基于单片机的逻辑分析仪的设计 第2页
第2节    系统主要硬件电路设计
2.1 系统结构框图
 
图2-1 系统结构框图
本系统采用单片机和可编程器件作为数据处理及控制核心，整个系统由一个信号发生器和一个简易逻辑分析仪构成。将设计任务分解为数字信号发生、信号采集存储、信号融合处理、显示、掉电保护等功能模块。图1即为该系统的总体框图。考虑到硬件电路的紧凑性，故将上述模块合理分配连接成以下三个模块：数字信号发生器、最小系统主控器、键盘/显示。由于数字信号发生器是用于测试的需要而设计的一个模块，那么下面对各模块的设计进行逐一论证比较。
2.2 主体控制模块
系统主控模块包括最小系统和数字信号处理控制模块。该模块是硬件电路的核心，有如下两个方案。
方案一：以8031单片机为核心。但8031无片内ROM，需外扩EPROM（例如27526）作为程序存储器。这样会增加电路的复杂性。
方案二：采用AT89C51单片机为主控制核心的双CPU串行通信方式。AT89C51芯片，其内部含有可重复编程的FLASH ROM,，可进行1000次檫除操作，在设计调试过程中可十分容易进行程序的修改，达到最佳的设计。利用存储器（EEPROM）实现掉电存储功能。从CPU系统即以89C2051为主的显示模块的控制。数字信号处理模块主要是D/A转换器件的选择，我们选用性能优良的DAC0832作为主控器件。该方案的特点是硬件简单，软件实现方便，大大提高了系统的设计性能。              
门限电压：
要实现门限电压0.25-4V之间16级可调这一问题上有两种方案。
方案一、电阻分压，利用电阻网络把电压分级作为触发门参考电压，用模拟开关4067在把每个通道的信号和这个参考电压用电压比较器来比较，判断输入信号高低，输入单片机处理。
方案二、用D/A电阻网络进行电压等级的划分作为参考电压，在用比较器来比较高低。与方案一比具有精确可调的优点。
方案一：本方案采用8279可编程接口芯片来实现系统的键盘/显示器扩展功能,降低了电路的复杂度,提高了系统的稳定性及可靠性。8279能自动完成键盘输入和显示控制两种功能。键盘控制部分提供一种扫描工作方式,可与64个按键的矩阵键盘或传感器连接,能对键盘进行自动扫描、自动消抖、自动识别出按下的键并给出编码,能同时按下双键或N键实行保护,其接收键盘上的输入信息存入内部FIFO缓冲器,并可在有键输入时向CPU请求中断。8279提供了按扫描方式工作的显示接口,其内部有一个显示缓冲器,能对8位或16位LED自动进行扫描,将显示缓冲器的内容在LED上显示出来。
 
图2-3  8279键盘/显示模块
方案二：由单片AT89C2051控制8个共阳数码管、8个按键构成动态显示模块。由于具有RS--232接口，易于与某些基于虚拟仪表技术的仪器主板相连，使其脱机工作，成为便携仪表，方便了使用；与专用键显接口芯片8279相比，价廉；采用串行方式与主控单片机交换信息，硬件及工艺设计简单，抗干扰能力强；可承担键显及其他信息处理功能，实现了键显智能化，从而使主机软件设计所考虑的因素减少，程序结构得以简化
 
图2-4  键盘/显示模块
方案三：LCD液晶显示。例如采用COM12864液晶显示模块可以显示各种字符及图形，可与CPU系统直接接口，具有8位标准数据总线、6条控制线及电源线，接口电路简单，控制方便。
以上三种都是比较可行的数据显示方案。尤其是方案三在显示功能的实现上优于方案一、方案二，但是在本题中，考虑到本设计对显示功能的要求不多，用方案二就完全可以很好的实现，所以为了降低设计成本，我们不采用LCD液晶显示而采用方案二的设计。
2.3．系统硬件的总体实现 
经过仔细地论证与比较，我们确定了系统的各个主要模块的最终的可行方案，系统总体原理框图如图2-5所示。587

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