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2018TI杯大学生电子设计竞赛G题可用资料.doc

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第1章绪论
1.1逻辑分析仪在数字科技中的地位
1.2本文研究内容
第2章方案论证
第3章系统原理框图
第4章系统电路
4.18位数字信号发生器 具体电路
第5章系统软件设计
第6章调试过程及功能实现
第7章结果分析
第8章总结
参考文献
附录1
辽 宁 工 业 大 学 电子综合设计与制作 课程设计(论文) 题目:简易逻辑分析仪 院(系): 电子与信息工程学院 专业班级: 电子081 学 号: 080404009 学生姓名: 东宇 指导教师: (签字) 起止时间:2011.12.26—2012.01.06 I
本科生课程设计(论文) 院(系):电子与信息工程学院 教研室:电子信息工程 课程设计(论文)任务及评语 学 号 080404009 学生姓名 东宇 专业班级 电子081 课程设计 题目 简易逻辑分析仪 任务和要求: 设计并制作一个 8 路数字信号发生器与简易逻辑分析仪。 (1)制作数字信号发生器 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)制作简易逻辑分析仪 a.具有采集 8 路逻辑信号的功能,并可设置单级触发字。信号采 集的触发条件为各路被测信号电平与触发字所设定的逻辑状态相同。 在满足触发条件时,能对被测信号进行一次采集、存储。 b.能利用模拟示波器清晰稳定地显示所采集到的 8 路信号波形, 并显示触发点位置。 c.8 位输入电路的输入阻抗大于 50kΩ,其逻辑信号门限电压可 在 0.25~4V 范围内按 16 级变化,以适应各种输入信号的逻辑电平。 d.每通道的存储深度为 20bit。 1、布置任务,查阅资料,理解掌握系统的控制要求。(1 天) 2、设计简易逻辑分析仪的系统接线图。(2 天) 3、建立简易逻辑分析仪的框图。(2 天) 4、绘制框图。(2 天) 5、对系统进行仿真,确定 PID 控制参数,分析系统性能。(2 天) 6、撰写、打印设计说明书(1天) 平时: 论文质量: 答辩: 总成绩: 学生签字 指导教师签字: 年 月 日 课 程 设 计 ( 论 文 ) 任 务 进 度 计 划 指 导 教 师 评 语 及 成 绩 注:成绩:平时20% 论文质量60% 答辩20% 以百分制计算 I
本科生课程设计(论文) 摘 要 本系统的设计电路由 8 位数字信号发生器电路、数据采集电路、功能控制系 统、显示电路四部分构成。8 位数字信号发生器电路:由单片机、液晶、按键等 元器件组成,可以产生 8 路循环移位逻辑信号序列,并能设定、调节并显示预置 值。数据采集电路:由单片机控制,含有 RAM 及 8 位输入电路等,能够采集并存 储输入的 8 位逻辑序列。功能控制系统:它也是由单片机控制,完成设定、显示、 调整系统各功能项的任务。显示电路:主要由可编程逻辑器件 CPLD 和电平移位及 扫描电路组成,用于将 RAM 中的 8 路逻辑序列取出,将其高速送入示波器稳定显 示。 关键词:可编程器件 CPLD;电平位移;扫描电路; II
本科生课程设计(论文) 目 录 第 1 章 绪论 .......................................................... 1 1.1 逻辑分析仪在数字科技中的地位 ................................. 1 1.2 本文研究内容 ................................................. 1 第 2 章 方案论证 ...................................................... 2 第 3 章 系统原理框图 .................................................. 4 第 4 章 系统电路 ...................................................... 5 4.1 8 位数字信号发生器 ........................................... 5 4.2 功能控制系统 ................................................. 5 4.3 数据采集电路 ................................................. 6 4.4 显示系统 ..................................................... 6 第 5 章 系统软件设计 .................................................. 7 第 6 章 调试过程及功能实现 ...........................................10 第 7 章 结果分析 ..................................................... 12 第 8 章 总结 ......................................................... 13 参考文献 ............................................................ 14 附录 1 .............................................................. 15 III
