Necesitamos urgentemente un documento titulado "Sistema de adquisición, almacenamiento y reproducción de formas de onda. Le agradecería que me lo pudiera facilitar".

Introducción El título de este artículo es un sistema de recopilación, almacenamiento y reproducción de formas de onda Al diseñar y fabricar un sistema de recopilación, almacenamiento y reproducción de formas de onda, el sistema puede recopilar dos formas de onda de señal periódicas. al mismo tiempo, se requiere que después de apagar y restaurar el sistema, el sistema pueda reproducir continuamente las señales recopiladas y mostrarlas en el osciloscopio.

Los sistemas actuales de adquisición, almacenamiento y reproducción de formas de onda generalmente utilizan osciloscopios de almacenamiento digital como principio, con un microcontrolador (89s51) y FPGA (EP1C6Q240C8) como núcleo de control. La señal se muestrea en tiempo real a alta velocidad. AD y el disparador interno El flanco ascendente realiza el almacenamiento y la visualización continuos en tiempo real de formas de onda de disparador único y disparador múltiple, y tiene una función de bloqueo, y la función de "movimiento" se realiza mediante la operación. También tiene una función de bloqueo que permite mostrar cualquier parte de la forma de onda almacenada presionando la tecla "Mover". Con el desarrollo de la tecnología electrónica, la actualización de los circuitos integrados y los productos electrónicos es cada vez más rápida, y los requisitos de funciones también son cada vez mayores. Por lo tanto, según los resultados de la investigación anterior, las funciones del sistema han sido más amplias. Mejorado para adaptarse a la sociedad Con la rápida aplicación y la demanda popular, con el desarrollo de dispositivos semiconductores y tecnología de procesamiento digital, los osciloscopios digitales se han convertido en algo común. Por lo tanto, los sistemas de adquisición, almacenamiento y reproducción de formas de onda también deberían desarrollarse en la dirección de la digitalización. Esta es una tendencia inevitable. Este sistema está diseñado para lograr una mejor digitalización.

El efecto esperado es poder recopilar la forma de onda y almacenarla en la memoria. Mediante el cálculo, podemos obtener la frecuencia, el voltaje de fondo, el voltaje de gama baja, el voltaje máximo y la forma de onda de la señal de CA. de la forma de onda que queremos estudiar. Datos relacionados, los datos medidos también se pueden mostrar en el osciloscopio en forma digital junto con la forma de onda. Esto permite a las personas ver las características de la forma de onda medida de manera más intuitiva en aplicaciones prácticas y facilita la investigación de temas relacionados.

2 Diseño general del esquema 2.1 Esquema 1 Utilice el microcontrolador como núcleo para controlar la recopilación, el almacenamiento y la reproducción de formas de onda. Debe almacenarse en un determinado dispositivo de almacenamiento. La frecuencia del microcontrolador no es muy alta, el rendimiento antiinterferencias es fuerte, la operación es simple y el costo es bajo. Su objetivo es utilizar un circuito de computadora de un solo chip como núcleo más un chip AD/DA y un chip de memoria LCD. Para realizar la función de recopilación, almacenamiento y reproducción de formas de onda, el circuito recopilará automáticamente la forma de onda, almacenará y almacenará el chip y lo mostrará en la pantalla LCD. Los datos no se perderán cuando se corte la energía. Después de presionar la tecla de almacenamiento, el sistema muestrea la forma de onda correspondiente y almacena los datos de muestreo. Después de presionar la tecla de reproducción, el sistema reproducirá la forma de onda almacenada en un bucle. La amplitud se puede cambiar durante la adquisición y los datos recopilados durante la reproducción también cambiarán. Durante el proceso de reproducción, al presionar la tecla de almacenamiento se detendrá la reproducción de la forma de onda y se mostrará una línea recta. Si se presiona la tecla de reproducción, la tecla de reproducción actual finalizará, la forma de onda actual finalizará y se recopilará una nueva forma de onda. Termine la forma de onda actual y adquiera una nueva forma de onda.

El sistema se divide aproximadamente en las siguientes partes: circuito de alimentación, circuito de entrada de señal, circuito de preprocesamiento y adquisición de señales, circuito de almacenamiento de datos, circuito de visualización de datos y circuito de reproducción de formas de onda. El marco del circuito del sistema se muestra en la figura:

Microcontrolador

Circuito de alimentación

Conversión D/A

Visualización de datos

Conversión A/D

Entrada de forma de onda

Figura 1 Diagrama de bloques del circuito del sistema Esquema 1

Entre ellos, el chip DAC0832 utilizado en los datos El módulo de procesamiento es un chip integrado de conversión D/A de 8 resoluciones, conectado al microprocesador. Chip integrado de conversión, totalmente compatible con microprocesadores. Este tipo de chip de conversión de digital a analógico se usa ampliamente en el campo de los microcontroladores debido a sus ventajas como el espacio pequeño, la interfaz simple y el control de conversión conveniente. Otro chip, el ADC0809, también se utiliza ampliamente en microcontroladores. Es una interfaz analógica que acepta cantidades digitales y emite señales de corriente o voltaje correspondientes a las cantidades digitales. Los convertidores D/A se utilizan ampliamente en generadores de funciones de computadora, pantallas de gráficos de computadora y convertidores A/D para sistemas de control. El chip es un convertidor D/A de 8 bits con doble buffer desarrollado por American Data Corporation. El chip tiene un pestillo de información y se puede conectar directamente al bus de datos. El circuito tiene una buena dependencia de la temperatura, utiliza interruptores de corriente CMOS y lógica de control, tiene un bajo consumo de energía y un pequeño error de corriente de fuga de salida. El chip utiliza una red de resistencias tipo R-2RT para derivar la corriente de referencia para completar la conversión D/A.

