基于FPGA的手持式示波器設計

在LCD模塊的狀態轉換圖中，系統上電后，首先進行持續大約0．05 s的自動復位(需要根據時鐘頻率調整)，然后進入LCD模塊的初始化過程，因此在狀態機中設置有3條條件轉換路徑來實現LCD屏的工作模式切換：初始化、顯示數據和起始行地址寫入。同時也在關鍵路徑上設置有可以配置參數的延時——在方便LCD模塊的工作調試的同時，使LCD模塊一直工作在寫屏模式，驅動LCD模塊動態實時顯示、產生雙口RAM的
讀數據地址。

5 設計驗證
使用DEO_Nano開發板(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；示波器設計項目經過OuartusⅡ10．1 FPGA開發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。示波器參數設置采用5鍵輸入的下拉菜單模式；設置時，屏的最下端顯示參數調整菜單，設置完成確認后菜單自動收起隱藏。

實驗結果表明，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；同時，這也是采用LCD12864屏的獨特優點所在——能夠根據一個周期波形的像素點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完整周期的波形點數是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開發板上的驗證結果表明，完全實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；這不但實現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點。