【正文】 在波形的儲(chǔ)存時(shí)采用分區(qū)儲(chǔ)存，在硬件上將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器設(shè)為按頁(yè)碼訪問(wèn)，在程序的編寫(xiě)過(guò)程中特別注意端口地址的分配及各種功能的實(shí)現(xiàn) 。 東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) （ 論文 ） 第四章 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 21 開(kāi) 　 始轉(zhuǎn) 換 次 數(shù)賦 初 值讀 取 按 鍵 值 , 根 據(jù) 按 鍵 值 , 選 擇相 應(yīng) 通 道 和 A / D 轉(zhuǎn) 換 器 參 考 電 壓?jiǎn)?動(dòng) A / D 轉(zhuǎn) 換轉(zhuǎn) 換 結(jié)束 否已 全 部 完 成采 樣 次 數(shù) ?返 回YYNN開(kāi) 始選 擇 數(shù) 據(jù) 存儲(chǔ) 首 地 址是 否 選擇 通 道Ｄ Ａ Ｃ ０ ８ ３ ２賦 初 值發(fā) 送 數(shù) 據(jù)是 否 全 部發(fā) 送 完是 否 停 止繼 續(xù) 發(fā) 送返 回ＮＹＹＮＹＮ 圖 A/D轉(zhuǎn)換 子程序流程圖 圖 D/A轉(zhuǎn)換 子程序流程圖 軟件抗干擾措施 在系統(tǒng)的運(yùn)行過(guò)程中可能出現(xiàn)各種干擾，如信號(hào)不穩(wěn)定、電路板抗干擾能力差、程序跑飛等，也可能在搬運(yùn)或者使用過(guò)程中對(duì)電路板或者元器件的磨損等。在硬件設(shè)計(jì)時(shí)，每個(gè)通道和一個(gè)參考電壓對(duì)應(yīng)了起來(lái)，即每個(gè)通道對(duì)應(yīng)不同的輸入信號(hào)的范圍，這樣記錄波形 前可估計(jì)波形的電壓大下，選擇不同的按鍵，以接入不同的通道。 表 系統(tǒng)接口芯片地址分配表 序 號(hào) 芯片型號(hào) 地址線狀態(tài) 地址 ～ ～ 0 74LS373 000 0000H (頁(yè)地址 ) 1 RAM 62256 100 00000 00000000 11111 11111111 8000H ～9FFFH （每頁(yè) 8K） 2 ADC0809 010 000 111 4000H ～4007H （八通道） 3 DAC0832 110 C000H 4 74LS175 001 2020H 在系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)中，選 擇了靜態(tài)存儲(chǔ)器 62256， 把 74LS373作為高位的地址東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) （ 論文 ） 第四章 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 17 鎖存器供 A1 A13使用，這樣在訪問(wèn) 靜態(tài)存儲(chǔ)器 62256時(shí)，要先向 74LS373寫(xiě)入“頁(yè)碼”，范圍是 0000H～ 0003H，共四頁(yè)，每頁(yè)對(duì)應(yīng) 8KB，合計(jì) 4 8=32KB， 其存儲(chǔ)的分配如下：因 系統(tǒng)中輸入通道為八通道，為了顯示的方便，將八個(gè)通道的數(shù)據(jù)放在不同的存儲(chǔ)區(qū)，每頁(yè)存儲(chǔ)兩個(gè)通道的數(shù)據(jù)，這樣每個(gè)通道可采集 16 256個(gè)點(diǎn)，采集的時(shí)間足夠長(zhǎng)， 能完整地覆蓋被測(cè)的整個(gè)變化過(guò)程。后面接兩個(gè)電容進(jìn)行濾波，一個(gè)為電解電容，一個(gè)為高頻電容，電解電容應(yīng)該要有一定裕量，否則不能起到很好的濾波效果， 本電路中使用的電解電容大小為 3300uF，高頻電容為 。設(shè)計(jì)的電路包括電流電壓轉(zhuǎn)換電路，單雙極性變換電路，低通濾波器等電路，具體電路如圖 所示。當(dāng) ILE 為高電平、 CS 和WR1為低電平時(shí)， LE1為 1，這種情況下，輸入寄存器的輸出隨輸入而變化。東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) （ 論文 ） 第三章 系統(tǒng)的硬件 設(shè)計(jì) 13 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t l eN um be r R e vi s i onS i z eBD a t e : 6 J un 20 06 S he e t o f F i l e : C : \ D oc um e nt s a nd S e t t i ng s \ us e r \ 桌面 \記錄器 \原理圖 \波形記錄器設(shè)計(jì)原理圖 .ddbD r a w n B y :E A / V P31X119X218R E S E T9RD17WR16I N T 