电子系统设计举例2011

第九章电子系统设计举例9.1水温控制系统的设计原始任务书1）任务设计制作一个水温自动控制系统，控制对象为1L净水，容器为搪瓷器皿。水温可以在一定范围内由人工设定，并能在环境温度降低时实现自动调整，以保持设定的温度基本不变。

(1)加热器用1kw电炉.(2)如果采用单片机控制,允许使用已有的单片机最小系统电路板.(3)数码显示部分可以使用数码显示模块.(4)测量水温时只要求在容器内任意设置1个测量点.不同方案的设计一、采用一种硬件的闭环控制系统。该系统速度较快，但可靠性差、控制精度低、灵活性小、线路复杂、调试安装不方便。且实现打印、扩展等功能困难。二、采用以8031单片机为核心，数据采集部分采用A/D转换器。以Cu100铜热电阻作为温度传感器，用固态继电器控制电炉加热，控制系统可以与PC机联机运行，实时显示打印温度曲线。1、测温部分用于采集被控对象的温度参数。测温部分由温度电压转换、小信号放大及A/D转换三部分组成。传感器的选择：

因为温度控制的静态误差≤0.2℃，一般IC传感器精度为0.7~1℃，电阻传感器的精度可达到0.1℃，所以选择Cu100铜热电阻作为温度传感器，这种传感器的热阻探头在系统测量的温度范围内线性特性良好，适用于温度采样。信号处理：

传感器为电阻型传感器，可由电桥实现温度到电压转换，采用超低温漂精度高的OP07作为运算放大器，将小信号放大。A/D转换设计

因为测试范围在40~90°C，温度最小分辨率为0.2°C，所以整个系统的温度采集电数50X5=250，采用一般的8位A/D，分辨率为1/256，可满足要求，但考虑到边界温度测定、系统分布参数影响、温度扩张等因素，8位A/D为临界应用，系统的线性度和准确度都难以保证。所以选取12位A/D——ICL7109.

典型情况下，温度采样中，采样周期一般为10S~20S，ICL7109的最大转换次数为30次/秒，在稳定条件下，采样频率ƒs应为系统最高频率的两倍，按采样定理，2ƒmax≤ƒs。所以，

ICL7109的采样速率可以完全胜任。2、控制部分

用于在闭环控制系统对被控制对象实施控制，被控制对象为电炉丝，采用对加在电炉丝两端的电压进行通断的方法进行控制，以实现对水加热功率的调整，达到对水温的控制。对电炉丝的通断采用固态继电器。在控制端加一个TTL电平，用74LS06驱动。3、人机交互系统和8031最小系统

8031和RAM62256构成最小系统，RAM62256作为数据存储器使用。人机交互系统用按键和数码管构成。利用8031的I/O采集按键开关量，采用动态量显式方式显示实测温度和预测温度。4、通信接口

系统设计要求控制系统能同PC联机通信。8031串行口为TTL电平，PC串行口为RS232电平，使用MAX232作为电平转换驱动。本方案的优点：比第一种方案设计灵活、精度高。缺点：数据线较多，不易实现数模隔离。三、以8031为核心，采用V/F转换器作为A/D转换器。1、单片机基本系统

8031的基本系统主要由8031、EEPROM2864、地址锁存器74LS373、接口芯片8155、LED显示器、键盘、语音接口（ISD1420）和打印接口等组成。2、传感器的选择与测温电路设计①传感器选择

常见的感温元件有热电偶、热电阻和半导体温度传感器。半导体温度传感器线路设计简单,精度较高,线性度好,价格适中,非常适合0～150℃之间的测量.可采用半导体传感器AD590。②测温电路设计用AD590测温电路如图9.2所示3、强电控制与驱动电路设计

对该部分电路的设计,主要应解决两个问题:①弱电(8031系统)和强电(AC220v)的隔离;②对强电的控制.为此,采用了图9.3所示电路,其中MOC3041是具有双向晶闸管输出的光电隔离器,T1是功率双向可控硅，RL是负载。软件的设计与实现

