CN202330512U - 基于fpga的小体积、多功能数字示波器 - Google Patents
基于fpga的小体积、多功能数字示波器 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型公开了一种基于FPGA的小体积、多功能数字示波器，包括前置放大及增益调节电路、高速模数转换模块、FPGA逻辑控制模块、单片机、LCD和键盘，前置放大及增益调节电路、高速模数转换模块和FPGA逻辑控制模块依次连接，FPGA逻辑控制模块的信号输出端同时与LCD的输入端和所述单片机的信号输入端连接，FPGA逻辑控制模块的存储端口同时与高速模数转换模块和前置放大及增益调节电路的信号输入端连接，单片机的显示信号输出端与LCD的输入端连接，单片机的控制信号输出端与前置放大及增益调节电路的信号输入端连接，键盘的输出端与单片机的输入端连接。本实用新型具有数据采集、缓存、传输及波形显示等多项功能，且便于携带。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种数字示波器，尤其涉及一种基于FPGA的小体积、多功能数字示波器。
背景技术
示波器是一种用途十分广泛的电子测量仪器，它能把肉眼看不见的电信号变换成看得见的图象，便于人们研究各种电现象的变化过程。示波器利用狭窄的、由高速电子组成的电子束，打在涂有荧光物质的屏面上，就可产生细小的光点。在被测信号的作用下，电子束就好像一支笔的笔尖，可以在屏面上描绘出被测信号的瞬时值的变化曲线。利用示波器能观察各种不同信号幅度随时间变化的波形曲线，还可以用它测试各种不同的电量，如电压、电流、频率、相位差、调幅度等等。传统的示波器虽然功能齐全，但是体积大、重量重、成本高，使应用受到了限制。
发明内容
本实用新型的目的就在于为了解决上述问题而提供一种基于FPGA的小体积、多功能数字示波器。
本实用新型通过以下技术方案来实现上述目的：
本实用新型包括前置放大及增益调节电路、高速模数转换模块、FPGA逻辑控制模块、单片机、LCD和键盘，所述前置放大及增益调节电路的信号输入端与被测信号连接，所述前置放大及增益调节电路的信号输出端与所述高速模数转换模块的输入端连接，所述高速模数转换模块的输出端与所述FPGA逻辑控制模块的输入端连接，所述FPGA逻辑控制模块的信号输出端同时与所述LCD的输入端和所述单片机的信号输入端连接，所述FPGA逻辑控制模块的存储端口同时与所述高速模数转换模块和所述前置放大及增益调节电路的信号输入端连接，所述单片机的显示信号输出端与所述LCD的输入端连接，所述单片机的控制信号输出端与所述前置放大及增益调节电路的信号输入端连接，所述键盘的输出端与所述单片机的输入端连接。
输入信号经前置放大及增益调节电路转换后，成为符合高速模数转换模块要求的输入电压，经高速模数转换模块进行A/D转换后的数字信号，由FPGA（现场可编程门阵列芯片）处理后直接由单片机将采集到的信号显示在LCD液晶屏幕上。
具体地，所述前置放大及增益调节电路包括第一前置放大及增益调节电路和第二前置放大及增益调节电路，所述高速模数转换模块为双路8位A/D转换器。
进一步，所述数字示波器还包括USB芯片、PC机和虚拟显示平台，所述USB芯片的一端与所述FPGA逻辑控制模块的存储端口连接，另一端与所述PC机的输入端连接，所述PC机的输出端与所述虚拟显示平台的输入端连接。
本实用新型的有益效果在于：
本实用新型集成LCD显示、高速A/D采集与转换、FPGA芯片等新技术，具有数据采集、缓存、传输及波形显示等多项功能，且体积小、重量轻、便于携带。
附图说明
附图是本实用新型的系统方框图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步说明：