012I N T 113T014T115P 101P 112P 123P 134P 145P 156P 167P 178P 0039P 0138P 0237P 0336P 0435P 0534P 0633P 0732P 2021P 2122P 2223P 2324P 2425P 2526P 2627P 2728P S E N29A L E / P30T X D11R X D10A T 89 C 51A010A19A28A37A46A55A64A73A825A924A 1021A 1123A 122C S 120C S 226WE27OE22D011D112D213D315D416D517D618D719A 1329A 142862256D03Q02D14Q15D7 ～ D718Q2 ～ Q719OE1LE11 74 L S 37 3D03Q02D14Q15D27Q26D38Q39D413Q412D514Q515D617Q616D718Q719OE1LE11 74 L S 37 3V C CA1B2C3E14E25E36Y015Y114Y213Y312Y411Y510Y69Y7774 L S 13 8 P 0. 1 P 0. 0A L EA L EORWRO E .WELE+ 5V+ 5V 圖 單片機(jī)與 62256的接口電路 輸出電路的設(shè)計(jì) 輸出電路的設(shè)計(jì)包括 數(shù)摸轉(zhuǎn)換器 D/A的選擇以及 雙極性輸出電路的設(shè)計(jì) ，其作用是將數(shù)字量變?yōu)槟M量。 62256 尋址時(shí)先送出高兩位地址， 向 74LS373 寫(xiě)入“頁(yè)碼”，范圍是0000H～ 0003H，共四頁(yè)。在進(jìn)行外部存儲(chǔ)器擴(kuò)展時(shí)，凡具有輸入 /輸出控制的 8 位寄存器均可作為地址鎖存器。因此對(duì)于斷電保護(hù)數(shù)據(jù)用的 RAM存儲(chǔ)器，除了配置供電切換電路外，還要采取數(shù)據(jù)防沖措施。在本設(shè)計(jì)中，存儲(chǔ)器容量可表明示波器水平方劃分細(xì)微的 程度，它是水平分辨率的倒數(shù)。 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t l eN um be r R e vi s i onS i z eBD a t e : 6 J un 20 06 S he e t o f F i l e : C : \ D oc um e nt s a nd S e t t i ng s \ us e r \桌面 \記錄器 \原理圖 \波形記錄器設(shè)計(jì)原理圖 .ddbD r a w n B y :DI N 41 48R1KSWC22uF+51 2A74 L S 04GNDR S T 圖 單片機(jī)復(fù)位電路 復(fù)位電路的抗干擾設(shè)計(jì)：?jiǎn)纹瑱C(jī)復(fù)位端口的干擾主要來(lái)自電源和按鈕傳輸線串入的噪聲。 圖 單片機(jī)復(fù)位電路的設(shè)計(jì) 任何微機(jī)都是通過(guò)可靠復(fù)位之后才可有序執(zhí)行應(yīng)用程序。 鍵盤(pán)與單片機(jī)的接口電路的設(shè)計(jì) 鍵盤(pán)與單片機(jī)的接口電路如圖 ： 其 3個(gè)輸出口 (P1 P1 P13)作為矩陣鍵盤(pán)的列線，每根線上都加一個(gè)上拉電阻， 用于減小干擾，再由 P1 P1 P17作為行線，整個(gè)鍵盤(pán)共設(shè) 9個(gè)鍵 。顯示電路的具體電路如圖 。具體是把輸入信號(hào)分為兩路，一路直接送到 ADC0809作采樣輸入信號(hào)；另一路則送到同步觸發(fā)電路，使其產(chǎn)生并輸出一個(gè)觸發(fā)脈沖，微處理器把該脈沖作為啟動(dòng) ADC0809開(kāi)始采樣的起始同步信號(hào)，從而保證了采樣所得的數(shù)據(jù)適時(shí)有效。第二個(gè)時(shí)鐘脈沖將對(duì)次高位置 1，于是逐次逼近寄存器變?yōu)?11000000， D/A 變換器輸出值為的 192/255，若 VoVi，比較器輸出低電平，控制電路將使次高位清 0；若 VoVi，次高位的 1就會(huì)保留下來(lái)。 東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) （ 論文 ） 第三章 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 5 第 3 章 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 根據(jù)上章的分析，系統(tǒng)硬件的主要功能是：對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行采樣；將獲得的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)存儲(chǔ)；利用存儲(chǔ)器中儲(chǔ)存的數(shù)據(jù)重建信號(hào)波形，用示波器觀察。 