簡易邏輯儀的分析

電子機(jī)電論文編號:JD589 論文字?jǐn)?shù):19043,頁數(shù):57
目錄

0  引言 1
1  總體設(shè)計(jì)方案的論證與選擇 2
1.1 邏輯分析儀的主要技術(shù)指標(biāo) 2
1.2 設(shè)計(jì)思路 3
1.3 總體設(shè)計(jì)方案 5
2  數(shù)字信號發(fā)生器及門限控制電路的實(shí)現(xiàn) 5
2.1 8路數(shù)字信號發(fā)生器結(jié)構(gòu)組成 5
2.2 門限控制電路結(jié)構(gòu)組成 6
3  邏輯分析儀的實(shí)現(xiàn) 7
3.1 簡易邏輯分析儀結(jié)構(gòu)組成 7
3.2 數(shù)據(jù)采集和存儲部分 8
3.2.1 信號邏輯電平的判別 8
3.2.2 觸發(fā)與存儲原理 9
3.2.3 硬件電路的實(shí)現(xiàn) 9
3.3邏輯狀態(tài)與波形顯示部分 14
3.3.1 顯示方法分析 14
3.3.2 顯示電路的具體硬件實(shí)現(xiàn) 16
3.4 實(shí)時波形存儲與上下翻頁 19
4  功能指標(biāo)測試及結(jié)果分析 20
4.1 測試儀器 20
4.2 數(shù)字信號發(fā)生器的測試 20
4.3 門限電壓測試 20
4.4 簡易邏輯分析儀的測試 21
結(jié)束語 22
致謝 23
參考文獻(xiàn) 錯誤！未定義書簽。
附錄1：數(shù)字信號發(fā)生器電路圖 25
附錄2：門限控制電路與復(fù)位電路圖 26
附錄3：邏輯采集與存儲電路圖 27
附錄4：示波器顯示部分電路圖 28
附錄5：數(shù)字信號發(fā)生器程序 29
附錄6：邏輯分析部分的程序 32
英文資料及中文翻譯 46
致謝 56

