EP1C6Q240C8
Proporcionarle 2 soluciones como referencia
Introducción El título de este documento es un sistema de recopilación, almacenamiento y reproducción de formas de onda. Al diseñar y producir un sistema de recopilación, almacenamiento y reproducción de formas de onda, El sistema puede recopilar dos formas de onda de señal periódicas al mismo tiempo. Se requiere que después de apagar y restaurar el sistema, pueda reproducir continuamente las señales recopiladas y mostrarlas en el osciloscopio.
Los sistemas actuales de adquisición, almacenamiento y reproducción de formas de onda se basan generalmente en el principio de los osciloscopios de almacenamiento digital, con microcontroladores (89s51) y FPGA (EP1C6Q240C8) como núcleo de control, y muestreo de señales en tiempo real a través de alta -velocidad AD. El modo de disparo realiza almacenamiento de disparo único y múltiple y visualización continua de formas de onda en tiempo real. También tiene una función de bloqueo y puede mostrar cualquier parte de la forma de onda almacenada operando la tecla "Mover". Con el desarrollo de la tecnología electrónica y los circuitos integrados, la velocidad de actualización de los productos electrónicos es cada vez más rápida y los requisitos funcionales también son cada vez mayores. Por lo tanto, según los resultados de investigaciones anteriores, las funciones del sistema se mejoran aún más. Para adaptarse a las necesidades de la sociedad. La aplicación rápida y la demanda popular, con el desarrollo de dispositivos semiconductores y tecnología de procesamiento digital, los osciloscopios digitales se han convertido en algo común. Por lo tanto, el sistema de adquisición, almacenamiento y reproducción de formas de onda también debería evolucionar hacia la digitalización. Esta es una tendencia inevitable. Este sistema está diseñado para lograr una mejor digitalización.
El resultado esperado es que la forma de onda se pueda recopilar y almacenar en la memoria. Mediante el cálculo, se pueden obtener la frecuencia, el voltaje de fondo, el voltaje de gama baja, el voltaje máximo y la señal de CA de la forma de onda que queremos estudiar. La forma de onda y otros datos relacionados también se pueden mostrar en el osciloscopio en forma digital junto con la forma de onda. Esto permite a las personas ver de manera más intuitiva las características de la forma de onda medida en aplicaciones prácticas y facilita la investigación sobre temas relacionados.
2 Diseño general del esquema 2.1 El esquema 1 utiliza una microcomputadora de un solo chip como núcleo para controlar la recopilación, el almacenamiento y la reproducción de formas de onda. Debe almacenarse en un determinado dispositivo de almacenamiento. La frecuencia del microcontrolador no es muy alta. Tiene un gran rendimiento antiinterferencias, un funcionamiento sencillo y un bajo coste. El objetivo es utilizar el núcleo del circuito de un solo chip más un chip AD/DA externo y un chip de memoria externo para la pantalla de cristal líquido. Para realizar la función de recopilación, almacenamiento y reproducción de formas de onda, el circuito recopilará y recopilará automáticamente la forma de onda, la almacenará en el chip de memoria y la mostrará en la pantalla LCD. Los datos no se perderán cuando se corte la energía. Después de presionar la tecla de almacenamiento, el sistema muestrea la forma de onda correspondiente y almacena los datos muestreados. Después de presionar la tecla de reproducción, el sistema reproduce la forma de onda almacenada en un bucle. La amplitud se puede cambiar durante la adquisición y los datos recopilados. también cambia durante la reproducción, al presionar la tecla de almacenamiento se detendrá la reproducción de la forma de onda y se mostrará una línea recta. Si se presiona la tecla de reproducción, la tecla de reproducción actual finalizará, la forma de onda actual finalizará y se generará una nueva forma de onda. ser recogido.
El sistema se divide aproximadamente en las siguientes partes: circuito de alimentación, circuito de entrada de señal, circuito de preprocesamiento de adquisición de señal, circuito de almacenamiento de datos, circuito de visualización de datos y circuito de reproducción de formas de onda. El marco del circuito del sistema es el que se muestra a continuación:
MCU
Circuito de alimentación
Conversión D/A
Visualización de datos
Conversión A/D
Entrada de forma de onda
Figura 1 Diagrama de bloques del circuito del sistema Esquema 1
El chip DAC0832 utilizado en el módulo de procesamiento de datos es un Chip integrado de conversión D/A de 8 resoluciones, totalmente compatible con microprocesadores. Este chip DA se usa ampliamente en el campo de los microcontroladores debido a sus ventajas como el bajo espacio, la interfaz simple y el fácil control de conversión. Otro chip utilizado es el ADC0809, que se utiliza ampliamente en microcontroladores. Es una interfaz analógica que acepta cantidades digitales y emite una señal de corriente o voltaje correspondiente a la cantidad digital. Los convertidores D/A se utilizan ampliamente en generadores de funciones de computadora, pantallas de gráficos de computadora y sistemas de control que cooperan con convertidores A/D. Este chip es un convertidor D/A de doble búfer de 8 bits desarrollado por American Data Corporation. El chip tiene un pestillo de datos y se puede conectar directamente al bus de datos. El circuito tiene un excelente rendimiento de seguimiento de temperatura y utiliza interruptores de corriente CMOS y lógica de control para obtener un bajo consumo de energía y un bajo error de corriente de fuga de salida. El chip utiliza una red de resistencias tipo R-2RT para derivar la corriente de referencia para completar la conversión D/A. El resultado de la conversión se genera como un conjunto de corrientes diferenciales IOUT1 e IOUT2.
