190 簡(jiǎn)易邏輯分析儀 摘 要 本系統(tǒng)是由單片機(jī)作為主控制器、可編程器件作為輔助控制單元來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號(hào)產(chǎn)生、邏輯信號(hào)采集和示波器顯示。 由單片機(jī)為核心的信號(hào)發(fā)生器，實(shí)現(xiàn)了大范圍可控頻率、預(yù)設(shè)碼型的信號(hào)輸出；數(shù)據(jù)采集模塊的輸入電路中的程控遲滯比較器，提高了輸入信道的抗干擾能力。可編程器件高密度特點(diǎn)在本系統(tǒng)中的應(yīng)用，大大減少了外圍器件，增強(qiáng)了系統(tǒng)的可靠性。帶有 示模塊為用戶控制提供友好的人機(jī)界面，實(shí)現(xiàn)了設(shè)置掉電保護(hù)功能，并支持鼠標(biāo)操作和圖形打印。 關(guān)鍵詞 邏輯分析儀 單片機(jī) 可編程器件 程控遲滯比較器 191 一、 方案論證及選擇 方案一： 利用普通的 74 系列移位計(jì)數(shù)器構(gòu)成數(shù)字信號(hào)發(fā)生器，純單片機(jī)方式實(shí)現(xiàn)邏輯分析儀。 圖 1 方案一結(jié)構(gòu)框圖 如圖 1示，數(shù)字信號(hào)發(fā)生器部分，利用 74 系列的移位計(jì)數(shù)器的基本功能，通過(guò)撥碼開(kāi)關(guān)向置數(shù)端預(yù)置循環(huán)序列，通過(guò) 動(dòng)輸出數(shù)字信號(hào)。邏輯分析儀部分的門(mén)限電壓由電位器控制。這種方法單片機(jī)除了完 成基本的數(shù)據(jù)分析外，還需要完成對(duì)邏輯數(shù)據(jù)的采集、存儲(chǔ)、顯示等大量控制工作。 方案二： 由單片機(jī)產(chǎn)生數(shù)字信號(hào)序列，由另外兩片單片機(jī)構(gòu)成邏輯分析儀。 射隨器 門(mén)限 比較器 電位器 調(diào)壓電路 單 片 機(jī) Z Y X D/A D/A 預(yù) 置 撥碼開(kāi)關(guān) 序列 輸出 數(shù)字信號(hào)發(fā)生器 簡(jiǎn)易邏輯分析儀 100鐘 鍵盤(pán) 級(jí)聯(lián) 74 移位計(jì)數(shù)器 數(shù)碼管 192 圖 1 方案二結(jié)構(gòu)框圖 如圖 1示，相比方案一在信號(hào)產(chǎn)生上方案二采用了單片機(jī)方案，數(shù)碼管顯示循環(huán)序列碼狀態(tài)，本方案用軟件可以實(shí)現(xiàn)不同頻率、更加復(fù)雜數(shù)字信號(hào)的輸出。在邏輯分析儀部分，部分的特點(diǎn)是雙單片機(jī)結(jié)構(gòu)，二者通過(guò)串口通信，下位機(jī)單片機(jī) 3 只負(fù)責(zé)顯示，上位機(jī)單片 機(jī) 2 通過(guò) D/A 輸出程控的門(mén)限電平。本方案解決了顯示與數(shù)據(jù)采集處理不能同時(shí)工作的矛盾， 方案三 利用 高速特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)并行工作，這是本方案相比于方案二的特色之一。 用可編程器件可以高速完成單一功能模塊。 使整個(gè)系統(tǒng)的處理能力遠(yuǎn)超過(guò)當(dāng)前微控制器的水平，這使設(shè)計(jì)十分具有發(fā)揮的空間。 而且通過(guò)合理地劃分軟硬件的工作量，將使軟件控制和軟件編寫(xiě)變得容易。 單 片 機(jī) 2 單 片 機(jī) 3 單 片 機(jī) 1 輸出級(jí)動(dòng) 射隨器 D/A 門(mén)限 比較器 串口 通信 Z Y X D/A D/A 數(shù)碼管 鍵盤(pán) 數(shù)字信號(hào)發(fā)生器 簡(jiǎn)易邏輯分析儀 鍵盤(pán) 數(shù)碼管 193 圖 1 方案三結(jié) 構(gòu)框圖 如圖 1示：系統(tǒng)分為四大部分：數(shù)字信號(hào)發(fā)生模塊、主控制器、邏輯采集模塊、顯示控制模塊。