在于选择合适的控制理论，对于所设计的系统是个典型的单片机模糊控制系统，所以采用模糊控制原理。方案四

测温部分A/D转换器件选型指南

A/D转换器的品种繁多，性能各异，A/D转换器的选择直接影响系统的性能。在确定设计方案后，首先需要明确A/D转换的需要的指标要求，包括数据精度、采样速率、信号范围等等。

1．确定A/D转换器的位数在选择A/D器件之前，需要明确设计所要达到的精度。精度是反映转换器的实际输出接近理想输出的精确程度的物理量。在转化过程中，由于存在量化误差和系统误差，精度会有所损失。其中量化误差对于精度的影响是可计算的，它主要决定于A/D转换器件的位数。A/D转换器件的位数可以用分辨率来表示。一般把8位以下的A/D转换器称为低分辨率ADC，9~12位称为中分辨率ADC，13位以上为高分辨率。A/D器件的位数越高，分辨率越高，量化误差越小，能达到的精度越高。理论上可以通过增加A/D器件的位数，无止境提高系统的精度。但事实并非如此，由于A/D前端的电路也会有误差，它也同样制约着系统的精度。比如，用A/D采集传感器提供的信号，传感器的精度会制约A/D采样的精度，经A/D采集后信号的精度不可能超过传感器输出信号的精度。设计时应当综合考虑系统需要的精度以及前端信号的精度。2．选择A/D转换器的转换速率在不同的应用场合，对转换速率的要求是不同的，在相同的场合，精度要求不同，采样速率也会不同。采样速率主要由采样定理决定。确定了应用场合，就可以根据采集信号对象的特性，利用采样定理计算采样速率。如果采用数字滤波技术，还必须进行过采样，提高采样速率。3．判断是否需要采样/保持器采样/保持器主要用于稳定信号量，实现平顶抽样。对于高频信号的采集，采样/保持器是非常必要的。如果采集直流或者低频信号，可以不需要采样保持器。

4．选择合适的量程模拟信号的动态范围较大，有时还有可能出现负电压。在选择时，待测信号的动态范围最好在A/D器件的量程范围内。以减少额外的硬件付出。5．选择合适的线形度在A/D采集过程中，线性度越高越好。但是线性度越高，器件的价格也越高。当然，也可以通过软件补偿来减少非线性的影响。所以在设计时要综合考虑精度、价格、软件实现难度等因素。6．选择A/D器件的输出接口

A/D器件接口的种类很多，有并行总线接口的，有SPI、I2C、1-Wire等串行总线接口的。它们在原理和精度上相同，但是控制方法和接口电路会有很大差异。在接口上的选择，主要决定于系统要求、已经开发者对于各种接口的熟练程度。7.模拟信号类型：通常AD器件的模拟输入信号都是电压信号，而D/A器件输出的模拟信号有电压和电流两种。

根据信号是否过零，还分成单极性（Unipolar）和双极性（Bipolar）。8.电源电压：有单电源，双电源和不同电压范围之分，早期的A/D、D/A器件要有+15V/-15V，如果选用单+5V电源的芯片则可以使用单片机系统电源。基准电压：有内、外基准和单、双基准之分。功耗：一般CMOS工艺的芯片功耗较低，对于电池供电的手持系统对功耗要求比较高的场合一定要注意功耗指标。

封装：常见的封装是DIP，现在表面安装工艺的发展使得表贴型封装的应用越来越多。

满幅度输出(Rail-toRail)新近业界出现的新概念，最先应用于运算放大器领域，指输出电压的幅度可达输入电压范围。在D/A中一般是指输出信号范围可达到电源电压范围。（国内的翻译并不统一，如“轨-轨”、“满摆幅”）高精度测量类的A/D设计注意事项：1:参考电压需要足够精确,推荐使用外部高精准参考电压。2:如果PGA可调,增益系数一般是越小噪声越低。3:一般最好用到满量程,此时AD精度不浪费。4:如果有偏置,需要进行自校。5:请注意在使用DEMO板调试时,会由调试口导入PC噪声,由信号连接线导入外部噪声,因此建议使用屏蔽电缆传输信号。6:板上注意模拟电源和数字电源,以及模拟地和数字地要分开,减少耦合噪声路径。

