【正文】 輯分析儀 1 設(shè)計任務(wù)與要求 本設(shè)計的主要任務(wù)及參數(shù)指標(biāo)是： 數(shù)據(jù)位數(shù) 4 位，存儲深度 80 字；數(shù)據(jù)速率最高 1kHz；輸入阻抗大于 50kΩ；邏輯信號門限電平在 ～ 范圍內(nèi)按 8 級任意設(shè)定。 本科生畢業(yè)設(shè)計報告 學(xué) 院 物理與電子工程學(xué)院 專 業(yè) 電子信息工程 設(shè)計題目： 基于 51 單片機(jī)的 簡易邏輯分析儀設(shè)計 學(xué)生姓名 指導(dǎo)教師 （ 姓名及職稱 ） 班 級 學(xué) 號 完成日期： 年 月 1 基于 51 單片機(jī)的 簡易邏輯分析儀設(shè)計 物理與電子工程學(xué)院 電子信息工程 [摘要 ]本設(shè)計完成了一種能進(jìn)行數(shù)字電路中多路數(shù)據(jù)測試的簡易邏輯分析儀。它以 51單片機(jī)控制核心，數(shù)模轉(zhuǎn)換器為邏輯信號門限電平控制電路，用按鍵和 12864LCD 作為人機(jī)交互界面，采用 C51進(jìn)行模塊化編程，實現(xiàn)了四路信號的測試，具有成本低，使用方便等特點(diǎn)。 2 設(shè)計方案 本系統(tǒng)采用 51 單片機(jī)為控制核心，系統(tǒng)由單片機(jī)系統(tǒng)、邏輯電平控制、按鍵、LCD 顯示、系統(tǒng)電源等模塊構(gòu)成。 2 圖 1 系統(tǒng)框圖 3 設(shè)計原理分析 單片機(jī)系統(tǒng)電路設(shè)計 圖 2 單片機(jī)系統(tǒng)電路 單片機(jī)系統(tǒng)為邏輯分析儀的核心，負(fù)責(zé)控制邏輯分析儀的邏輯電平、檢測按鍵并驅(qū)動 LCD 進(jìn)行顯示。電容 C電阻 R2 和 R按鍵KEY1 構(gòu)成單片機(jī)復(fù)位電路，高電平復(fù)位，當(dāng)按鍵 KEY1 按下的時間超過 2 個機(jī)器周期以上時，單片機(jī)就執(zhí)行復(fù)位操作 。 J1 為 1KΩ的排阻，作為 P0 口的外部上拉電阻。 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 D10U180 5 1P 10P 11P 12P 13P 14P 15P 16P 17P 00P 01P 02P 03P 04P 05P 06P 07P 20P 21P 22P 23P 24P 25P 26P 27123456789J11K+5Y112M+5R X DT X DRDWRT0T1I N T 0I N T 1C322 p FC422 p FR28. 2 KC110 u F+512J6C O N 2K E Y 1S W 2R1100.. 3 人機(jī)界面電路設(shè)計 K EY 2K EY 3K EY 4K EY 5P 03P 04P 05P 06.. 圖 3 按鍵控制電路 按鍵控制電路如圖 3 所示，用于控制邏輯分析儀的工作狀態(tài)，如采樣率改變、邏輯電平的調(diào)整等等，單片機(jī)通過檢測按鍵對應(yīng)的 I/O 口是否為低電平來判斷按鍵是否按鍵，為了防止干擾，應(yīng)在單片機(jī)的按鍵檢測程序中加入延時函數(shù)。 LCD 采用采用字符式 FM12864M12L型 LCD，為節(jié)約 I/O口，以串行方式與單片機(jī)連接。三極管連接到單片機(jī)的 P17 口，當(dāng) P17 輸出為低電平時，蜂鳴器響。 邏輯電平控制電路用于控制輸入信號的門限電平，輸入信號經(jīng)過邏輯電平控制電路以后再連接到單片機(jī)的 I/O 口，主要有電壓比較器和數(shù)模轉(zhuǎn)換器構(gòu)成，電路如圖 6 所示。 