硬件設(shè)計(jì)上包含兩塊單片機(jī)、一塊 塊 中單片機(jī) 1 與 動(dòng)級(jí)組成的是數(shù)字信號(hào)產(chǎn)生模塊； 單片機(jī) 2 為邏輯分析儀的主控制器， 數(shù)據(jù) 單片機(jī) 2 的控制下完成觸發(fā)控制、數(shù)據(jù)采集，并支持與主控制器的數(shù)據(jù)回讀，它們構(gòu)成了數(shù)據(jù)采集模塊； 的控制下完成示波器自動(dòng)掃描控制，它們構(gòu)成了顯示控制模塊，主控制器將符合 描格式的數(shù)據(jù)寫(xiě)入 緩存 ，自動(dòng)地、并行地工作，其 間不需主控制器的管理，直至顯存被更新為止。 采用為主控制器贏得了充足的系統(tǒng)管理時(shí)間，我們?yōu)橄到y(tǒng)設(shè)計(jì)了掉電設(shè)定保護(hù)、信息打印，并使系統(tǒng)支持 標(biāo)等設(shè)備。 方案一的優(yōu)點(diǎn)是構(gòu)成的系統(tǒng)規(guī)模較小，成本較低。但是受到單片機(jī)本身89 片 機(jī) 1 采集存儲(chǔ) 據(jù) 9 片 機(jī) 2 出 級(jí)動(dòng) 雙通道 D/A X Y 示波器 Z 數(shù)字信號(hào)發(fā)生器 顯示控制模塊 鍵盤(pán) 打印機(jī) 鼠標(biāo) 電保護(hù) 信號(hào)采集模塊 鍵盤(pán) 194 速度的限制，它不能適應(yīng)顯示的實(shí)時(shí)性和高速數(shù)字信號(hào)采集的要求，不利于對(duì)系統(tǒng)功能和指標(biāo)的發(fā)揮。 方案二，主體由軟件構(gòu)成，編程量大，盡管實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)顯示，可是仍受單片機(jī)速度的限制，不能適應(yīng)高速應(yīng)用的場(chǎng)合。方案三利用了 系統(tǒng)加速方案， 容易達(dá)到發(fā)揮部分的要求，而且還具有一定的優(yōu)化和擴(kuò)展余地， 我們將軟硬件的工作量進(jìn)行了合理的劃分，可以確保作品在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)高質(zhì)量完成。綜合上面方案的優(yōu)缺點(diǎn)分析，我們決定采用方案三作為我們最終實(shí)現(xiàn)方案。 二、 理論分析與參數(shù)計(jì)算 1、數(shù)字信號(hào)發(fā)生器 （ 1） 通道數(shù)： 8 路 （ 2） 最大模值： 32 （ 3） 頻率可程控范圍： 10、邏輯分析儀 （ 1）通道數(shù)： 8 路 數(shù)字電路中 8 線制標(biāo)準(zhǔn)普遍存在，我們的設(shè)計(jì)的就是 8 通道信號(hào)產(chǎn)生和采集系統(tǒng)，這滿足題目基本和發(fā)揮部分的要求。 （ 2）存儲(chǔ)深度： 1024目的 基本要求，水平分辨率 32 。其中， 表示比特每屏。設(shè)計(jì)了分頁(yè)顯示設(shè)計(jì) 32 個(gè)獨(dú)立頁(yè)面，單通道存儲(chǔ)深度要擴(kuò)展為 195 b 02432/32 。 （ 3） 采樣率 : 我們?cè)O(shè)計(jì)的系統(tǒng)可以對(duì)內(nèi)時(shí)鐘和外時(shí)鐘進(jìn)行選擇，內(nèi)部時(shí)鐘 0。 內(nèi)時(shí)鐘與時(shí)間分辨力的指標(biāo)在數(shù)值上是相等的。