引言

邏輯分析儀是基本的數(shù)據(jù)測試儀器，是調(diào)試開發(fā)數(shù)字系統(tǒng)的基本工具，特別是微機(jī)化系統(tǒng)的有力工具。隨著電子計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，邏輯集成電路、微處理器等數(shù)字電路因其精度高、穩(wěn)定可靠、能對信號進(jìn)行存儲與判斷等處理，且可用標(biāo)準(zhǔn)化部件構(gòu)成各種電路，而越來越得到廣泛的應(yīng)用。常用來實(shí)現(xiàn)對某種感興趣的觸發(fā)事件適時地獲取邏輯信號，通過適當(dāng)?shù)挠|發(fā)方式設(shè)置、顯示觸發(fā)事件到來之前或之后捕獲的信號。但在研制與維修這類設(shè)備時，使用示波器對信號進(jìn)行測量已經(jīng)不可能完成了，需要使用一臺邏輯分析儀來觀察、分析數(shù)字邏輯集成電路及微處理器等大規(guī)模集成電路的多路信號時間關(guān)系及其狀態(tài)。
從顯示方式上大體可將邏輯分析儀分為兩類：邏輯狀態(tài)分析儀和邏輯定時分析儀。邏輯狀態(tài)分析儀以“0”、“1”字符或助記符的形式來顯示被測系統(tǒng)的邏輯狀態(tài)，它能直觀顯示各通道輸入數(shù)據(jù)的狀態(tài)，常用于程序的檢測與分析。邏輯定時分析儀則是用時間圖來顯示被測信號，顯示的時間圖是一連串的類似方波的偽形波圖。邏輯定時分析儀可觀察信號線之間的時間關(guān)系，檢查數(shù)據(jù)脈沖的有無及其毛刺，常用于數(shù)字系統(tǒng)硬件的檢測與分析。
邏輯分析儀的工作過程主要由數(shù)據(jù)采樣、數(shù)據(jù)存儲、觸發(fā)邏輯和顯示等組成。首先通過探頭捕獲被測的多路數(shù)據(jù)信號，獲得被測裝置的邏輯信息；一段時間間隔內(nèi)采樣的一系列數(shù)字信息經(jīng)過鎖存后順序地送往數(shù)據(jù)存數(shù)器存儲起來；同時通過觸發(fā)機(jī)構(gòu)把被捕獲的數(shù)據(jù)字與預(yù)置的觸發(fā)字比較，找到觸發(fā)字后，由觸發(fā)邏輯電路按照規(guī)定的觸發(fā)方式產(chǎn)生觸發(fā)信號，控制數(shù)據(jù)存儲器的存數(shù)和轉(zhuǎn)為數(shù)據(jù)讀出，通過顯示電路把讀出的數(shù)據(jù)按一定方式顯示出來，以便對被測信號進(jìn)行分析。
由于數(shù)據(jù)域測試具有與時域、頻域等測試不同的特點(diǎn)，相應(yīng)地，人們根據(jù)數(shù)字系統(tǒng)特點(diǎn)及其對檢測的要求開發(fā)了專用于數(shù)據(jù)域測試的儀器。這些儀器工作特點(diǎn)主要分為節(jié)點(diǎn)測試器、總線分析儀和開發(fā)系統(tǒng)。節(jié)點(diǎn)測試器以節(jié)點(diǎn)信息為測試對象，它具有結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、價格低廉等特點(diǎn)，但數(shù)字系統(tǒng)中的數(shù)字信息具有嚴(yán)格的時空關(guān)系，因此節(jié)點(diǎn)測試器的應(yīng)用有限。由于現(xiàn)在的數(shù)字系統(tǒng)幾乎都是以CPU、MCU、DSP等為核心的總線系統(tǒng)，要求對多條數(shù)據(jù)線同時進(jìn)行時間和空間上的觀察，而邏輯分析儀對數(shù)據(jù)具有很強(qiáng)的選擇能力和跟蹤能力，所以其可以用于查找總線相關(guān)性故障。
近年來，國外邏輯分析儀獲得了快速的發(fā)展，為適應(yīng)數(shù)字系統(tǒng)的飛速發(fā)展，TEK、Agilent等公司開發(fā)了許多高性能的邏輯分析儀，采樣頻率已達(dá)到2GHZ，通道數(shù)達(dá)到數(shù)百個，存儲深度達(dá)到幾M。國內(nèi)在邏輯分析儀的研制方面還相對落后，亟待提高。隨著數(shù)字化和計(jì)算機(jī)技術(shù)在軍用和民用領(lǐng)域應(yīng)用的日益深入和普及，邏輯分析儀已成為當(dāng)前國際上最通用的電子測量儀器之一，它是各種微機(jī)系統(tǒng)和數(shù)字系統(tǒng)新產(chǎn)品開發(fā)和測試的有力工具。現(xiàn)在，微處理器的速度越來越快，數(shù)字系統(tǒng)也越來越復(fù)雜，出現(xiàn)問題的可能性也越來越多，設(shè)計(jì)需要一個能在短時間內(nèi)提供所有通道數(shù)據(jù)檢測的工具。目前市場上能夠滿足這些要求的主流產(chǎn)品，它們的共同特點(diǎn)有：高的測試速率，其中TLA700系列定時分析速率最高為2GHZ，分辨率500ps，在全通道上提供200MHZ的狀態(tài)分析速率；有相當(dāng)多的通道，為了同時觀測數(shù)字系統(tǒng)特別是微處理器的多路信息，邏輯分析儀的通道有的已達(dá)上百個；存儲深度高達(dá)數(shù)百K甚至數(shù)M；具有豐富靈活的觸發(fā)方式；邏輯分析儀中帶有高性能的微處理器，軟件建立在WINDOWS平臺上，具有很友好的人機(jī)界面。
由于邏輯分析儀功能齊全，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，技術(shù)要求高，目前國外生產(chǎn)的邏輯分析儀都比較昂貴。國內(nèi)雖然研制了少量的邏輯分析儀，但性能指標(biāo)偏低，功能也不完善，不能滿足實(shí)際需要。各單位需要的高性能邏輯分析儀基本上都由國外進(jìn)口，因此研制高性能邏輯分析儀具有十分重要的意義。