7:使用差分输入可以减少共模噪声,但是差模噪声会增大。8:如果是片内集成AD的MCU,支持高速时钟,如果不影响性能,内部工作时钟越低,对您的AD采样引起的干扰越小,如果是板上就需要注意走线和分区。9:信号输入前级接滤波电路,一般一阶RC电路较多,注意Fc=1/1000~1/100采样频率,电阻和电容的参数注意选取.信号接入后级接滤波电路最好采用sinc滤波方式.注意输入偏置电流会限制外部的滤波电阻阻值的大小。

RxIb<1LSB。

有的片内AD还有集成输入Buffer,有助与抑制您的噪声,一般是分两当,看输入信号范围和满量程之间的关系。

AD分为很多种,SAR,FLASH,并行比较型,逐次逼近型,Deltasigma型,一般是速度越高,精度越高越贵。针对不同场合不同成本不同要求分别选用，还得注意是您的Layout。9.2数字化语音存储与回放系统一、原始设计任务书二、方案设计与任务1、语音编码方案方案一：PCM线性编码方式，语音信号通过A/D变换即可转换为线性编码，直接存入RAM，再由D/A转换回音频信号回放。

PCM:Pulse-CodeModulation脉冲编码调制。它是标准未压缩格式的WAV文件所使用的编码方式。对一般MP3播放器来说，就是播放WAV文件，它是无损的，未压缩的。标准码率是1411kpbs。方案二：DPCM编码方式。不是直接对原始语音信号进行编码，而是对两个连续采样值进行差分转换，对两个采样值之间的差分值进行量化、编码，可以提高压缩数码率，提高存储空间利用率。DPCM编码,简称差值编码，是对模拟信号幅度抽样的差值进行量化编码的调制方式。这种方式是用已经过去的抽样值来预测当前的抽样值，对它们的差值进行编码。差值编码可以提高编码频率，这种技术已应用于模拟信号的数字通信之中。2、控制方式：控制器可采用单片机或可编程逻辑器件。3、语音输入：驻极体话筒的灵敏度较高，噪声低，价格低。可以进行单端放大输入，若避免背景噪声的输入，可以采用两只（配对）话筒分别接入差分放大器的正、负端，较好地抑制背景噪音。4、放大器一：为实现增益可调，可以用低噪音宽频带的运放（如NE5532）放大。放大增益由两个50千欧精密电位器调节，也可以设置自动增益控制电路，自动调节增益。5、放大器二：可采用TDA2030A作功率放大，直接驱动喇叭。也可以应用LM386作为功率放大器。6、带通滤波器：无源带通滤波器要有电感元件，体积庞大。采用阻容元件的有源滤波器，体积小，但阻容元件的查表计算值一般都不是标称值，所以元件选用和调试较困难。可采用开并电容滤波器，用时钟频率控制通阻带。另外，300～3400Hz属于宽带滤波器，可用一个低通滤波器与一高通滤波器级联组成。低通滤波器主要滤除大于3.4KHz的信号。高通滤波器滤除低于300Hz的信号。7、ADC器件：因为语音信号的最高频率为4KHz，根据采样定理，采样频率选取fs=8KHz.即可无失真的恢复语音。无特殊要求，可选用8位ADC，但为了扩展需要可采用12位ADC.8、DAC器件：

D/A转换器的作用将存储的数字语音信号转换位模拟语音信号。由于一般的D/A都能达到1us的转换速率，满足题目要求，所以可选用D/ADAC0832。9、存储器的选择：若采样频率fs=8KHz.，字长为8位时，按1：1的存储率，一秒钟能采样8000个点，为了能够存储多于10s的语音，则存储器至少需要80K*8的容量，可采用两片IS611024将存储容量扩展为256K*8，这样能以1：1的存储率存储32.768s语音信号。

不采用压缩技术，256K可实现32s的语音录制，若压缩2倍，录音时可增至64s。8031只有16根地址线，即64K的外部数据存储寻地空间，因此采用分页存储技术来扩展空间。系统总体设计