對(duì)內(nèi)時(shí)鐘采樣的情況，存儲(chǔ)、顯示的數(shù)據(jù)序號(hào)與時(shí)間成正比，對(duì)于固 定的存儲(chǔ)深度可以存儲(chǔ)的時(shí)間也是固定的， 00000,101000 。 式 (2（ 4）觸發(fā)控制 回讀數(shù)據(jù)中的觸發(fā)點(diǎn)在存儲(chǔ)深度中的位置只與延遲計(jì)數(shù)的模值有關(guān)，單片機(jī)可以通過(guò)程控延遲計(jì)數(shù)器的模值 M，來(lái)達(dá)到控制觸發(fā)位置在存儲(chǔ)深度中任意可調(diào)的目的，延遲計(jì)數(shù)次數(shù) 觸發(fā)位置在數(shù)值上是相等的，即 式 (2式中， L 表示回讀數(shù)據(jù)中觸發(fā)位置距離正向最末一點(diǎn)的相對(duì)位置。對(duì)于存儲(chǔ)深度，延遲計(jì)數(shù)模值范圍 1000,0M 。 為了保證桶形存儲(chǔ)器中沒(méi)有歷史數(shù)據(jù)殘余，可以使用這里的一種 算法：?jiǎn)纹瑱C(jī)要發(fā)送的延遲值為須使延遲計(jì)數(shù)器在使能之前預(yù)先延遲 t 1000式 (2這段時(shí)間可以通過(guò)軟件設(shè)置來(lái)強(qiáng)制延遲。 （ 5）顯示分辨率 40 32 由于顯示的線有垂直的線，因此我們沒(méi)有采用平時(shí)顯示曲線的 式而采用了 式。而 式顯示占用空間時(shí)間都大，并且頻率低的時(shí)候不容易觀察，顯示不穩(wěn)定，而顯示的數(shù)據(jù)的信息量比較小，僅有 8 個(gè)通 196 道每一個(gè)通道又僅僅包含 0 1 電平，因此我們用用四個(gè)象素點(diǎn)來(lái)區(qū)別 01 電平，利用 1 個(gè)象素點(diǎn)來(lái)區(qū)別通道。最小一個(gè)周期顯示 4 個(gè)點(diǎn)，最多的時(shí)候顯示 8 個(gè)周期需要 32 個(gè)點(diǎn)。因此我們盡量的提高 效率的情況下我們采用了 40 32 的分辨率。這樣使得刷新頻率在示波器上限頻率不變的情況下可以提高。 如果需要看的效果更好一點(diǎn)的話可以看我們?yōu)楦呒?jí)用戶設(shè)計(jì)的同步顯示的液晶上的波形。 （ 6）時(shí)基擴(kuò)展 我們用過(guò)采樣的方法，對(duì)采集回的數(shù)據(jù) 采樣率0 檔位設(shè)定 10 的采樣率 ，將題目基本要求指標(biāo)進(jìn)行了較大幅度的提高， 將掃描速度最低 100 1， 2， 5 分檔。 平移顯示緩存在內(nèi)存中的首址并刷新緩存，執(zhí)行顯示程序可以實(shí)現(xiàn)時(shí)基的平移，此時(shí)可以看見(jiàn)屏幕邊緣的波形的前驅(qū)或者后繼波形。我們最多可以顯示的不重疊的波形的頁(yè)數(shù)為 1000 除以 32 等于 31 頁(yè) 三、 電路設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 1 序列信號(hào)產(chǎn)生器的實(shí)現(xiàn) 序列形式由用戶任意可編程的，頻率產(chǎn)生的范圍是 010 ，輸出的頻率有兩種形式：一是固定 100頻率輸出，它是為了滿足題目基本要求而設(shè)計(jì)的；另一個(gè)可以由用戶編輯在設(shè)計(jì)范圍的預(yù)置頻率輸出。 產(chǎn)生數(shù)字序 列的原理是將用戶輸入的數(shù)字序列放入一塊內(nèi)存空間，軟件按地址自增的方式將序列送出，如圖 3產(chǎn)生題目示例中的波形只要編輯 197 圖右方的序列，依次將序列按照程控的頻率 10 送出之后 ,就形成了頻率可控的循環(huán)移位序列，同理按照用戶的編輯可以產(chǎn)生用戶編輯的任意序列。 圖 3 序列在內(nèi)存中的存儲(chǔ)格式 為了實(shí)現(xiàn)同步時(shí)鐘的輸出可以按照用戶編輯的形式通過(guò)兩片鎖存器同步輸出。