2018 年 TI 杯大学生电子设计竞赛 G 题：简易数字信号时序分析装置（高职高专） 1. 任务 设计一个数字信号时序分析装置，可在示波器（X-Y 模式）上同时显示 8 路数字信号时序，装置的系统组成如图 1 所示。 8 位 数字 信号 发生 电路 . . . clock D0 D1 D2 . . . D7 8 条 跳接线 示波器 X Y 数字 信号 时序 分析 装置 2．要求 图 1 设计作品系统组成 （1）设计制作 8 位数字信号发生电路，可产生 8 位并行移位循环输出的 TTL 电平信号，TTL 电平的外输入移位时钟 clock 信号频率为 100kHz，D0 ~ D7 循环 输出的时序波形如图 2。 （20 分） 移位循环周期 80µs 10µs D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 图 2 数字信号发生电路循环输出时序波形 （2）设计制作数字信号时序分析装置，通过键盘预置 8 位单级触发字 TW， 满足触发条件（即 D0 ~ D7 刚好为预置的 TW）时，可在示波器上不重叠地自左 G-1 

选在示波器屏幕的左侧、中间和右侧）。 至右同时显示 8 路数字信号 1 个移位循环周期的时序波形。 （30 分） （3）8 路数字信号时序波形的触发时间位置可调，可分别选择“触发开始 跟踪”、“中心触发”和“触发终止跟踪”三种方式（即触发字的时间位置可分别 （15 分） （4）在示波器屏幕上添加可手动位移的时间标志线（屏幕上的竖亮线），并 用 8 个 LED 显示时间标志线对应时刻的 8 路数字信号的状态字 SW（状态 1 时 LED 点亮、状态 0 时 LED 熄灭）。 （15 分） （5）在触发字时刻，分析装置对 8 路数字信号的逻辑状态开始采集与存储， 并可在示波器上回放 2 个移位循环周期的 8 路数字信号时序波形。 （10 分） （10 分） （20 分） （6）其他 （7）设计报告 项 目 主要内容 满分 方案论证 比较与选择，方案描述。 理论分析与计算 系统相关参数设计 3 5 5 系统组成，原理框图与各部分电路图，系统软 件与流程图。 5 测试结果完整性，测试结果分析。 摘要，正文结构规范，图表的完整与准确性。 2 20 总分 电路与程序设计 测试方案与测试结果 设计报告结构及规范性 3．说明 （1）8 路数字信号发生电路输出与时序分析装置输入端 D0 ~ D7 之间采用跳 线连接，供设计作品测试时可能颠倒输入接线顺序使用。数字信号时序分析装置 如需 clock 信号，或需产生与 clock 信号同步的时钟信号，均可直接引用外部输 入的 clock 信号。 （2）可预置的触发字 TW 是 8 位二进制码组（称为字），码组 D0 ~ D7 称为 状态字 SW（本题仅有 8 种不同的 SW），SW 等于 TW 时触发 X 通道扫描。 （3）可对 clock 信号 8 分频得到同步扫描周期信号，将其变换为周期性斜 升波作为示波器 X 通道输入的扫描信号。 （4）完成第（2）步要求时，既可采用 8 通道 A/D 采集输入数字信号，也 可采用简单方案，即“八进制计数器、D/A、8 选 1 模拟开关、加法器”组合的 简单实现方案，其中八进制计数器对 clock 信号计数形成 3 位地址码，同时作为 用于轮流选通 D0 ~ D7 的 8 选 1 模拟开关的选通信号及 D/A 地址线，使 D/A 输出 G-2 

8 级周期性阶梯波，这 8 个台阶电压分别与模拟开关选通输出的某一路数字信号 叠加，确保 8 路数字信号波形显示不重叠。加法器可以是有源的，也可以是无源 的，其输出接示波器 Y 通道。 （5）现场测试正式开始后，参赛者不能再对示波器进行任何调整操作。 G-3