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简易数字示波器设计-毕设论文

来源:用户分享 时间:2025/5/18 12:07:41 本文由loading 分享 下载这篇文档手机版
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数字示波器的硬件设计与实现

因此RST为高电平,CPU处于复位状态,松手后,电容C3充电,RST端电位下降,CPU脱离复位状态。R1的作用在于限制按键按下瞬间电容C3的放电电流,避免产生火花,以保护按键触电。具体接线图见图3-7 。

图3-7 复位电路图

3.2.3 信号波形采集模块

本文中的信号数据采集器件采用的是A/D转换器AD574A。

AD574A是美国AD公司生产的12位逐次逼近型A/D转换器,转换时间为时间为25us,转换精度小于等于0.05%。AD574片内配有三态输出缓冲电路,因而可直接与各种典型的8位或16位微处理器接口,且能与CMOS及TTL电平兼容。由于AD574A片内包含高精度的参考电压源和时钟电路,从而使该芯片在不需要任何外加电路和时钟信号的情况下完成A/D转换,应用非常方便。

AD574A的性能及参数如下:

1)逐次逼近型ADC,可选择工作于,也可工作于8位。转换后的数据有两种读出方式:12位一次读出;8位、4位两次读出;

2)具有可控三态输出缓冲器,数字逻辑输入输出电平位TTL电平; 3)非线性误差:AD574AJ为?1LSB,AD574AK为?1/2LSB; 4)转换时间:最大转换时间为25us(属于中档速度);

5)输入模拟信号可以是单极性的,也可以是双极性的。单极性时,输入信号范围为0~+10V和0~+20V,从不同引脚输入。双极性输入时,信号范围为0~?5V和0~?10V,从不同引脚输入;

6)输出码制:单极性输入时,输出数字量为原码;双极性输入时,输出为偏移二进制码;

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西安交通大学城市学院本科生毕业设计(论文)

7)具有10.000V的高精度内部基准电压源,只需外接一只适当阻值的电阻,便可向DAC部分的解码网络提供参考输入。内部具有时钟产生电路,不需外部接线;

8)需三组电源:+5V、VCC(+12~+15V)VEE(-12~-15V)。由于转换精度高,所提供电源必须有良好的稳定性,并进行充分滤波,以防止高频噪声的干扰;

9)低功耗:典型功耗为390 mW。 AD574A引脚功能:

AD574A为28引脚双列直插式封装,各引脚功能如下:

DB11-DB0:12位数据输出线。通过这12条数据总线向外输出A/D转换数据 12/8 :数据模式选择。当此引脚输入为高电平时,12位数据并行输出;当此引脚为低电平时,与引脚A0配合,把12位数据分两次输出,参见表3-6。

表3-6 AD574A的接口电路

AD574A控制端标志意义

CE 0 x 1 1 1 1 1

CS X 1 0 0 0 0 0

R/C X X 0 0 1 1 1

12/8 X X X X 接+5V 接0V 接0V

A0 X X 0 1 X 0 1

工作状态 禁止 禁止 启动12位转换 启动8位转换 12位并行输出有效 高8位并行输出有效 低4位并行输出有效

应注意,此引脚不与TTL兼容,若要此引脚为高电平,则应接1脚;若要此引脚为低电平,应接脚15。 A0:字节选择控制。此引脚有两个功能,一个功能是决定方式是12位还是8位。若A0=0,进行全12位转换,转换时间为25US;若A0=1,仅进行8位转换,转换时间为16US。另一个功能是决定输出数据是高8位还是低4位。若A0=0,高8位数据有效;若A0=1,低4位数据有效,中间4位为“0”,高4位为高阻状态。因此,低4位数据读出时应遵循左对齐原则(即:高8位+低4位+中间4位的‘0000’)。 CS:芯片选择。当CS=0时,AD574A被选中,否则AD574A不进行任何操作。 R/C:读/转换选择。当R/C=1时,允许读取结果;当R/C=0时,允许A/D转换。 CE:芯片启动信号。当CE=1时,允许读取结果,到底是转换还是读取结果与R/C有关。 数字示波器的硬件设计与实现

STS:状态信号。STS=1表示正在进行A/D转换,STS=0表示转换已完成。 REFOUT:+10基准电压输出。 REFIN:基准电压输入。只有由此脚把从“REFOUT”脚输出的基准电压引入到AD574A内部的12位DAC(AD565),才能进行正常的A/D转换。 BIPOFF:双极性补偿。此引脚适当连接,可实现单极性或双极性输入。 10VIN:10V量程模拟信号输入端。对单极性信号为10V量程的模拟输入端,对双极性信号为?5V模拟信号输入脚。 20VIN:20V量程输入端。对单极性信号为20V量程的模拟输入端,对双极性信号为?10V模拟信号输入脚。 DG:数字地。各数字电路(译码器、门电路、、触发器等)及“+5V”电源的地。 AG:模拟地。各模拟器件(放大器、比较器、多路开关、取样保持器等)地及“+15V”和“-15V”电源地。 Vlog:逻辑电路供电输入端,+5V。 VCC:正电源端,为+12~+15V。 VEE:负电源端,为-12~15V 在本系统电路中 AD574A的12/8引脚接地,所以转换后的12位数据要分两次读出, CS、A0、R/C与单片机的P2.7,P2.6,P3.4相连。AD574A的12位数据输出也接单片机的P0口,其中DB0~DB3与DB8~DB11位复用P0口的低四位。单片机的读写信号输出经一或非门接 AD574A的芯片启动输入脚CE,P3.2/INT0脚接AD574A的状态信号输出引脚STS。AD转换器采用双极接线。具体接线图见图3-8。 3.2.4 显示模块

本设计中的显示部分是由单片机控制的LCD显示的,采用19264作为显示器件。19264是一种液晶显示器。

液晶显示模块是一种将液晶显示器件、连接件、集成电路、PCB、线路板、背光源、结构件装配在一起的组件。

在单片机系统中使用液晶显示模块作为输出器件具有以下优点: (1)显示质量高

由于液晶显示器每一个点在收到信号后就一直保持那种色彩和亮度,恒定发光,而不像阴极射线管(CRT)那样需要不断刷新亮点。因此,液晶显示器画质高而且不会闪烁。

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图3-8 信号采集接线

(2)数字式接口

液晶显示器都是数字式的,和单片机系统的接口更简单,操作也更加方便。 (3)体积小、重量轻

液晶显示器通过显示屏上的电极控制液晶分子状态来达到显示的目的,在重量上比相同显示面积的传统显示器件要轻很多.

(4)功率消耗小

相比而言,液晶显示器的功耗主要消耗在其内部的电极和驱动IC上,因而耗电量比其他显示器件也要小很多。

YM19264A 是一种图形点阵液晶显示器。它主要采用动态驱动原理由行驱动—控制器和列驱动器两部分组成了192(列)×64(行)的全点阵液晶显示。

此显示器采用了COB 的软封装方式,通过导电橡胶和压框连接LCD,使其寿命长,连接可靠。

特性:

1)工作电压为+5V±10% ,可自带驱动LCD 所需的负电压。

2)全屏幕点阵,点阵数为192(列)×64(行),可显示12(列)×4(行)个(16×16 点阵)汉字,也可完成图形,字符的显示。

3)与CPU接口采用5条位控制总线和8 位并行数据总线输入输出,适配

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