電路的實(shí) 現(xiàn)比較簡(jiǎn)單，如圖 3示只要用鎖存器將當(dāng)前單片機(jī)讀出的存儲(chǔ)器的值鎖存即可。為了實(shí)現(xiàn)同步時(shí)鐘（外部時(shí)鐘）輸出，我們采用兩次鎖存的方法實(shí)現(xiàn) 時(shí)鐘 的同步輸出：首先向地址 8000H，傳送 1 個(gè) 當(dāng)前的內(nèi)存地址中的數(shù)據(jù)字，鎖存到 1U 中；鎖存器 2U 、 3U 共用片選信號(hào)，當(dāng)再次發(fā)送同步時(shí)鐘，同步時(shí)鐘將被鎖存到鎖存器 1U 的輸出端上一次鎖存到 1U 中的數(shù)據(jù)字將同時(shí)鎖存到 2U 端，從而實(shí)現(xiàn)了同步。輸出時(shí)經(jīng)過(guò)一級(jí) 24574沖器將 平驅(qū)動(dòng)為 8 0 m 0000010 01000001 10100000 01010000 00101000 00010100 00001010 地址自增 198 圖 3字信號(hào)同步輸出電路圖 2 邏輯輸入電路設(shè)計(jì) 輸入電路 的核心是比較電路，即將輸入信號(hào)與設(shè)定門(mén)限電平相比較，當(dāng)輸入信號(hào)較 器輸出為低。為了消除疊加噪聲，設(shè)計(jì)時(shí)引入正反饋，進(jìn)行遲滯比較、可以消除噪聲干擾的影響。 本系統(tǒng)采用 現(xiàn)比較器功能。 比較信號(hào)源的內(nèi)阻限制 不大， 共模范圍 寬， 差動(dòng)輸入可以等于電源電壓 。它可以滿足輸入電路對(duì)輸入阻抗 要求，另外與 D/A 配合完成對(duì)門(mén)限電壓 16 級(jí)程控變化。 199 圖 3遲滯比較電路形式及輸入輸出關(guān)系 比較器的反饋到同向端電壓，R 111式 (3如圖 3照正反饋電路跳變的臨界狀態(tài)，求出遲滯電平： 臨界狀態(tài)：高電壓翻轉(zhuǎn)時(shí) Hr e f )1(5 式 (3與低電壓翻轉(zhuǎn)時(shí) Lr e f )1(0 式 (3 為正反饋系數(shù)， D/A 輸出的基準(zhǔn)電壓， 高遲滯電壓、 見(jiàn)， 是在原來(lái)初值上疊加 D/A 的步進(jìn)精度。 由 式 (3 式 (3知， 電路不僅滿足 步進(jìn)要求，而且還要使 V 小于兩個(gè)檔位之間的差值。我們將 于每?jī)蓹n之間，可以滿 足上面的要求取 以，正反饋系數(shù)取401o 200 圖 3 單通道遲滯比較電路 實(shí)際采用的如圖 3示，其中3饋系數(shù)由電阻分壓而得， 2R 取為 4R 取為 ，401。 D/A 的模擬量的初值為 e f 1 2 2 ， D/A 步進(jìn)精度為 這樣形成的門(mén)限電壓的步進(jìn)值與 輸出模擬量的關(guān)系如表3所示。 表 3 門(mén)限電壓的步進(jìn)值與 D/A 輸出模擬量的關(guān)系 D/A 模擬輸出 (V) V (V) V (V) . 375 (V) V (V) V (V) . 375 201 圖 3 遲滯比較器仿真電路 圖 3電源模擬了當(dāng)前 D/圖 3出的示波器的波形記錄，從放大后的波形上看 、驗(yàn)證了我們的理論計(jì)算的正確性。另外 15 級(jí)的輸入輸出經(jīng)過(guò)仿真也與理論值十分接近。 圖 3 遲滯比較器測(cè)試電壓波形 仿真結(jié)果 本系統(tǒng)共有 8 路獨(dú)立的數(shù)字信號(hào)輸入，另外有 1 路同步時(shí)鐘，各路均通過(guò)上面的電路進(jìn)行遲滯比較，再接入到 集模塊。電路原理 202 見(jiàn)附錄圖 7 3 數(shù)據(jù)采集模塊的 計(jì) 件采用的是 司的可編程器件 一種高密度，高性能的 2880 個(gè)宏單元， 249 個(gè) I/O 引腳，可以滿足邏輯數(shù)量的要求。