基于NIOS II平臺的觸摸便攜式數字存儲示波器制造技術

本實用新型專利技術公開了一種基于NIOSII平臺的觸摸便攜式數字存儲示波器，包括有FPGA控制板、電源模塊，FPGA控制板內部集成有信號調整電路，FPGA控制板的I/O口擴展有TFT彩屏、SD卡、SDRAM，雙通道模擬信號分別通過一個BNC接口連接到FPGA控制板的信號調整電路進行適當的電壓變換與調整，調整后的信號接入模數轉換器經過采樣、轉換成數字信號，數字信號保存于FPGA控制板內部構建的FIFO棧；FPGA控制板內部嵌入NIOSII軟核，NIOSII軟核將FIFO棧中的采樣值讀取入軟件中，進行處理、顯示、保存。本實用新型專利技術改變以往示波器笨重的形象，小型化，精密化；采用觸摸屏技術，使得人機交互變得更順暢便捷；改變以往示波器繁雜的硬件體系結構，設計出SOPC系統。（*該技術在2022年保護過期，可自由使用*）

Touch portable digital storage oscilloscope based on NIOS II platform

The utility model discloses a touch portable digital storage oscilloscope based on NIOSII platform, including the FPGA control board, power supply module, internal FPGA integrated circuit control board, FPGA control board I/O port expansion TFT color screen, SD card, SDRAM, dual channel analog signal through a BNC interface connected to the signal the adjusting circuit of FPGA control board for voltage conversion and proper adjustment, signal access ADC adjusted after sampling, converted into digital signals, digital signals stored in the FPGA control panel to construct FIFO stack; FPGA control board embedded within the NIOSII core, NIOSII core FIFO will sample the value in the stack read into the software. Processing, display and storage. The utility model changes the past oscilloscope heavy image, miniaturization, precision; using touch screen technology, human-computer interaction becomes more smooth and convenient; change the oscilloscope complicated hardware architecture, the design of SOPC system.