El resultado de la conversión se genera como un conjunto de corrientes diferenciales IOUT1 e IOUT2. El módulo de memoria de este programa es una memoria RAM estática de bajo consumo 62C256 de 32 K. El módulo estabilizador de voltaje utiliza el estabilizador de voltaje fijo de tres terminales 7805, que es un estabilizador de voltaje integrado de tres terminales de uso común con un voltaje de salida negativo fijo. El circuito integrado de tres terminales significa que el circuito integrado utilizado en este regulador de voltaje solo tiene. Tres salidas de pines son el extremo de entrada, el extremo de tierra y el extremo de salida. Se requieren muy pocos componentes externos para usar este regulador de voltaje. También tiene circuitos de protección de tubo de ajuste, sobrecalentamiento y sobrecorriente. uso, y el número después de 78 Representa el voltaje de salida del circuito regulador de voltaje integrado de tres terminales.

Opción 1: La idea de diseño de utilizar un circuito de entrada y salida de un solo canal: la señal se envía al convertidor analógico a digital a través del circuito de entrada, la señal analógica se convierte en un señal digital, y luego la señal convertida se envía al dispositivo de control y visualización de almacenamiento, y luego se envía al convertidor de digital a analógico para convertir la señal digital almacenada en una señal analógica y, finalmente, emitir la forma de onda recopilada a través del circuito de salida. . El diagrama de bloques es el siguiente:

Circuito de entrada

Entrada de canal

A/D

Dispositivo de almacenamiento, visualización y control

Circuito de salida

Canal de salida

D/A

Figura 2 Esquema 1 Diagrama de bloques del circuito de entrada/salida monocanal

Opción 2 adoptada El chip FPGA sirve como núcleo de control para la recopilación, el almacenamiento y la reproducción de formas de onda, y se pueden implementar varias memorias en el FPGA. Su programabilidad de hardware permite a los desarrolladores configurar de manera flexible el ancho de los datos de la memoria, el tamaño de la memoria, la lógica de control de lectura y escritura, etc., lo cual es especialmente adecuado para diversas ocasiones con requisitos de almacenamiento especiales. La frecuencia de funcionamiento de los dispositivos FPGA puede alcanzar más de 100 Mbit/s y la velocidad de acceso a la memoria de su estructura puede alcanzar más de 100 Mbit/s. Esto constituye una memoria de alta velocidad que puede almacenar una pequeña cantidad de datos, pero tiene. requisitos de velocidad. En el lugar de trabajo, el costo es mayor. En el lugar de trabajo, el costo es alto. Dado que FPGA puede realizar conversiones A/D y D/A internamente, elimina la necesidad de circuitos de conversión A/D y D/A externos, lo que reduce mucho la parte de hardware de todo el sistema, haciendo que el circuito parezca menos complicado y simple. y claro. Diagrama de bloques de la estructura del sistema:

Teclado

FPGA

Conversión A/D

Conversión D/A

Almacenamiento

Visualización de forma de onda

Entrada de forma de onda

Figura 3 Diagrama de bloques del sistema Esquema 2

Principio de funcionamiento de FGPA FPGA utiliza una matriz de celdas lógicas LCA ( Matriz de celdas lógicas) Matriz), es decir, una matriz de celdas lógicas. El concepto de Logic Cell Array (LCA) incluye tres partes: CLB (Bloque lógico configurable), IOB (Bloque de entrada y salida) y Conexión interna (Interconexión). La matriz de puertas programables en campo (FPGA) es un dispositivo programable. Los FPGA tienen una estructura diferente en comparación con los circuitos lógicos tradicionales y los conjuntos de puertas, como los dispositivos PAL, GAL y CPLD. FPGA utiliza pequeñas tablas de búsqueda (16 x 1 RAM) para implementar lógica combinacional. Cada tabla de búsqueda está conectada a la entrada de un flip-flop D. El flip-flop D controla otros circuitos lógicos o E/S, formando así un sistema que. puede implementar lógica combinacional. La función puede realizar la unidad lógica básica de la función lógica secuencial. La lógica de FPGA se implementa cargando datos de programación en unidades de almacenamiento estáticas internas. Los valores almacenados en las unidades de almacenamiento determinan las funciones lógicas de las unidades lógicas y las conexiones entre módulos o entre módulos y E/S, lo que en última instancia determina qué. la FPGA puede realizar funciones implementadas. Los FPGA permiten una programación ilimitada. La característica de FPGA es que puede diseñar circuitos ASIC (circuitos integrados de aplicaciones específicas). Los usuarios pueden obtener chips adecuados sin necesidad de producir chips. También pueden obtener muestras de prueba de otros circuitos ASIC totalmente personalizados o semipersonalizados.

Comparando estas dos soluciones: Aunque FGPA puede tener muchas ventajas, debido a su mayor costo y su uso en ocasiones donde se requiere velocidad, no es adecuado para diseñar circuitos, por lo que elegí La primera solución se elige porque Esta solución utiliza una microcomputadora de un solo chip como núcleo de control, lo que hace que el diseño de circuitos sea fácil y de bajo costo.