首先通过MIC录入一段语音信号，信号通过放大电路后使信号的幅度达到A/D采样的要求，放大电路中要可以实现增益可调。放大后的模拟语音信号送入ADC0809转换成数字语音数据，然后在程序的控制下以文件的方式存储到存储器中。回放时，由程序控制从文件中提取出数字语音数据，然后送入DAC0832转换成模拟信号，最后送入扬声器回放出来。其中ADC0809以及DAC0832的采样频率由8253定时/计数器产生，由程序控制其运行。

方案*硬件设计

系统的组成大致有以下几部分：模拟信号放大电路，电平提升电路，A/D转换电路，D/A转换电路以及8253定时/计数电路。系统硬件电路框图如图1所示。1．语音信号源和语音滤波器 语音信号源用MIC接收语音输入。语音滤波器是一个300Hz－3400Hz的带通滤波器，语音滤波器采用集成的语音滤波器模块。2．模拟信号放大电路此电路是实现模拟语音信号的放大，要实现放大倍数增益可调。采用以下放大电路来实现：两个反向比例放大器级联，增益可调通过可变电位器来实现，具体电路如图2所示：

整个放大电路放大倍数为：Au=Au1*Au2=（R2/R1）*（R3/Rf），增益通过可变电位器Rf实现增益可调。模拟输入信号大致为20mv，通过放大电路以后信号可在0.5V-3V之间变动。3．电平提升电路若把参考电压REF（—）设置好接到GND端，当信号输入时，ADC0809会把信号的负电平值看做零电平，使转换发生很大的误差。为了解决这个问题，只能从输入信号上找解决的方法。可以采用在信号中加入一直流电平，使整个信号都提升到零电平以上。电平提升电路如图3所示：图3电平提升电路

A/D转换电路此电路是实现模拟信号到数字语音数据的转换，设计中采用ADC0809。电路如图4所示。图4

A/D转换电路5．D/A转换电路此电路是实现数字语音数据到模拟信号的转换，设计中采用DAC083。电路如图5所示。图5D/A转换电路

6.8253定时/计数器电路用计数器的0和1的两个通道级联来产生10s的定时信号，通道1的OUT端接8253可编程中断控制器的IRQ2口，用于申请中断，结束录音并存储文件或放音。其中通道0采用方式2，重复产生1s的定时信号并作为通道1的CLK脉冲。通道1采用方式0，计数结束申请中断。计数器通道2采用方式1，用于重复产生8KHz的定时信号，其OUT端接8253可编程中断控制器的IRQ5口，申请中断，定时选通ADC0809或DAC0832进行模/数或数/模转换。8253定时/计数器电路如图6所示。六、软件设计1．程序主要的功能分为以下几部分：(1)启动ADC0809进行模/数转换，采样得到数字数据并存储到文件中。(2)把数据从文件中提取出来，启动DAC0832进行数/模转换。(3)控制8253定时产生5s以及8KHz的中断信号。(4)对整个系统的运行进行控制。2．主要的程序说明(1)录音子程序通过麦克风接收模拟信号，通过ADC0809转换为数字信号，存储在内存单元中，再通过开关选通存储通道，把数据存到存储器中去。(2)放音子程序读取存储文件上的相应数据，通过DAC0832转换，再用扬声器进行输出。(3)文件的存放和读取完成将数据存储和取出的操作。

图68253定时/计数器电路方案3书中方案采用MCS-51系列单片机，扩展256K外部RAM数据存储区（采用分页存储技术），使录放音时间达到32.5s，采用DPCM方式压缩数据后，录放音时间达到65s。采用2只配对的驻极体话筒，按差动方式连接做语音输入，对抑制背景噪声有很好的效果。此为，性能良好的带通滤波器以及校正电路的使用，提高了录放音的质量。压缩与扩张:实现非均匀量化的方法之一

特点:对输入模拟信号进行压缩处理后再均匀量化。方案4基于FPGA控制的数字化语音存储与回放系统

1、数字化语音存储与回放系统硬件电路

放大器1即音频信号放大电路

音频信号放大电路如图2所示。第一级放大(-4．7)倍。IRD120实现自动增益控制，当开关打到1的位置是增益自动控制，当开关打到2的位置是手动控制。增益自动、手动控制是利用场效应管工作在可变电阻区，漏源电阻受栅源电压控制的特性。第二级放大(+101)倍。第三级放大倍数可调，最大(-20)倍，保证ADC0809满量程转换。带通滤波器