利用支持在系統(tǒng)編程 (用較短的時(shí)間從硬件上實(shí)現(xiàn)了復(fù)雜的控制邏輯，減少了軟件的編寫(xiě)量，加快了系統(tǒng)設(shè)計(jì)的速度。 圖 3集模塊與單片機(jī)的接口模塊 203 圖 3集模塊的頂層文件 采集模塊由接口模塊和采集控制模塊組成。 如 圖 3口模塊由一個(gè) 83 譯碼器、 一個(gè)讀信號(hào)組合邏輯構(gòu)成，它的主要作用是形成 部模塊的地址，供單片機(jī)訪問(wèn)和控制內(nèi)部模塊使用。 十六位分頻器寄存器的低八位 十六位分頻器寄存器的高八位 六位 延遲計(jì)數(shù)器寄存器的低八位 六位延遲計(jì)數(shù)器寄存器的高八位 外部讀模式與內(nèi)部寫(xiě)模式選擇 觸發(fā)使能 捕獲開(kāi)始 內(nèi)外時(shí)鐘選擇 204 圖 3數(shù)據(jù)采集仿真時(shí)序 圖 3采集控制模塊的工作時(shí)序仿真，其中 信號(hào)為單片機(jī)置 給圖中可以看出在工作模式下（ 0）當(dāng) 輸出低脈沖后，開(kāi)始數(shù)據(jù)捕捉；從該時(shí)刻到 高，是軟件強(qiáng)制延遲的時(shí)間； 論是內(nèi)觸發(fā)還是外觸發(fā)在第一個(gè)觸發(fā)信號(hào)來(lái)臨后如果上位機(jī)沒(méi)有把 發(fā)后延時(shí)模塊開(kāi)始計(jì)時(shí)，當(dāng)觸發(fā)后采集的個(gè)數(shù)達(dá)到預(yù)定的值的時(shí)候 高，把端口子地址 7（實(shí)際中的端口 地址 0址）的 位機(jī)可以用 者循環(huán)查詢看是否觸發(fā)并采集結(jié)束。 變低后，該模塊處于和外部通信狀態(tài)，可以從最低端端口依次讀出 的數(shù)據(jù)，讀完整個(gè)內(nèi)存后剛好地址回到初始值。 4 示波器顯示控制電路 205 圖 3 掃描控制設(shè)計(jì) 示波器顯示控制電路通信接口（ 結(jié)構(gòu)與采集模塊的接口原理相同，它對(duì)總線譯碼形成了幾個(gè)訪問(wèn)地址： 端口地址： 寫(xiě)顯存地址 端口地址： 內(nèi)部功能模塊的公用清零端 端口地址： 外部寫(xiě)模式與內(nèi)部讀模式選擇 （ 1）當(dāng)執(zhí)行指令 003H,#00H 時(shí)，讀寫(xiě)控制器狀態(tài)為外部寫(xiě)模式，如圖 3示，執(zhí)行完該指令后，如若再執(zhí)行 000H,#?H 則執(zhí)行寫(xiě)顯存操作（地址增量方式）。 （ 2）當(dāng)執(zhí)行指令 003H,#01H 時(shí)，讀寫(xiě)控制器狀態(tài)為內(nèi) 部讀模式，執(zhí)行完該指令后，等讀地址計(jì)數(shù)器循環(huán)復(fù)位后即取得同步，它將 完成以下操作： 1 選通雙通道 轉(zhuǎn)換器的地址，水平掃描階梯電壓輸出時(shí)，選通水 206 平通道地址；垂直掃描階梯電壓輸出時(shí)，選通垂直通道地址； 2 地址增量方式讀出數(shù)據(jù)，并實(shí)現(xiàn)并串轉(zhuǎn)換，通過(guò) Z 軸實(shí)現(xiàn)并串轉(zhuǎn)換； 3 同步掃描的逆程時(shí)間，該時(shí)間 Z 軸輸出邏輯 1 （消隱狀態(tài)） （ 3）垂直掃描正程（白色區(qū)間）：垂直掃描全程時(shí)間 = 40:1，滿足設(shè)計(jì)要求。如圖 3 （ 4）水平掃描正程時(shí)間（白色區(qū)間）：水平掃描 = 32:1，滿足設(shè)計(jì)要求。如圖 3里每字節(jié)數(shù)據(jù)代表 8個(gè)水平掃描階梯。 圖 3003H,#00H 的指令時(shí)序 經(jīng)過(guò)相同的仿真步驟可以完成對(duì) 003H,#01H 的指令時(shí)序，仿真結(jié)果也正確。 