简单的逻辑分析仪

简介：
简单逻辑分析仪是一款功能精简、易于使用的电子测试工具，主要用于数字信号的采集与分析。它能够帮助工程师和学生快速理解复杂电路的行为模式，适用于各种开发和教学场景。 ### 简易逻辑分析仪知识点详述 #### 一、方案设计与论证 ##### 数字信号发生器模块 在该部分中，作者探讨了两种不同的设计方案： - **方案一**：采用74LS199产生8路数字信号。74LS199是一种具有串行并行输入及并行串行输出功能的8位移位寄存器。此方案的优点在于能够通过并行置数功能实现逻辑信号预设，并利用移位功能实现循环和重复输出，但控制复杂且需要一个频率为100Hz的时钟源，因此未被采纳。 - **方案二**：采用单片机编程来生成序列信号。用户可以通过8路拨段开关设定所需产生的序列信号；单片机读取这些设置，并通过处理产生循环移位序列。此方法操作简单且定时精确，最终被选为实施方案。 ##### 8位输入、触发电路 对于8位输入和触发电路的设计，作者提出了三个备选方案： - **方案一**：使用8个模数转换器（ADC）同时采集8路信号，并通过单片机将数据转化为数字量逻辑门限电压进行比较。此方法能实时地对信号进行采集、比较及存储，但由于需要大量ADC芯片成本较高，因此未被采用。 - **方案二**：使用8个比较器对输入的每一路信号进行比较；基准电压由DAC0832输出的不同电压值提供，以实现16级逻辑门限的变化。此方法能够满足题目要求但需较多器件和单片机IO口资源，因此未被采用。 - **方案三**：首先利用采样保持器LF398对输入信号进行保持；然后使用ADC0809顺序采集这些数据，并通过单片机判断逻辑门限。此方法易于控制且实现简单，最终被选为实施方案。 ##### 存储电路 针对存储电路设计，文章中提到两种方案： - **方案一**：采用RAM（6264）作为数据存储器；单片机负责将波形数据写入RAM，并由CPLD控制读取。尽管能满足基本需求但在实际应用中可能会遇到通信效率问题，因此未被首选。 - **方案二**：使用双口RAM（IDT7132）。这种RAM具有更高的通信效率，可以更简单地实现单片机与CPLD之间的数据传输；此方法不仅满足了存储需求还提高了系统性能，最终成为实施方案。 #### 二、总体设计 该部分详细介绍了简易逻辑分析仪的整体架构及其各个功能模块的设计。整个系统以89C51单片机和EPM7128可编程逻辑器件为核心构建，具体包括： - **数字信号发生器模块**：通过单片机控制实现循环移位序列。 - **采样保持电路**：使用LF398确保同一时刻捕获所有输入数据。 - **逻辑门限电压比较模块**：用户可通过键盘设置16级逻辑门限电压。 - **输入数据采集模块**：采用ADC0809进行多路信号的数据采集。 - **数据存储模块**：利用IDT7132双口RAM实现高效的数据传输和存储功能。 - **示波器X-Y通道控制模块**：由CPLD生成用于显示的X、Y通道信号。 - **触发点及时间线显示模块**：提供触发点和时间标志线的可视化展示。 - **键盘模块**：用户可通过此接口输入参数或选择功能。 #### 三、系统实现与理论分析 本部分深入探讨了各功能模块的具体实现方式和技术细节。例如，数字信号发生器通过单片机读取外部开关状态并生成循环移位序列；逻辑门限电压比较则允许用户设定不同级别的门限值以适应不同的应用需求。 #### 四、软件设计 该章节主要介绍软件部分的设计思路和方法。围绕89C51单片机展开，涵盖了信号发生器控制、数据采集及逻辑门限设置等功能模块的程序编写工作；确保系统各组件协同运作并高效运行。 #### 五、系统测试 文章描述了对系统的各项功能进行严格测试的过程与结果，包括信号生成精度验证、数据采集准确性评估以及逻辑门限稳定性检测等环节。通过这些测试保证设计的有效性和可靠性。 #### 六、结论 总结了整个项目的设计过程和成果；简易逻辑分析仪的成功开发不仅展示了团队的专业知识和技术水平，也为类似项目的开展提供了有价值的参考案例。 #### 七、参考文献 文中列举了一些在设计过程中引用的技术文档供读者进一步学习研究。