基于FPGA的手持式示波器設(shè)計

在LCD模塊的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖中，系統(tǒng)上電后，首先進行持續(xù)大約0．05 s的自動復(fù)位(需要根據(jù)時鐘頻率調(diào)整)，然后進入LCD模塊的初始化過程，因此在狀態(tài)機中設(shè)置有3條條件轉(zhuǎn)換路徑來實現(xiàn)LCD屏的工作模式切換：初始化、顯示數(shù)據(jù)和起始行地址寫入。同時也在關(guān)鍵路徑上設(shè)置有可以配置參數(shù)的延時——在方便LCD模塊的工作調(diào)試的同時，使LCD模塊一直工作在寫屏模式，驅(qū)動LCD模塊動態(tài)實時顯示、產(chǎn)生雙口RAM的
讀數(shù)據(jù)地址。

5 設(shè)計驗證
使用DEO_Nano開發(fā)板(Altera FPGA Cyclone IVEP4CE22F17C6N)、液晶模塊(KB12864KZK)和4×4鍵盤組成手持式示波器的硬件測試驗證平臺；示波器設(shè)計項目經(jīng)過OuartusⅡ10．1 FPGA開發(fā)平臺的編譯和芯片下載配置后得到的運行效果圖如圖5所示，圖中(a)是手持式示波器開機的畫面；(b)是三角波的測量效果；(c)是正弦波的測量效果；(d)是下拉菜單隱藏效果。示波器參數(shù)設(shè)置采用5鍵輸入的下拉菜單模式；設(shè)置時，屏的最下端顯示參數(shù)調(diào)整菜單，設(shè)置完成確認后菜單自動收起隱藏。

實驗結(jié)果表明，采用LCD12864液晶模塊作為手持式示波器的顯示終端，雖然顯示分辨率較低，可以清楚看到圖形的像素點；同時，這也是采用LCD12864屏的獨特優(yōu)點所在——能夠根據(jù)一個周期波形的像素點數(shù)和采樣信號頻率直接讀出被測信號周期，假如采用100 kHz(周期10μs)的采樣率；測得顯示屏上的一個完整周期的波形點數(shù)是50，那么該被測信號的周期就是500 μs。

6 結(jié)論
文中所設(shè)計的以LCD12864模塊為圖形顯示的低成本手持式示波器，最終在DEO_Nano FPGA開發(fā)板上的驗證結(jié)果表明，完全實現(xiàn)了模擬信號的測量；垂直靈敏度和掃描速度調(diào)節(jié)、波形參數(shù)直接讀出功能；這不但實現(xiàn)了示波器的廉價和便攜，而且還具有被測信號周期直接讀出的優(yōu)點。