带通滤波器如图3所示。实测带通300～3300Hz。保证语音信号不失真地通过滤波器，滤除带外的低频信号和高次谐波。模数转换(ADC)电路

ADC电路如图4所示。题目要求采样频率fs=8kHz，字长=8位，可选择转换时间不超过125μs的8位A／D转换芯片，ADC0809的转换时间为100μs，可选用ADC0809。音频信号经过放大、滤波送给ADC0809ADC电路，将模拟量转换为数字量，再经可编程器件送给存储芯片。cp、oe、eoc、start、ale、din[7．．0]接图9。语音存储电路

存储芯片HM628128D管脚如图5所示。HM628128D可存储8位131072字，5V供电，静态RAM。语音存储时间≥10s。HM628128D在数字化语音存储与回放系统硬件电路中的接线如表1所示。HM628128D读写功能如表2所示。数模转换(DAC)电路

DAC如图6所示。题目要求变换频率fc=8kHz，字长=8位，可选择转换时间不超过125μs的8位D／A转换芯片，DAC0800的转换时间为100ns，可选用DAC0800。存储芯片输出的数字量经可编程器件图9送给DAC0800DAC电路，将数字量转换为模拟量。带通滤波器和功率放大器

带通滤波器2如图7所示。放大器2和功率放大器如图8所示。图6、图7、图8连接起来就可以获得音频信号。数字化语音存储与回放系统软件FPGA外部接线

FPGA外部接线如图9所示。clk24m接24MHz晶振，cp接图4ADC0809ADC电路，yy[7．．0]接图1．5HM628128D，res接按键开关res为0时地址复位为0，wo接高低电平开关wo为0录音wo为1放音，stat接高低电平开关，开始录音或放音。dout[7..O]接图6，wr、read、adr[16..O]接图5HM628128D，bz接发光指示灯显示录音或放音工作状态，其余端接图4ADC0809ADC电路。数字存储示波器-DSO显示器键盘ABRESETYX通用示波器有关现代显示技术扫描显示光栅显示点阵显示显示方式用途显示器件扫描显示示波器、扫频仪、频谱分析仪CRT光栅显示扫频仪CRT点阵显示示波器、扫频仪、频谱分析仪LCD本赛题是:CRT扫描显示电子测量的一种典型技术

一任务:设计一简易数字存储示波器

二要求

(1)信号频率：

DC~50kHz，Ri>100kΩ

；

(2)垂直：

32级/div，水平20点/div，屏幕面积8×10div2；

(3)垂直灵敏度：0.1V/div，1V/div，误差≤5%

；

(4)水平扫速：0.2s/div，0.2ms/div，20μs/div，误差≤5%；

(5)单次触发、扩展、内触发、上升沿、电平可调；

(6)显示波形无明显失真。1.基本要求赛题任务书2.发挥部分（1）连续触发存储方式，并有“锁存功能”；（2）双踪显示；（3）水平移动扩展一倍；（4）垂直灵敏度0.01V/div，低输入噪声电压。赛题任务书主要内容:*对赛题要求的分析*方案讨论*部分电路设计及模拟*安装调试*测试结果*小结*展望简易数字存储示波器设计（解析）(1)工作流程：采集、存储、显示。

具有：A/D、RAM、D/A等主要器件；(2)内触发上升沿、触发电平可调；

扫描速度0.2s/div，0.2ms/div，20μs/div；

垂直灵敏度0.1V/div，1V/div，0.01V/div，

连续、移动扩展、双踪。

要具有控制功能

1.控制器2.人机接口1.对赛题要求的分析（3）简易数字存储示波器组成框图1.对赛题要求的分析Y通道包括前向通道和后向通道2.方案讨论2.1采样方式的选择

实时采样和等效时间采样题中要求信号DC~50kHz，样点直接恢复方式为20点/周期，采速高达1000kHz(1μs)，A/D转换速率1Ms/s采用实时采样方式

*对控制器的要求

采集速率：高达1000kHz(1μs)，低至20ms；（决定于扫描速度）

样点恢复速率：10kHz；

程控增益：1V/div，0.1V/div，0.01V/div

双踪、扩展…*三种方案(1)VLSI例如CPLD(2)MUC(3)MUC+CPLD 2.方案讨论2.2控制器的选择

选择方案（3）MUC和CPLD控制器框图：方案特点

(1)速度快，烦琐，难度大（2）速度不能达到采样速率的要求（3）MUC和CPLD可以适当分工，实现控制功能2.方案讨论2.3技术指标初步分配（误差是定量指标）（1）信号通道 前向通道（采集、存储）≤2.5%

