基于FPGA的示波器图文显示2 示波器, 半导体, 寄存器, 吞吐量, 美国

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2．3 外围电路模块

2．3．1 D／A转换


在D／A选择上，我们用的是美国半导体公司的 DAC0832，它具有8位并行、中速(建立时间1 us)、电流型、价格低廉等特点。它有单缓冲工作方式、双缓冲工作方式两种工作方式。单缓冲工作方式时，一个寄存器工作于直通状态，一个工作于受控锁存器状态。在不要求多相D／A同时输出时，可以采用单缓冲方式，此时只需一次写操作，就开始转换，可以提高D／A的数据吞吐量。双缓冲工作方式时，两个寄存器均工作于受控锁存器状态。当要求多个模拟量同时输出时，可采用双重缓冲方式。

它的技术参数为：建立时间1 us；8位并行；低功率损耗20 mW；支持电压：5 V～15 V。

2．3．2 运算放大

在D／A转换之后，我们得到的是电流信号，而需要输入示波器的为电压信号，因此运用运算放大器来进行转换，同时将运放设计为可调形式，通过调节它便可以调节输出电压的大小，达到控制显示幅值的目的。本设计采用LM741系列运放，其技术指标加下：

3 系统软件设计


基于VHDL语言的功能与灵活性，非依赖性和可移植性种种优势，本设计在FPGA编程上采用了VHDL语言实现。总体设计思路：采用50 MHz外部时钟控制对FPGA内部进行分频控制，在分频模块的作用下得到设计所需要的时钟信号。通过按键选通在ROM内部选择要显示的模块部分，进行X、 Y方向扫描，得到初步的数据，同时外加Z方向扫描来控制所显图形的亮度。通过将所有的“1”存储在一个ROM中作为缓存，达到消除零点的目的。将ROM中的数据转移到RAM中，通过乒乓交换操作来进行模式转换，最后通过外围电路输入示波器，实现显示。总体流程图：

4 结语


本文是基于FPGA的数字示波器图文显示系统的硬件／软件的设计思路和设计方案。此系统设计完成后，测试表明系统可以将相应的图形文字显示出来，显示的图形和文字与预期的基本一致。该设计满足了系统的需要，更重要的是具有很强的灵活性和可控性，同时使显示更加高速度快捷，具有非常广阔的应用前景。