基于FPGA的手持式示波器設(shè)計(jì)

在LCD模塊的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖中，系統(tǒng)上電后，首先進(jìn)行持續(xù)大約0．05 s的自動(dòng)復(fù)位(需要根據(jù)時(shí)鐘頻率調(diào)整)，然后進(jìn)入LCD模塊的初始化過(guò)程，因此在狀態(tài)機(jī)中設(shè)置有3條條件轉(zhuǎn)換路徑來(lái)實(shí)現(xiàn)LCD屏的工作模式切換：初始化、顯示數(shù)據(jù)和起始行地址寫(xiě)入。同時(shí)也在關(guān)鍵路徑上設(shè)置有可以配置參數(shù)的延時(shí)——在方便LCD模塊的工作調(diào)試的同時(shí)，使LCD模塊一直工作在寫(xiě)屏模式，驅(qū)動(dòng)LCD模塊動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)顯示、產(chǎn)生雙口RAM的
讀數(shù)據(jù)地址。

5 設(shè)計(jì)驗(yàn)證
使用DEO_Nano開(kāi)發(fā)板(Altera FPGA Cyclone IVEP4CE22F17C6N)、液晶模塊(KB12864KZK)和4×4鍵盤(pán)組成手持式示波器的硬件測(cè)試驗(yàn)證平臺(tái)；示波器設(shè)計(jì)項(xiàng)目經(jīng)過(guò)OuartusⅡ10．1 FPGA開(kāi)發(fā)平臺(tái)的編譯和芯片下載配置后得到的運(yùn)行效果圖如圖5所示，圖中(a)是手持式示波器開(kāi)機(jī)的畫(huà)面；(b)是三角波的測(cè)量效果；(c)是正弦波的測(cè)量效果；(d)是下拉菜單隱藏效果。示波器參數(shù)設(shè)置采用5鍵輸入的下拉菜單模式；設(shè)置時(shí)，屏的最下端顯示參數(shù)調(diào)整菜單，設(shè)置完成確認(rèn)后菜單自動(dòng)收起隱藏。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，采用LCD12864液晶模塊作為手持式示波器的顯示終端，雖然顯示分辨率較低，可以清楚看到圖形的像素點(diǎn)；同時(shí)，這也是采用LCD12864屏的獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)所在——能夠根據(jù)一個(gè)周期波形的像素點(diǎn)數(shù)和采樣信號(hào)頻率直接讀出被測(cè)信號(hào)周期，假如采用100 kHz(周期10μs)的采樣率；測(cè)得顯示屏上的一個(gè)完整周期的波形點(diǎn)數(shù)是50，那么該被測(cè)信號(hào)的周期就是500 μs。

6 結(jié)論
文中所設(shè)計(jì)的以LCD12864模塊為圖形顯示的低成本手持式示波器，最終在DEO_Nano FPGA開(kāi)發(fā)板上的驗(yàn)證結(jié)果表明，完全實(shí)現(xiàn)了模擬信號(hào)的測(cè)量；垂直靈敏度和掃描速度調(diào)節(jié)、波形參數(shù)直接讀出功能；這不但實(shí)現(xiàn)了示波器的廉價(jià)和便攜，而且還具有被測(cè)信號(hào)周期直接讀出的優(yōu)點(diǎn)。