后向通道（恢复）≤2% 2.5%+2%=4.5%≤5%（2）时基（时间基线、扫描速度） 控制信号（采样时钟）误差忽略不计 扫描电压及输出电路≤2%2.方案讨论简易DSO划分为3个部分:

Y通道（前、后向通道）、X通道和控制器

3.1前向通道

*

作用（初步构思）3.部分电路设计及模拟

S1校零，S2校满度*内容信号调理电路；低通滤波器；电平移位；前向通道通道性能分析；双踪显示；触发电路。3.部分电路设计及模拟1）输入电路

*要求:Ri’≥100kΩ，输入噪声电压影响；*输入电阻（阻抗）对被测系统的影响

Z越高，影响越小。

*输入电路

3.部分电路设计及模拟*取R≥100kΩ*

运算放大器LF353

初步核算：

输入电阻Ri’=R//Ri

≈R≈100kΩ；

输入端噪声电压3.6nV，

而最高灵敏度时的测量分辨力为

312μV，3.6nV《312μV2）信号调理电路

*作用使信号符合A/D输入的要求（预计A/D输入≤2V）

*增益计算输入幅度灵敏度×8div8V，0.8V，0.08

增益0.25，2.5，25

（由程控实现）*电路图3.部分电路设计及模拟*有关解释程控开关Sn

必须是模拟开关，选择集成开关MAX4501；

增益调节电阻Rnn

，模拟开关的内阻计人其中；补偿电容改善通道频响特性3.部分电路设计及模拟3）低通滤波器

*作用：抗混迭

采样信号的频谱混迭现象及改善方法3.部分电路设计及模拟

*抗混迭滤波器电路

*有关解释运算放大器构成有源低通滤波器；二阶Butterworth低通滤波器.

3.部分电路设计及模拟4）电平移位电路假设A/D要求+极性输入电压，而此前电路输出±极性电压。5）前向通道性能分析*目的：阶段性小结*内容：频率特性的模拟；元器件参数的影响；

环境温度的影响。

3.部分电路设计及模拟前向通道频率特性的模拟

（用EWB对程控增益放大器和低通滤波器模拟分析）3.部分电路设计及模拟

结果-3dB带宽80kHz〉50kHz满足设计要求6）双踪示波器的实现*样点采集次序交替、断续考虑最慢采样速率20ms/点，选择断续方式*样点数/页20点/div×10div=200点（256）扩展方式200×2=400点（512）*电路方案

3.部分电路设计及模拟选择方法二7）触发电路*要求：内触发、正沿、触发电平可以调节；*电路3.部分电路设计及模拟说明：

触发信号来自A通道；

采用比较器，比较电平的极性为+、可以调节；输出为下降沿，向单片机申请中断（）。3.2信号的采样、量化、存储(DSO的基本技术）1）采样和模数转换器（A/D）

A/D的技术要求（1）转换速率20μs/div1

μs/点1Ms/s

（2）量化位数

32级/div×8=256级/8div 256=28

8bit

量化误差1LSB=1/28

0.4%

（3）输入幅度+（0---2）V

选择：TLC55103.部分电路设计及模拟关于TLC5510①内含S/H；②为半闪烁结构（flash)，两个4bit并行A/D组合为8bit

转换速率20Ms/s；③输入信号+（0–2）V；④基准电压+2V等等

TLC5510内部电路结构3.部分电路设计及模拟2）数据存储器要求：存储容量单踪512byte，双踪1024byte；写速率1μs/点；

RAM或FIFO或双口RAM。

3）电路方案

3.部分电路设计及模拟双A/D，RAM实现双踪要求3.3后向通道

1)设计要求将数字信号(RAM中的数据)恢复为模拟信号并作为通用示波器的Y输入信号(8V)，A、B信号从同一个Y端输入。要考虑的问题：信号恢复电路及器件选择，同步扫描电压，双踪显示。