4 路輸入信號的門限電平由數(shù)模轉(zhuǎn)換器控制，為了使 4 路輸入信號的門限電 平一致，四片電壓比較器的反向輸入端接在一起，并連接到數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸出端。 5 C2 uF+5U3T L 43 1R41K+5D I N1S C L K2CS3D O U T4A G N D5R E F I N6O U T7V D D8U2T L C 56 15P 11P 12P 1032184U 4 AL M 39 332184U 5 AL M 39 3567U 4 BL M 39 3567U 5 BL M 39 3P 13P 14P 15P 16+5+5R5 KR6 KR9 KR 10 K+5+5+5+512345J9C O N 5邏輯輸入.. 圖 6 邏輯電平控制電路 供電電源電路設(shè)計 R81KD5L E D+5V C CJ 11D31N 58 19123InG n dO u tJ 1578 0 5C610 0 uFC910 0 uFC8 uFC7 uF. 圖 7 供電電源電路 系統(tǒng)采用 5V供電，供電電源電路由 LM7805 完成，電路如圖 7 所示。 6 4 系統(tǒng)軟件設(shè)計 圖 8 設(shè)計流程圖 設(shè)計流程圖如圖 8 所示，電路焊接完成先進(jìn)行硬件的調(diào)試，然后進(jìn)行程序的編譯和軟硬聯(lián)合調(diào)試。然后進(jìn)行加電測試，分別測試主要關(guān)鍵點(diǎn)的電壓是否和原理一致，單獨(dú)驗證每個模塊電路的正確性。 設(shè)計過程所用儀器 DF1731SC2A 直流穩(wěn)壓電源 UT805A 萬用表 PC 機(jī) 軟件設(shè)計工具和平臺 采用 Keil uVision4 集成開發(fā)環(huán)境作為軟件開發(fā)平臺，用 C 語言對單片機(jī)編程實現(xiàn)系統(tǒng)各功能，并進(jìn)行整體軟件系統(tǒng)調(diào)試。 軟件設(shè)計思想 系統(tǒng)采用分模塊編程的思想，然后通過標(biāo)志位來實現(xiàn)各個模塊之間的協(xié)調(diào)運(yùn)行。 7 軟件設(shè)計流程圖 圖 9 程序流程圖 5 設(shè)計的結(jié)果 圖 10 邏輯分析儀 PCB 布線圖 原理圖的繪制和 PCB 的設(shè)計使用 Protel 99se 來完成， PCB 板的制作采用快速 8 熱轉(zhuǎn)印技術(shù)來完成。 圖 11 多路數(shù)據(jù)邏輯分析圖 圖 12 邏輯電平設(shè)定測試圖 由于此邏輯分析儀為四通道，測試過程中，分別為每個通 道加入被測邏輯電平， 9 分別驗證，然后四個通道同時驗證，并測試邏輯電平設(shè)定等。 6 總結(jié) 采用 51 單片機(jī)為控制核心，數(shù)模轉(zhuǎn)換器加電壓比較器構(gòu)成邏輯電平控制電路，LCD 組成顯示界面等，可以有效的構(gòu)成簡易邏輯分析儀的硬件系統(tǒng)，使用 EDA 開發(fā)工具可以縮短建議邏輯分析儀設(shè)計的時間，使用模塊化編程的思想有利于程序的調(diào)試和可讀。 10 [參考文獻(xiàn) ] [1] 龐 利 會 , 鄧先榮 ,王 軍 鋒 等 .邏 輯 分 析 儀 的 設(shè) 計 與 實 現(xiàn) [J].電 力 自 動 化 設(shè)備 ,2020,32(9):149152. [2] 朱 震 華 , 儲 婉 琴 . 簡 易 邏 輯 分 析 儀 的 設(shè) 計 與 實 現(xiàn) [J]. 實 驗 室 研 究 與 探索 ,2020,20(2):123124. [3] 江波 ,葉麗 .基于 51 單片機(jī) 的簡易 邏輯分 析儀 [J].廣 西大學(xué) 學(xué)報（ 自然科 學(xué)版） ,2020,33(z1):128130. [4] 朱震華 ,儲婉琴 .簡易邏輯