基于FPGA的手持式示波器設計

在LCD模塊的狀態(tài)轉換圖中，系統上電后，首先進(jìn)行持續大約0．05 s的自動(dòng)復位(需要根據時(shí)鐘頻率調整)，然后進(jìn)入LCD模塊的初始化過(guò)程，因此在狀態(tài)機中設置有3條條件轉換路徑來(lái)實(shí)現LCD屏的工作模式切換：初始化、顯示數據和起始行地址寫(xiě)入。同時(shí)也在關(guān)鍵路徑上設置有可以配置參數的延時(shí)——在方便LCD模塊的工作調試的同時(shí)，使LCD模塊一直工作在寫(xiě)屏模式，驅動(dòng)LCD模塊動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)顯示、產(chǎn)生雙口RAM的
讀數據地址。

5 設計驗證
使用DEO_Nano開(kāi)發(fā)板(Altera FPGA Cyclone IVEP4CE22F17C6N)、液晶模塊(KB12864KZK)和4×4鍵盤(pán)組成手持式示波器的硬件測試驗證平臺；示波器設計項目經(jīng)過(guò)OuartusⅡ10．1 FPGA開(kāi)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(kāi)機的畫(huà)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。示波器參數設置采用5鍵輸入的下拉菜單模式；設置時(shí)，屏的最下端顯示參數調整菜單，設置完成確認后菜單自動(dòng)收起隱藏。

實(shí)驗結果表明，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(diǎn)；同時(shí)，這也是采用LCD12864屏的獨特優(yōu)點(diǎn)所在——能夠根據一個(gè)周期波形的像素點(diǎn)數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(gè)完整周期的波形點(diǎn)數是50，那么該被測信號的周期就是500 μs。

6 結論
文中所設計的以L(fǎng)CD12864模塊為圖形顯示的低成本手持式示波器，最終在DEO_Nano FPGA開(kāi)發(fā)板上的驗證結果表明，完全實(shí)現了模擬信號的測量；垂直靈敏度和掃描速度調節、波形參數直接讀出功能；這不但實(shí)現了示波器的廉價(jià)和便攜，而且還具有被測信號周期直接讀出的優(yōu)點(diǎn)。