2）信号恢复采用器件D/A

恢复速率选择宜人的观察速率10kHz100μs/点

256点×100μs/点=25.6ms(40次/秒）这样可以免除的高速D/A的要求（是DSO的优点）；

D/A选择DAC0832。3.部分电路设计及模拟3）同步扫描电压设计*同步作用显示稳定的信号波形3.部分电路设计及模拟*同步扫描电压设计两种产生扫描电压的方法：通用示波器扫描电压(要同步信号)

简易DSO产生 选择由简易DSO产生*扫描电压的产生用D/A产生

D/A选择

DAC0832（与信号恢复器件一致）

D/A输入数据为8bit

（00—FF）H递增，（实际为阶梯波而不是斜波）关于扩展显示的信号恢复

①基本思想3.部分电路设计及模拟恢复的数据在两个页面中取连续的256点扫描电压与前相同

因此，扩展显示是移动地在两个页面中显示一个页面，关键是控制电路和软件。4）双踪显示要求：…

问题：A、B两个信号恢复后的显示如图（a)所示，不便于观察。实际要求将A、B两个信号分别显示在通用示波器屏幕的上下方，如图（b)所示，要求进行光迹分离。3.部分电路设计及模拟光迹分离两种方法：电平位移；数据处理。5）数据恢复电路3.部分电路设计及模拟有关解释：

①D/AYA、D/AYA和D/AX分别用于恢复A、B信号和产生扫描电压②AY和AX为Y和X的输出电路.

③在同一地址的A、B数据分时地进行恢复，否则两信号的光迹要重叠。3.4控制器的设计控制器的作用控制、数据处理；控制器的组成控制器自身、人机接口。

1）键盘性质矩阵扫描非编码键盘组成（8个键）3.部分电路设计及模拟对键盘的解释：

（1）按下的键状态为“0”；（2）s/div和V/div为+1键编码关系见表6.1；（3）默认的仪器工作状态：0.2ms/div、0.1V/div；（4）扩展移动键每按一次+5；（5）底层控制器（CPLD）扫描键盘，有键按下时向顶底层控制器（单片机）申请中断（）；

（6）仪器的复位键（RESET）不属于键盘管理。

3.部分电路设计及模拟3）控制器的硬件设计

（1）DSO的操作时序

键盘输入(相关设置)启动等待触发仪器操作（采集、存储、数据处理、信号恢复、显示）见图6.20，例如

3.部分电路设计及模拟（2）控制信号3.部分电路设计及模拟种类用途来源静态信号校零输入短路CPLD校满度输入端接0.8VCPLD程控增益和扫描速度分别接通增益和选择时钟CPLD

动

态

信

号开始写数据RAMa和RAMb地址为00HCPLD停止写数据RAMa和RAMb地址为FFH或1FFHCPLD数据处理将零点偏移、满度校准以及光迹分离量计入采集数据单片机和CPLD启动显示从RAM读数据至D/A单片机和CPLD

扩展显示选择数据的起点地址X单片机和CPLD锁存显示不再采集数据，继续显示单片机和CPLD双踪显示A、B信号同时显示单片机和CPLD单次触发只产生一次触发扫描单片机和CPLD（3）控制器件的选择

MUCAT89C52CPLDACEX1K10

AT89C528bit12MHz、8kbyteEEPROM、256byteRAMACEX1K103.5ns时钟I/OEBA(512byte)(可以在线编程）

从存储器的配置来说，如此选择是极其有利的

（4）控制器电路图3.部分电路设计及模拟3.部分电路设计及模拟*底层控制器电路3.部分电路设计及模拟*顶层控制器电路①两层控制器总线连接（PartA）

锁存器连接直接连接3.部分电路设计及模拟*对控制电路的说明

CPLD部分

②时钟信号产生电路（PartB）

时钟信号种类：输入10MHz；

3种采样时钟（由扫选择）和100Hz；选择时钟的编码自PartD

信号采集时：数据来自A/D；

Reset

开始存储（00H）；