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基于单片机的逻辑分析仪的设计

更新时间:2009-12-2:  来源:毕业论文

基于单片机的逻辑分析仪的设计
目 录
                  
第1节  引 言……………………………………………………………………………3
   1.1 系统概述………………………………………………………………………3
         1.1.1系统的特点………………………………………………………………4
         1.1.2系统的功能………………………………………………………………4
第2节  系统主要硬件电路设计…………………………………………………………5
2.1 系统结构框图…………………………………………………………………5
2.2 主体控制模块…………………………………………………………………5
2.3 系统硬件的主体实现…………………………………………………………7
2.3.1 数字信号发生器模块的电路设计与实现……………………………7
2.3.2 主控系统模块的电路设计与实现……………………………………8
2.3.3 LED显示模块的电路设计与实现……………………………………10
2.3.4 硬件的抗干扰措施…………………………………………………12
第3节  系统软件设计…………………………………………………………………13
    3.1 系统软件流程…………………………………………………………………13
3.2 中断服务子程序………………………………………………………………15
3.3 AT24C04程序设计……………………………………………………………15  
第4节  结束语…………………………………………………………………………19参考文献…………………………………………………………………………20
基于单片机的简易逻辑分析仪
数理与信息工程学院   电信041  周钰薇
指导教师:余水宝 
第1节     引  言
信息时代是数字化的时代,数字技术的高速发展,出现了以高性能计算机为核心的数字通信、数字测量的数字系统。在研究这些数字系统产品的应用性能的同时也必须研究在设计、生产和维修他们的过程中,如何验证数字电路设计的合理性、如何协调硬件及其驱动应用软件的工作、如何测量其技术指标以及如何评价其性能。逻辑分析仪的出现,为解决这些问题提供了可能。
随着数字系统复杂程序的增加,尤其是微处理器的高速发展,用示波器测试己显得有些无能为力。1973年在美国应运而生的逻辑分析仪(Logic Analyzer),能满足数字域测试的各种要求。它属于总线分析仪一类的数据域测试仪器*主要用于查找总线(或多线)相关故障.同时对于数据有很强的选择能力和跟踪能力,因此,逻辑分析汉在数字系统的测试中获得了广泛的应用。
逻辑分析仪(Logic Analyzer)是以逻辑信号为分析对象的测量仪器。是一种数据域仪器,其作用相当于时域测量中的示波器。正如在模拟电路错误分析中需要示波器一样,在数字电路故障分析中也需要一种仪器,它适应了数字化技术的要求,是数字、逻辑电路、仪器、设备的设计、分析及故障诊断工作中不可按少的工具。在测试数字电路、研制和维修电子计算机、微处理器以及各种集成化数字仪表和装置中具有广泛的用途;还是数字系统设计、侦错、软件开发和仿真的必备仪器;作为硬件设计中必不可少的检测工具,还可将其引入实验教学中,建立直观感性的印象,提升学生的硬件设计能力,可以全面提高教学质量; 随着科技的发展,LA在多通道、大存储量、高采样速率、多触发功能方面得到更快的发展,在航天、军事、通信等数字系统领域得到越来越广泛的应用。
     我们从上面可以看出逻辑分析仪在各个领域的广泛应用。那么我们在学习、应用的同时设计并制作一个简易的逻辑分析仪就显的意义重大了,这样这个过程既可以让我们更加深入理解其原理,又可以提高动手设计并制作整个系统电路的能力,还可以将其作为简易仪器应用于以后的实验中。1.1 系统概述
因在本节中,我们将对简易逻辑分析仪的应用进行分析。给出它的特点,能实现的功能以及系统的简单操作
1.1.1 系统的特点
逻辑分析仪也称逻辑示波器,它是用来分析数字系统逻辑关系的一种仪器。逻辑分析仪的主要作用有二个:一是用于观察的形式显示出数字系统的运行情况,相当于扩展了人们的视野,起一个逻辑显示器的作用;二是对系统运行进行分析和故障诊断。
一般的逻辑分析仪是由数据获取和数据显示两大部分组成的。前者捕获并存储所要观察分析的数据,后者用多种形式显示这些数据。在这里,关键是触发.它的作用是在被分析的数据流中按索特定的数据字。一旦发现这个数据字,便产生触发信号去控制和存储有效数据。因此,它决定了观察的数据窗口在数据流中的位置。
本设计具有以下特点:
1、具有足够多的输入通道,一般的示波器只有2路通道,本设计了8路输入通道。
2、多种触发方式:设置了单字触发和三级触发两种触发模式
3、具有记忆能力:采用EEPROM实现数据的掉电存储
本设计的主要特色:
★ 数字信号发生器使用AT89C2051单片机来控制,达到了高精度的信号输出。
★ 数字信号的逻辑状态显示也用AT89C2051单片机辅助主CPU系统实现。
★ 使用D/A电阻网络,结合单片机对信号幅度进行灵活地控制。
★ 采用发光二极管来指示电路测试点,一目了然,便于调试。
★ 在系统的软硬件设计中均加入了运行良好的抗干扰措施。
★ 强大的软件设计功能,大大简化了硬件电路。
1.1.2 系统的功能
逻辑分析仪的逻辑分析仪(简称LA)是新型的数据域分析仪器,它有许多
独特的功能。把这些功能分成取数、触发、存储、显示等几个方面,
本系统实现的功能是:
(1)能产生8路可预置的循环移位逻辑信号序列,输出信号为TTL电平,序列时钟频率为100Hz,并能够重复输出。
(2)单次触发采集存储显示,单次触发方式是指在满足触发条件后,能对被测信号进行一次采集、存储。之后输出通过DAC转化为模拟电压后输出,在示波器上显示出8路信号,并能显示触发位置。
(3)任意两通道三级触发存储显示,由键盘输入8路中任意2通道的通道号及3级触发字,当指定通道的触发字连续依次满足时,能对被测信号进行一次采集,存储,送DAC后输出显示。同时在屏幕上标记出3级触发字的位置。
(4)显示触发字的位置,可以在模拟示波器显示屏上对触发字进行标记。
(5)显示可以移动的光标,可以通过键盘的加、减控制光标在水平方向的坐标。
(6)翻页显示,可以用键盘控制翻页显示,每隔32bit为一页的内容,扩展了存储深度。587

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