圖 3直方向一個(gè)周期的消隱狀態(tài)輸出 圖 3水平方向一個(gè)周期的消隱狀態(tài)輸出 經(jīng)過(guò)仔細(xì)觀察比較，可以確定以上的時(shí)序已達(dá)到了我們?cè)O(shè)計(jì)功能要求。 207 5 掉電保護(hù)電路 電路利用實(shí)時(shí)日歷鐘芯片內(nèi)的空閑 帶有電池供電回路：當(dāng)有外接電源時(shí)，電池處于充電狀態(tài)， 外接電源供給 ;當(dāng)斷電或掉電時(shí)，才用電池供電，以保持 斷電或掉電仍然工作或保持 如圖 3圖 3 掉電保護(hù)電路 當(dāng)程序運(yùn)行期間，將有 關(guān)系當(dāng)前狀態(tài)的全局變量寫(xiě)入 統(tǒng)復(fù)位時(shí)，首先利用程序?qū)⒈４娴闹蹈督o全局變量，系統(tǒng)就恢復(fù)到掉電以前的狀態(tài)。 208 四 軟件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 1 軟件功能 （ 1）數(shù)字信號(hào)發(fā)生器鍵盤(pán)操作 圖 4 2） 邏輯分析儀鍵盤(pán)功能操作 圖 4始化 2 3 輸入模值 輸入頻率 輸入循環(huán) 輸入序列 確認(rèn) 打印 波形移動(dòng)控制 觸發(fā)條件 光標(biāo)控制 時(shí)間標(biāo)尺 采樣時(shí)鐘選擇 觸發(fā)位置 門(mén)限電平選擇 觸發(fā)模式選擇 凍結(jié) 采樣率設(shè)置 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 初始化 209 2 基本控制流程圖 圖 4 、 系統(tǒng)測(cè)試與結(jié)果分析 為了驗(yàn)證我們的作 品達(dá)到了題目要求，我們提出了自己的測(cè)試方案。 測(cè)試儀器： 示波器 4622D （ 100M） 數(shù)字模擬混合示波器 信號(hào)源 迪 ) 萬(wàn)用表 勝利 波器 紅華模擬示波器 5020 一臺(tái) 初始化 選擇觸發(fā)方式 選擇觸發(fā)源 觸發(fā)條件設(shè)置 獲得觸發(fā)位置 送 制字 使能觸發(fā) 觸發(fā)過(guò)程 處理模塊 顯示模塊 送 制串 等待觸發(fā)條件 滿足釋抑時(shí)間？ 自動(dòng)觸發(fā) 滿足觸發(fā)條件 觸發(fā) Y 等待中斷 邏輯分析儀軟件總流程 觸發(fā)方式的實(shí)現(xiàn) 210 電 腦 奔騰 一臺(tái) 打印機(jī) 一臺(tái) 第一部分 數(shù)字信號(hào)發(fā) 生器的功能指標(biāo)的測(cè)試 自制的數(shù)字信號(hào)發(fā)生器作為題目要求的一個(gè)測(cè)試模塊，對(duì)系統(tǒng)的測(cè)試結(jié)果起到關(guān)鍵的基準(zhǔn)作用，因此對(duì)它的功能指標(biāo)是整個(gè)系統(tǒng)自測(cè)試的基礎(chǔ)。 數(shù)字 信號(hào) 發(fā)生 器 測(cè)試： 測(cè)試方案： 用數(shù)據(jù)方式編輯一個(gè) M=16的循環(huán)移位序列（如 0,04,02,01 ），測(cè)試用的邏輯分析儀的時(shí)間分辨力遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于自制數(shù)字信號(hào)發(fā)生器。用邏輯分析儀的單次觸發(fā)方式捕捉產(chǎn)生的數(shù)字信號(hào)，與理論值相比對(duì)。 