[发明专利]一种简易数字存储波特仪的制作方法

说明书

技术领域

本发明设计制作了一种以附加仪器的形式工作的简易数字波特仪。采用CPLD实现控制逻辑，并使该仪器能以示波器的X-Y方式显示。属于电子仪器仪表领域。

背景技术

波特仪是用量最多、用途最广的测量仪器之一，是观察和测量电路性能非常有效的工具。目前的数字存储波特仪以独立仪器、附加仪器以及虚拟仪器等形式工作。而本发明中的数字存储波特器是以附加仪器的形式工作的。本发明中的采集控制逻辑部分采用CPLD实现，充分利用其高速并行工作的特点，提高系统的速度性能。由于使用了89C51单片机和CPLD器件，使系统具有很大的灵活性，便于实现各种复杂控制，从而能方便地对系统进行功能扩展和性能改进。

发明内容

本发明设计制作了一种以附加仪器的形式工作的简易数字波特仪。该简易数字波特仪以单片机和CPLD为核心部件，通过9832扫频器、AD0809模数转换器等构成。具有以下几个方面特点：

1、充分利用模拟示波器的原有功能电路及部件，如使用其CRT并在X-Y方式下显示使之尽量与模拟示波器融为一体，成为附加仪器方式工作的数字存储示波器。

2、具备较完备的数字存储波特仪功能，如智能人机交互、分析、处理、测量、显示等。

3、应具有灵活方便的操作、演示方式。

附图说明

图1系统整体框图

图2由AD9832构成的扫频电路

图3数据采集电路

图4存储控制及数据处理电路

图5液晶显示电路

实施方式

本发明设计制作的以附加仪器的形式工作的简易数字波特仪采用单片机与CPLD相结合的方式。即用单片机完成人机界面、系统功能控制、信号分析、处理、变换等工作，用CPLD完成采集控制逻辑及显示控制逻辑。图1为系统整体框图，主要包括以下部分：

1.扫频电路

AD9832是AD公司生产的一款完整的直接数字频率合成器。它体积小、重量轻、操作方便，同时具有极高的频率辨率。它的最高时钟频率可达25MHz。AD9832主要由数控振荡器(NCO)和相位调制器、正弦查询表以及一个10位数模转换器(DAC)组成。其中，数控振荡器和相位调制器部分包含两个32位的频率寄存器、一个32位的相位累加器和四个12位的相位寄存器。由AD9832构成的扫频电路如图2所示。

2.数据采集系统

数据采集部分采用中高速模拟转换器AD0809，用CPLD准确定时给单片机发送控制信号，单片机在中断服务程序中控制数据采样的读/写。由于中高速模数转换器无法实现整个频段内(DC～100kHz)的实时采样。考虑用“等效实时取样法”实现对较高频段波形数据的采集，即先将周期性的高频信号经过取样变成波形与之形状相似的周期性低频信号，然后再作进一步处理。其原理图如图3所示。

3.存储控制及数据处理电路

采用静态RAM(6116)存储采样量化后的波形数据，CPLD控制RAM的地址线，单片机的P1口协同控制高位地址。如图4所示为存储控制及数据处理电路，主要由89C52单片机、静态RAM及CPLD等部分构成。

4.D/A转换电路

采用DAC0832实现程控电压衰减。信号由DAC0832的参考电压端输入，单片机通过改变送入DAC0832的数据值控制输出信号的幅度，即V₀＝(D×V_in)/255。

5.键盘和显示电路

键盘电路是人机交互的接口。显示电路选用液晶显示模块。如图5所示为由89C51单片机和液晶显示器构成的显示电路。

6.电源部分

由于本系统各模块对电源的要求不一致，若各种电源值都由外部分别提供，则电源接口会显得很复杂，所以自行设计了电源电路。基本工作原理为：将220V市电经变压器耦合输出一路峰值为14V和一路峰值为8V的双极性交流电压，该电压通过一个电桥双向全波整流2W10转换为两路单极性的交流电压，再通过稳压得到直流电压。