基于Xilinx Spantan 3E的瞬態響應測試儀系統

　　系統方案論證與選擇

　　整體方案規劃

　　根據設計要求，整體方案規劃為：EXCD-1可編程片上系統開發板、動態顯示模塊、D/A模塊、A/D模塊、調理電路、按鍵輸入模塊及二階系統網絡。為了實現各個模塊的功能，我們分別進行了方案設計與論證。

　　核心控制器

　　采用Xinlix公司的EXCD-1開發板，基于Xilinx Spartan 3E FPGA器件的應用并結合Xilinx的集成開發工具ISE和嵌入式開發工具EDK。

　　綜合考慮瞬態響應儀的基本要求和發揮部分的要求，我們采用EXCD-1可編程編程片上系統開發板進行系統設計制作，能在很大程度上提高了系統的運行速度及可靠性等性能指標。

　　直流階躍信號源模塊

　　方案一：直接產生法。將系統50MHz晶振時鐘頻率進行分頻，引到I/O口直接輸出再經過運算放大器和調理電路送到二階系統網絡。

　　方案二：用555集成芯片和L、C搭建成方波產生電路，再經過施密特觸發器整形，從而產生標準方波。

　　方案三：由EXCD-1開發板的MicroBlaze處理器生成。結構為嵌入塊式RAM加D/A模塊，采用EXCD-1可編程片上系統開發板內信號發生模塊。MicroBlaze通過PLB總線控制地址生成器生成階躍信號地址和階躍信號數據，將其傳送給雙端口RAM并存儲。再通過按鍵啟動控制，通過RAM上的地址序列讀取其中的信號數據送給D/A，經高速D/A芯片的數模轉換，輸出直流階躍信號。

　　動態顯示模塊

　　方案一：LED點陣顯示屏。以發光二極管為像素，采用動態掃描驅動方式進行工作，可顯示文字和圖形，多塊LED點陣顯示器組合即可顯示大量信息。但顯示不夠細膩，占空間。

　　方案二：使用L12864液晶實現動態顯示，LCD液晶微功耗，顯示信息量大且內容豐富，串行模式占用I/O口資源少，增加了系統的美觀性與直觀性，具有很好的人機交互界面。

　　比較上述方案，為了動態顯示大量信息和界面美觀。我們采用第二種方案，使用LCD液晶來實現友好的人機交互界面。

　　A/D轉換模塊

　　方案一 ：TLC2543是12位串行A/D芯片轉換，占用I/O口資源少，其轉換時間為10μs，但線性誤差大。

　　方案二：ADC0809為8路模擬信號分時采集的模數轉換器件，片內有8路模擬選通開關，以及相應的通道抵制鎖存用譯碼電路，其轉換時間為100μs左右。但采樣精度較低。

　　方案三：ADS828是一個高速的CMOS A/D轉換器，此轉換器提供了性能優良的單一輸入端和可用于提高操作具有差分輸入時的雜散性能。其具有高精度的10位量化，高帶寬采樣/保持，低失真和高信噪比。

　　綜合考慮題目的要求，為了提高測量二階系統性能指標的精度，使系統達到設計要求，選擇方案三。