El módulo de memoria de esta solución utiliza una memoria RAM estática de bajo consumo de 32 K 62C256. El módulo estabilizador de voltaje utiliza el regulador de voltaje fijo de tres terminales 7805, que es un regulador de voltaje integrado de tres etapas de uso común con un voltaje de salida negativo fijo A tres. -Terminal IC se refiere a un circuito integrado utilizado para la estabilización de voltaje que tiene solo tres pines de salida, a saber, el terminal de entrada, el terminal de tierra y el terminal de salida. Se requieren muy pocos componentes periféricos para usar este regulador de voltaje, y también hay sobrecorriente. Dentro del circuito. El circuito de protección del tubo de ajuste y sobrecalentamiento es confiable, conveniente y económico de usar. El número después de 78 representa el voltaje de salida del circuito regulador de voltaje integrado de tres terminales.
La idea de diseño del circuito de entrada y salida de un solo canal seleccionado en el Esquema 1: la señal se ingresa al convertidor analógico a digital a través del circuito de entrada, la señal analógica se convierte en un señal digital, y luego la señal convertida se envía a Se almacena en el dispositivo de visualización y control, y luego se envía al convertidor de digital a analógico para convertir la señal digital almacenada en una señal analógica, y finalmente se emite la forma de onda recopilada a través del circuito de salida. El diagrama de bloques es el siguiente:
Circuito de entrada
Entrada de canal
A/D
Dispositivo de almacenamiento, visualización y control p>
Circuito de salida
Canal de salida
D/A
Figura 2 Esquema 1 Diagrama de bloques del circuito de entrada y salida monocanal
2.2 Esquema En segundo lugar, el chip FPGA se utiliza como núcleo para controlar la recopilación, el almacenamiento y la reproducción de formas de onda. Se pueden implementar varias memorias en la FPGA. Su característica programable por hardware permite a los desarrolladores establecer de manera flexible el ancho de los datos de la memoria, el tamaño de la memoria, la lógica de control de lectura y escritura, etc. Es especialmente adecuado para diversas ocasiones con requisitos de almacenamiento especiales. Los dispositivos FPGA pueden funcionar a frecuencias superiores a 100 megabits y las velocidades de acceso a la memoria que construyen también pueden alcanzar más de 100 megabits por segundo. La memoria de alta velocidad así formada se puede utilizar en lugares de trabajo donde la cantidad de datos no es grande pero sí los requisitos de velocidad. son altos. El costo es mayor. Dado que la FPGA puede realizar la conversión A/D y D/A internamente, guarda el circuito de conversión A/D y D/A externo, lo que reduce mucho la parte de hardware de todo el sistema, haciendo que el circuito parezca menos complicado y simple y claro. . Diagrama de bloques de la estructura del sistema:
Teclado
FPGA
Conversión A/D
Conversión D/A
Almacenamiento
Visualización de forma de onda
Entrada de forma de onda
Figura 3 Diagrama de bloques del sistema del esquema 2
Principio de funcionamiento de FGPA FPGA utiliza una matriz de celdas lógicas LCA (Logic Cell Array) es un concepto que incluye tres partes: Bloque Lógico Configurable (CLB), Bloque de Entrada y Salida (IOB) e Interconexión. Los conjuntos de puertas programables en campo (FPGA) son dispositivos programables. En comparación con los circuitos lógicos tradicionales y los conjuntos de puertas (como los dispositivos PAL, GAL y CPLD), FPGA tiene una estructura diferente que utiliza pequeñas tablas de búsqueda (16 × 1 RAM) para implementar la lógica combinacional, y cada tabla de búsqueda está conectada a un D flip. -flop. El extremo de entrada del flip-flop luego controla otros circuitos lógicos o controla E/S, formando así un módulo de unidad lógica básica que puede realizar funciones lógicas combinacionales y funciones lógicas secuenciales. Estos módulos están conectados entre sí. utilizando cables metálicos al módulo de E/S. La lógica de FPGA se implementa cargando datos de programación en la unidad de almacenamiento estática interna. El valor almacenado en la unidad de memoria determina la función lógica de la unidad lógica y el método de conexión entre módulos o entre módulos y E/S, y finalmente determina la Las funciones que FPGA puede lograr, FPGA permite una programación ilimitada. Características de FPGA El uso de FPGA para diseñar circuitos ASIC (circuitos integrados de aplicaciones específicas) permite a los usuarios obtener chips adecuados sin la necesidad de producir obleas. FPGA se puede utilizar como muestras piloto para otros circuitos ASIC totalmente personalizados o semipersonalizados.
Comparando estas dos soluciones: Aunque FGPA puede tener muchas ventajas, debido a su mayor costo y su uso en situaciones con requisitos de alta velocidad, no es adecuado para diseñar circuitos, por lo que elegí la Opción 1, porque esta La opción utiliza una microcomputadora de un solo chip como control central, es fácil de diseñar el circuito y tiene un bajo costo.