采样的开始与停止，采样的速率和触发门限等均由主
4 o0 Z! f1 E* J7 }3 a, _( E5 W+ ~控制器MSP430F247控制。系统具有三种采样方式，能完成毛刺捕获。测试证明, .
本设计能满足一般的测量应用。
关键词:虚拟数字示波器CPLD FIFO 数据采集高速采样
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本文提出了一套完整的虚拟数字示波器硬件设计方案，并最终完成了低成本 虚拟数字示波器的设计，制作出虚拟数字示波器工程样机台。