表 5字信號(hào)發(fā)生器測(cè)試表 測(cè)試條件： 室溫 27C 不同輸出信號(hào)頻率下的測(cè)量 輸出頻率 設(shè)定（ 編輯輸出數(shù)字序列 信號(hào)頻率測(cè)量 (相對(duì)誤差（ %） 單次捕捉 數(shù)字序列 100 01H,02H,04H,08H 01H,02H,04H,08H 1K 01H,02H,04H,08H 01H,02H,04H,08H 10K 01H,02H,04H,08H 01H,02H,04H,08H 結(jié)果分析： 以上記錄的數(shù)字頻率測(cè)量結(jié)果是多次測(cè)量的平均值，最大的相對(duì)誤差為 %（預(yù)設(shè)為 ），它從一定程度上反映了數(shù)字信號(hào)發(fā)生器的頻率的程控穩(wěn)定程度。從測(cè)試結(jié)果來(lái)看，捕捉到的數(shù)字序列與理 論設(shè)計(jì)完全相同 (沒(méi)有對(duì)大量進(jìn)行測(cè)量 )。測(cè)試結(jié)果表明：自制數(shù)字信號(hào)發(fā)生器可以完成輸出頻率的預(yù)設(shè)和數(shù)據(jù)字發(fā)生 的 編輯。 第二部分 簡(jiǎn)易邏輯分析儀功能指標(biāo)的測(cè)試 自制的數(shù)字信號(hào)發(fā)生器測(cè)試通過(guò)后，就可以作為下一步測(cè)試的激勵(lì)源，這將大大方便簡(jiǎn)易邏輯分析儀的測(cè)試。 211 （一）功能測(cè)試部分 1 單次觸發(fā)：編輯觸發(fā)字，使產(chǎn)生觸發(fā)信號(hào)，按鍵進(jìn)入單次觸發(fā)方式 ,每按鍵一次 ，屏幕刷新一次，實(shí)測(cè)結(jié)果表明單次觸發(fā)方式功能良好。 2 正常觸發(fā)：編輯數(shù)字信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生一串循環(huán)字序列 11 ，頻率為 將邏輯分析儀觸發(fā)字設(shè)置為單級(jí)觸發(fā)字 17 D ， 13 D ，其它為無(wú)關(guān)項(xiàng)。按鍵進(jìn)入正常觸發(fā)方式，邏輯分析儀總能被觸發(fā)，并且不斷地刷新屏幕；重新設(shè)置邏輯分析儀的單級(jí)觸發(fā)字 07 D， 03 D，則沒(méi)有觸發(fā)信號(hào)產(chǎn)生，屏幕不能自動(dòng)刷新，這表明邏輯分析儀的正常觸發(fā)方式功能良好。 3 自動(dòng)觸發(fā)：編輯數(shù)字信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生一串循環(huán)字序列 11 ，頻率為將邏輯分析儀觸發(fā)字設(shè)置為單級(jí)觸發(fā)字 17 D ， 13 D ，其它為無(wú)關(guān)項(xiàng)。設(shè)定自動(dòng)觸發(fā)后，邏輯分析儀總能被觸發(fā)，并不斷刷新屏幕，重新設(shè)置邏輯分析儀的單級(jí)觸發(fā)字 07 D， 03 D，保持?jǐn)?shù)字信 號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的序列不變，邏輯分析儀仍能夠被觸發(fā)，表明邏輯分析儀的自動(dòng)觸發(fā)功能良好。 4 多級(jí)觸發(fā)：編輯數(shù)字信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的頻率為 100 表 5 測(cè)試數(shù)字信號(hào)序列存儲(chǔ)結(jié)構(gòu) 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 編輯邏輯分析儀的觸發(fā)字中的 2位 3級(jí)與表 5 按鍵進(jìn)入邏輯分析儀的正常觸發(fā)方式，這時(shí) 邏輯分析儀總能被觸發(fā)，屏幕不 212 斷刷新；改變邏輯分析儀的 2 位 3級(jí)觸發(fā)字的任意一位，在進(jìn)入正常觸發(fā)方式后，將不能夠再被觸發(fā)。這表明邏輯分析儀的 3 級(jí)觸發(fā)方式功能良好。 