辽 宁 工 业 大 学 课 程 设 计 说 明 书 (论文) 第 1 章 绪论 1.1 逻辑分析仪在数字科技中的地位 数字科技对检测仪器的需求 20 世纪 70 年代以来,大规模集成电路、可编 程逻辑器件、高速数据信号处理器和计算机技术等高新技术得到迅猛发展,为解 决数字设备、计算机及 VLSI 等电路在研制、生产、检修和维护中的测试问题, 出现了一类新的测试设备。因为其被测系统的信息载体主要是二进制数据流,为 区别于频域或时域的测量,把这一类测试统称为数据域(DataDomain)测试,即 有关数字系统的测试称为数据域测试。以离散时间或事件出现的次序为自变量, 状态值为因变量的函数关系属数据域范畴。因此数据信息是由状态空间概念、数 据格式和数据源构成的。它与频域或时域的信息不一样,具有以下一些特征: 1 数字信息几乎都是多位传输的。 2 数字信息是按时序传递的。 3 许多信号仅发生一次。有些信号虽然可以重复发生,但是它们是非周期性的。 4 造成系统出错的误码常混在一串正确的数据流中,实际上只有错误已经发生以 后才能辨认出来。 5 信号的速度变换范围很大(如高速运行的主机和低速的外围设备)系统的检测 不可能象对模拟系统那样。 1.2 本文研究内容 1.具有采集 8 路逻辑信号的功能,并可设置单级触发字。信号采集的触发 条件为各路被测信号电平与触发字所设定的逻辑状态相同。在满足触发条件时, 能对被测信号进行一次采集、存储。 2.能利用模拟示波器清晰稳定地显示所采集到的 8 路信号波形,并显示触 发点位置。 3.8 位输入电路的输入阻抗大于 50kΩ,其逻辑信号门限电压可在 0.25~4V 范围内按 16 级变化,以适应各种输入信号的逻辑电平。 4.每通道的存储深度为 20bit。 1
辽 宁 工 业 大 学 课 程 设 计 说 明 书 (论文) 第 2 章 方案论证 简易逻辑分析仪系统包括四个部分:(1)8 位数字信号发生器(2)数据采 集电路(3)功能控制电路(4)显示电路。整个系统框图如图(1)所示: 第一部分是 8 位数字信号发生器。本题要求能产生 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。 这里有两种方案供选择:1、采用中、小规模器件实现;2、用单片机 AT89C52 来 完成。如果使用中、小规模器件,虽然不需要使用软件编程,但使用的芯片很多, 不仅电路复杂,而且由于电路内部接口信号烦琐,中间关联多,抗干扰能力差。 而单片机作为一个智能化的可编程器件,可以通过软件完成相关功能。因此,我 们采用方案 2 来完成 8 位数字信号发生器电路。 第二部分为功能控制系统。此系统实现控制简易逻辑分析仪的某些特殊功能。 有两种方案:1、用中小规模元件组成控制系统。2 用单片机 AT89C52 完成。如前 所述,与中、小规模元件组成的控制系统相比,单片机仅系统更加稳定,而且易 于操作。 因此方案 2 更合理 2
辽 宁 工 业 大 学 课 程 设 计 说 明 书 (论文) 第三部分数据采集电路的实现也有两种方案。方案 1:用单片 AT89C52 机完 成数据采集及存储。方案 2:用可编程逻辑器件 CPLD 来实现。由于题目要求采集 的是 100Hz 的低频时钟序列,用普通单片机可以轻松实现,不需要使用复杂的 CPLD 系统。所以,我们使用方案 1 实现数据采集电路。 第四部分显示系统也可以有两种方案:1、使用 CPLD 完成控制;2、用单片机 AT89C52 实现控制。本题要求在示波器上清晰稳定地显示信号序列,显示系统必 须高速地从 RAM 中提取数据并传送到示波器的输入端口。普通的单片机数据传送 速率很难满足这个要求,AT89C52 也是一样。而可编程逻辑器件 CPLD 工作速度快, 为 ns 量级,可以完成题中高速采样及显示工作。因此,这里选用方案 1。 经过论证,我们可以确立各部分电路的主控器件: 单片机 AT89C52(8 位数字发生器) 单片机 AT89C52(功能控制系统) 单片机 AT89C52(数据采集电路) 可编程逻辑器件 CPLD(显示电路) 3
辽 宁 工 业 大 学 课 程 设 计 说 明 书 (论文) 第 3 章 系统原理框图 前面的方案论证为各个部分电路确立了主控器件。以此为基础,根据题目的 基本要求和发挥部分的需要,进一步完善各部分电路的具体实现,作出了此分析 仪的系统原理框图,如图(2)所示: 4
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