如附图所示，本实用新型包括第一前置放大及增益调节电路、第二前置放大及增益调节电路、双路8位A/D转换器、FPGA逻辑控制模块、单片机、LCD、键盘、USB芯片、PC机和虚拟显示平台，所述前置放大及增益调节电路的信号输入端与被测信号连接，所述前置放大及增益调节电路的信号输出端与所述高速模数转换模块的输入端连接，所述高速模数转换模块的输出端与所述FPGA逻辑控制模块的输入端连接，所述FPGA逻辑控制模块的信号输出端同时与所述LCD的输入端和所述单片机的信号输入端连接，所述FPGA逻辑控制模块的存储端口同时与所述高速模数转换模块和所述前置放大及增益调节电路的信号输入端连接，所述单片机的显示信号输出端与所述LCD的输入端连接，所述单片机的控制信号输出端与所述前置放大及增益调节电路的信号输入端连接，所述键盘的输出端与所述单片机的输入端连接，所述USB芯片的一端与所述FPGA逻辑控制模块的存储端口连接，另一端与所述PC机的输入端连接，所述PC机的输出端与所述虚拟显示平台的输入端连接。
如附图所示，输入信号（包括第一信号和/或第二信号）经前置放大及增益调节电路转换后，成为符合A/D转换器要求的输入电压，经双路8位A/D转换器进行A/D转换后的数字信号，由FPGA内的FIFO缓存，再经USB接口传输到PC机中，并显示到虚拟显示平台，供后续数据处理，或直接由单片机将采集到的信号显示在LCD液晶屏幕上。
上述各部件中：
双路8位A/D转换器选用MAXIM公司MAX1197型A/D转换器，它是一款双通道、3.3V供电、每通道60Mbit/s采样频率的模数转换器芯片，它内部集成双路差分宽带采样保持器和A/D转换器，可以输出锁存，具有低功耗、小尺寸、高动态性能的特点。
FPGA（现场可编程门阵列芯片）是一种半定制的ASIC，它允许电路设计者自行编程实现特定应用的功能。具体实现如下功能：分频电路及产生A/D转换器的控制信号。在FPGA内加入一个先入先出式缓冲器FIFO，以缓解高速信号和低速设备之间的接口矛盾。
LCD选用内置SED1335控制器的液晶显示模块MS320240B，分辨率为320*240。不仅可以单独的进行文本显示或图形显示，还可以进行图形文本合成方式显示。在本系统中能够把被测信号的波形、两个游标与波形相交点的电压值及时间值显示在液晶屏上。
键盘采用由按键组成的开关矩阵，它随时可以发出各种控制命令和进行数据输入。
USB芯片采用Cypress公司的CY7C68013芯片，CY7C68013是符合USB2.0标准的芯片。通过USB总线把采集的数据实时的传递给计算机，便于上位机也可以实时的显示波形，还可以很方便的存储数据。
Claims (3)
1.一种基于FPGA的小体积、多功能数字示波器，其特征在于：包括前置放大及增益调节电路、高速模数转换模块、FPGA逻辑控制模块、单片机、LCD和键盘，所述前置放大及增益调节电路的信号输入端与被测信号连接，所述前置放大及增益调节电路的信号输出端与所述高速模数转换模块的输入端连接，所述高速模数转换模块的输出端与所述FPGA逻辑控制模块的输入端连接，所述FPGA逻辑控制模块的信号输出端同时与所述LCD的输入端和所述单片机的信号输入端连接，所述FPGA逻辑控制模块的存储端口同时与所述高速模数转换模块和所述前置放大及增益调节电路的信号输入端连接，所述单片机的显示信号输出端与所述LCD的输入端连接，所述单片机的控制信号输出端与所述前置放大及增益调节电路的信号输入端连接，所述键盘的输出端与所述单片机的输入端连接。
2.根据权利要求1所述的基于FPGA的小体积、多功能数字示波器，其特征在于：所述前置放大及增益调节电路包括第一前置放大及增益调节电路和第二前置放大及增益调节电路，所述高速模数转换模块为双路8位A/D转换器。
3.根据权利要求1所述的基于FPGA的小体积、多功能数字示波器，其特征在于：所述数字示波器还包括USB芯片、PC机和虚拟显示平台，所述USB芯片的一端与所述FPGA逻辑控制模块的存储端口连接，另一端与所述PC机的输入端连接，所述PC机的输出端与所述虚拟显示平台的输入端连接。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103884889A (zh) * | 2012-12-21 | 2014-06-25 | 北京普源精电科技有限公司 | 具有改进的前端电路的示波器 |
| CN106405185A (zh) * | 2016-11-09 | 2017-02-15 | 广州市工贸技师学院 | 一种新型的电脑示波器 |
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