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及示波器領域，本技術涉及一種基于NIOS II平臺的觸摸便攜式數字存儲示波器。
技術介紹
傳統數字示波器比較笨重，不夠便攜，另外人機接口操作也較復雜，而且價格昂貴，較好一些的價格在5000元以上；然而一些應用場合不方便攜帶體積龐大的示波器，或者出于成本考慮，性能較高的示波器價格昂貴，而價格低的示波器性能又欠佳，綜合以上考慮，設計出了便攜的、可觸摸的、價格低廉的數字示波器。
技術實現思路
本技術目的就是為了彌補已有技術的缺陷，提供一種基于NIOS II平臺的觸摸便攜式數字存儲示波器。本技術是通過以下技術方案實現的:一種基于NIOS II平臺的觸摸便攜式數字存儲示波器，其特征在于:包括有FPGA控制板、電源模塊，FPGA控制板內部集成有信號調整電路，FPGA控制板的I/O 口擴展有TFT彩屏、SD卡、SDRAM，信號調整電路的信號輸入端連接有BNC接口，雙通道模擬信號分別通過一個BNC接口連接到FPGA控制板的信號調整電路進行適當的電壓變換與調整，調整后的信號接入模數轉換器經過采樣、轉換成數字信號，數字信號保存于FPGA控制板內部構建的FIFO棧；FPGA控制板內部嵌入NIOS II軟核，NIOS II軟核將FIFO棧中的采樣值讀取入軟件中，進行處理、顯示、保存。所述的基于NIOS II平臺的觸摸便攜式數字存儲示波器，其特征在于:所述的TFT彩屏的控制器為SSD1963，TFT彩屏自帶觸摸屏，觸摸屏的控制器為XPT2046，用于人機交互的實現。SD卡用于讀寫文件，保存采集到的波形；SDRAM用于給NIOS內核提供運行所需的內存。所述的基于NIOS II平臺的觸摸便攜式數字存儲示波器，其特征在于:所述的模數轉換器采用AD9288。所述的基于NIOS II平臺的觸摸便攜式數字存儲示波器，其特征在于:所述的電源模塊分為數字電源與模擬電源，數字電源部分:外部供電為7V電壓，經過LM2596-3.3V開關芯片變換成3.3V電壓，負責給FPGA的I/O 口相關部分供電，3.3V經過LM1117-1.2V變換成1.2V電壓，給FPGA內核供電，3.3V經過SPX3940-2.5V變換成2.5V電壓給FPGA的PLL電路供電；模擬電源部分:7V經過LM1117-5V變換成5V電壓給運算放大器正電壓供電，5V經過MAX735開關芯片變換成-5V電壓給運算放大器負電壓供電。本技術的原理是:模擬信號通過信號調理電路進行適當的電壓縮放、提升變換，然后經過AD芯片采樣后，由NIOS II軟核讀取數據并處理。本技術的優點是:(I)對結構進行改進，改變以往示波器笨重的形象，小型化，精密化。(2)采用觸摸屏技術，使得人機交互變得更為順暢便捷。(3)改變以往示波器繁雜的硬件體系結構，設計出SOPC系統。(4)系統結構的改造，實現真正意義上的SOPC系統。(5)高速、高精度、低噪聲的模擬輸入通道的設計，以及PCB板布線的優化，提高抗干擾性。(6)圖形內核的嵌入，提高人機交互的可操作性、便捷性。附圖說明圖1為本技術的結構框圖。圖2為模擬電源的電路圖。圖3為數字電源的電路圖。圖4為信號調整電路的電路圖。具體實施方式如圖1所示，一種基于NIOS II平臺的觸摸便攜式數字存儲示波器，包括有FPGA控制板1、電源模塊2，FPGA控制板I內部集成有信號調整電路3，FPGA控制板I的I/O 口擴展有TFT彩屏4、SD卡5、SDRAM 6，信號調整電路3的信號輸入端連接有BNC接口 7，雙通道模擬信號分別通過一個BNC接口 7連接到FPGA控制板I的信號調整電路3進行適當的電壓變換與調整，調整后的信號接入模數轉換器8經過采樣、轉換成數字信號，數字信號保存于FPGA控制板I內部構建的FIFO棧；FPGA控制板I內部嵌入NIOS II軟核，NIOS II軟核將FIFO棧中的采樣值讀取入軟件中，進行處理、顯示、保存。TFT彩屏4的控制器為SSD1963，TFT彩屏4自帶觸摸屏，觸摸屏的控制器為XPT2046，用于人機交互的實現。SD卡5用于讀寫文件，保存采集到的波形；SDRAM 6用于給NIOS內核提供運行所需的內存。如圖2、3所示，電源模塊分為數字電源與模擬電源，數字電源3部分:外部供電為7V電壓，經過LM2596-3.3V開關芯片變換成3.3V電壓，負責給FPGA的I/O 口相關部分供電，3.3V經過LMl117-1.2V變換成1.2V電壓，給FPGA內核供電，3.3V經過SPX3940-2.5V變換成2.5V電壓給FPGA的PLL電路供電；模擬電源2部分:7V經過LM1117-5V變換成5V電壓給運算放大器正電壓供電，5V經過MAX735開關芯片變換成-5V電壓給運算放大器負電壓供電。如圖4所示，繼電器Kl控制耦合方式:K1閉合為直流耦合，斷開為交流耦合。輸入信號經過Rl，R2，R3分壓電阻網絡進行衰減，繼電器K2負責控制衰減倍數，然后經過運算放大器OPl進行電壓跟隨，再經過1/3衰減后，送入程控放大器AD603。REF3040芯片是基準電壓源，作為D/A芯片的參考電壓以及AD603的控制電壓。AD5320是D/A芯片，其輸出控制AD603的放大倍數。信號經過AD603進行適當放大(縮小)后，再經過運算放大器0P3進行電壓提升后，送入AD9288芯片采樣，采樣結果將按時鐘信號存放入FPGA內部的FIFO棧中。本技術的主要技術指標:(I)數字帶寬 IOOMHz。(2)模擬帶寬 IOMHz。(3 )存儲深度:雙通道，每通道8KB。(4)電壓靈敏度:25mv/div 10v/div。(5)掃速范圍:100ns/div 10s/div。觸發方式:單次、正常、自動。權利要求1.一種基于NIOS II平臺的觸摸便攜式數字存儲示波器，其特征在于:包括有FPGA控制板、電源模塊，FPGA控制板內部集成有信號調整電路，FPGA控制板的I/O 口擴展有TFT彩屏、SD卡、SDRAM，信號調整電路的信號輸入端連接有BNC接口，雙通道模擬信號分別通過一個BNC接口連接到FPGA控制板的信號調整電路進行適當的電壓變換與調整，調整后的信號接入模數轉換器經過采樣、轉換成數字信號，數字信號保存于FPGA控制板內部構建的FIFO棧。2.根據權利要求1所述的基于NIOSII平臺的觸摸便攜式數字存儲示波器，其特征在于:所述的TFT彩屏的控制器為SSD1963，TFT彩屏自帶觸摸屏，觸摸屏的控制器為XPT2046。3.根據權利要求1所述的基于NIOSII平臺的觸摸便攜式數字存儲示波器，其特征在于:所述的模數轉換器采用AD9288。4.根據權利要求1所述的基于NIOSII平臺的觸摸便攜式數字存儲示波器，其特征在于:所述的電源模塊分為數字電源與模擬電源，數字電源部分:外部供電為7V電壓，經過LM2596-3.3V開關芯片變換成3.3V電壓，負責給FPGA的I/O 口相關部分供電，3.3V經過LM1117-1.2V變換成1.2V電壓，給FPGA內核供電，3.3V經過SPX3940-2.5V變換成2.5V電壓給FPGA的PLL電路供電；模擬電源部分:7V經過LM1117-5V變換成5V電壓給運算放大器正電壓供電，5V經過MAX735開關芯片變換成-本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種基于NIOS?II平臺的觸摸便攜式數字存儲示波器，其特征在于：包括有FPGA控制板、電源模塊，FPGA控制板內部集成有信號調整電路，FPGA控制板的I/O口擴展有TFT彩屏、SD卡、SDRAM，信號調整電路的信號輸入端連接有BNC接口，雙通道模擬信號分別通過一個BNC接口連接到FPGA控制板的信號調整電路進行適當的電壓變換與調整，調整后的信號接入模數轉換器經過采樣、轉換成數字信號，數字信號保存于FPGA控制板內部構建的FIFO棧。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：王賓，于水娟，石曉艷，
申請(專利權)人：安徽理工大學，
類型：實用新型
國別省市：