通過(guò)初步的分析與思考，將本系統(tǒng)配合通用示 波器，需實(shí)現(xiàn)如下功能： ： 將通用示波器難以觀察的單次變化的信號(hào)轉(zhuǎn)換為周期性的重復(fù)信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)單次變化的信號(hào)進(jìn)行連續(xù)的觀察；并且，系統(tǒng)中的 RAM需設(shè)有掉電保護(hù)措施，系統(tǒng)即使經(jīng)關(guān)機(jī)斷電后還能隨時(shí)再現(xiàn)原來(lái)的波形信號(hào)，達(dá)到了采樣存儲(chǔ)示波器的記憶功能效果。系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)功能圖如圖 所示。 東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) （ 論文 ） 緒 論 2 課題的意義 波形的記錄和分析是許多實(shí)際工作的基礎(chǔ)： 1. 波形記錄儀器是生產(chǎn)、科研和工程調(diào)試等工作必備的工具。 目前，國(guó)內(nèi)的高性能的波形記錄器的研究主要在信息數(shù)據(jù)采集及處理和數(shù)模信號(hào)的轉(zhuǎn)換電路方面。 Waveform recording。波形的記錄也方便我們后期對(duì) 圖形 的 分析 和 運(yùn)算，頻譜 的 分析，曲線相關(guān)性分析等操作。 設(shè)計(jì)中采用自頂向下的方法，系統(tǒng)共有四個(gè)功能模塊：輸入電路、鍵盤(pán)和顯示電 路、控制 和存儲(chǔ) 電路 以及 輸出電路 。而波形記錄儀廣泛用于工業(yè)監(jiān)測(cè)、地質(zhì)勘測(cè)等方面。 目前，市場(chǎng)上的波形記錄器大多采用 CPLD、 FPGA 等可編程器件作為核心部件實(shí)現(xiàn)高速數(shù)字存儲(chǔ)，同時(shí)外帶友好的人機(jī)交互界面，采用 LCD 顯示，但隨之而來(lái)的是成本的快速 上升，市場(chǎng)價(jià)格昂貴，不適合廣泛運(yùn)用。設(shè)計(jì)中采用自頂向下的方法，先確定系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，再將系統(tǒng)劃分為幾個(gè)模塊設(shè)計(jì)。在中斷處理中保存采樣數(shù)據(jù)。軟件的設(shè)計(jì)也按模塊劃分為： 主程序設(shè)計(jì)和鍵盤(pán)掃描子程序的設(shè)計(jì)、 A/D 轉(zhuǎn)換子程序的設(shè)計(jì)、 D/A 轉(zhuǎn)換子程序的設(shè)計(jì)、 LED 顯示子程序的設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ) 子程序和延時(shí)子程序的設(shè)計(jì)。逐次逼近式 A/D 轉(zhuǎn)換器其原理電路如圖 。 東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) （ 論文 ） 第三章 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 6 圖 A/D轉(zhuǎn)換器工作原理圖 緩沖器的選擇 緩沖器主要用于提升本系統(tǒng)的輸入阻抗，選用運(yùn)算放大的同相輸入電壓跟隨電路，同時(shí)考慮到信號(hào)帶寬的要求，選用寬帶低噪聲器 LF356（單位增益帶寬為5MHZ），采用此電路滿足信號(hào)帶寬的要求，同時(shí)將輸入阻抗提升到 1000MΩ以上。 東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) （ 論文 ） 第三章 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 7 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t l eN um be r R e vi s i onS i z eBD a t e : 6 J un 20 06 S he e t o f F i l e : C : \ D oc um e nt s a nd S e t t i ng s \ us e r \桌面 \記錄器 \原理圖 \波形記錄器設(shè)計(jì)原理圖 .ddbD r a w n B y :872U 1AL F 35 6872U 2AL F 35 6D1D2R110 k R210 k R4RWR35. 1k I np utR5+ 12GNDP 10 圖 程控基準(zhǔn)電源設(shè)計(jì) 程控基準(zhǔn)電源主要是為 ADC0809 提供可變的參考電壓，以適用不同幅度的輸入信號(hào)，擴(kuò)大信號(hào)的輸入范圍，采用此方法可降低系統(tǒng)對(duì)前端電路的要求，電路如圖 所示。要使每次按鍵只作一次響應(yīng)，就必須考慮如何去除抖動(dòng)，常用的去抖動(dòng)的方法有兩種：軟件方法和硬件方法。本系統(tǒng)中需要并行輸入 /輸出口較多， AT89C51 有 4個(gè)八位的并行 I/O 口，通過(guò)數(shù)據(jù)地址線的分時(shí)復(fù)用，可以滿足系統(tǒng)的要求；