5 程控觸發(fā)位置 編輯數(shù)字信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生一串循環(huán)字序列 11 ，頻率為 將邏輯分析儀觸發(fā)字設(shè)置為單級(jí)觸發(fā)字 17 D， 13 D，其它為無(wú)關(guān)項(xiàng)。按鍵進(jìn)入自動(dòng)觸發(fā)方式。觀 察這時(shí)的示波器顯示，可以看到示波器清晰穩(wěn)定地顯示 8路數(shù)字信號(hào)波形。為了驗(yàn)證顯示的正確性，用 節(jié) 以看到邏輯分析儀與 按下左移鍵可以在示波器看到觸發(fā)位置連續(xù)左移，按下右移鍵可以看到觸發(fā)位置連續(xù)右移。 以上表明，示波器顯示正常，波形正確，觸發(fā)位置可調(diào)至存儲(chǔ)深度的任意位置。 6 時(shí)間標(biāo)志線和邏輯狀態(tài)顯示 編輯數(shù)字信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生一串循環(huán)字序列 11 ，頻率為 將邏輯分析儀觸發(fā)字設(shè)置為單級(jí)觸發(fā)字 17 D， 13 D，其它為無(wú)關(guān)項(xiàng)。按鍵進(jìn)入自動(dòng)觸發(fā)方式。按鍵調(diào)節(jié)時(shí)間標(biāo)志線位置，可以觀察到液晶對(duì)時(shí)間標(biāo)志線處的邏輯狀態(tài)正確。 7 掉電保護(hù)測(cè)試： 開(kāi)機(jī)后，設(shè)置觸發(fā)方式全局變量，關(guān)機(jī)后，重新開(kāi)機(jī)，如果用 戶的值保持不 213 變，則表明掉電保護(hù)有效。掉電保護(hù)對(duì)全局變量都有效，可以多次測(cè)試。 （二）指標(biāo)測(cè)試部分 1 掃描速度測(cè)試 掃描速度測(cè)試 ,各個(gè)檔位的測(cè)量周期信號(hào)取為分析儀掃描速度數(shù)值的1/10，在理論上滿屏恰好容納 10 個(gè)周期，實(shí)際中的偏差就是誤差。數(shù)字信號(hào)發(fā)生器可預(yù)置輸出頻率，實(shí)際中的精確值要由 字模擬混合示波器來(lái)校準(zhǔn)。 表 5描速度 1 2 3 2 輸入電路的輸入阻抗測(cè)量 測(cè)試原理如圖 5 圖 5信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生 5聯(lián)一個(gè)電阻波器探頭加在輸入電路的輸入端。當(dāng)調(diào)節(jié)節(jié)信號(hào)源幅度的同時(shí)觀察示波器的信號(hào)幅度，使幅度為 調(diào)節(jié)電位器由小到大直至輸入電壓為輸入電路 正弦交流信號(hào)源 示波器 214 用萬(wàn)用表測(cè)出此時(shí)的 值，輸入阻抗 Z 。 用相同的方法依次測(cè)量九路（含同步時(shí)鐘）輸入阻抗，并在表 5記錄。 表 5 輸入阻抗的測(cè)量 測(cè)試條件： 室溫 27C 輸入的數(shù)字信號(hào)頻率 100路編號(hào) 1 3 5 7 入阻抗 ( K ) 3 門(mén)限電平的步進(jìn)精度測(cè)試 圖 5 程控遲滯比較器精度測(cè)試原理圖 如測(cè)試原理圖 5信號(hào)源輸出一個(gè)峰峰值為 5V，頻率 為 示波器的雙蹤模式觀察三角波輸入與比較器的輸出，理論上可以得如圖中所示的波形。通過(guò)菜單界面設(shè)置門(mén)限電壓，觀察輸出脈寬的上升沿與下降沿所對(duì)應(yīng)的遲滯電平 在表中記錄觀察到的 值。 表 5 5 預(yù)設(shè)門(mén)限 U(V) V 的測(cè)量值（ V） 測(cè)量值（ V） V （ V） 相對(duì)誤差（ %） D/A 輸出 雙蹤示波器 三角波輸入 遲滯比較器 215 預(yù)設(shè)門(mén)限 U(V) V 的測(cè)量值（ V） 測(cè)量值（