基于FPGA的手持式示波器设计

在LCD模块的状态转换图中，系统上电后，首先进行持续大约0．05 s的自动复位(需要根据时钟频率调整)，然后进入LCD模块的初始化过程，因此在状态机中设置有3条条件转换路径来实现LCD屏的工作模式切换：初始化、显示数据和起始行地址写入。同时也在关键路径上设置有可以配置参数的延时——在方便LCD模块的工作调试的同时，使LCD模块一直工作在写屏模式，驱动LCD模块动态实时显示、产生双口RAM的
读数据地址。

5 设计验证
使用DEO_Nano开发板(Altera FPGA Cyclone IVEP4CE22F17C6N)、液晶模块(KB12864KZK)和4×4键盘组成手持式示波器的硬件测试验证平台；示波器设计项目经过OuartusⅡ10．1 FPGA开发平台的编译和芯片下载配置后得到的运行效果图如图5所示，图中(a)是手持式示波器开机的画面；(b)是三角波的测量效果；(c)是正弦波的测量效果；(d)是下拉菜单隐藏效果。示波器参数设置采用5键输入的下拉菜单模式；设置时，屏的最下端显示参数调整菜单，设置完成确认后菜单自动收起隐藏。

实验结果表明，采用LCD12864液晶模块作为手持式示波器的显示终端，虽然显示分辨率较低，可以清楚看到图形的像素点；同时，这也是采用LCD12864屏的独特优点所在——能够根据一个周期波形的像素点数和采样信号频率直接读出被测信号周期，假如采用100 kHz(周期10μs)的采样率；测得显示屏上的一个完整周期的波形点数是50，那么该被测信号的周期就是500 μs。

6 结论
文中所设计的以LCD12864模块为图形显示的低成本手持式示波器，最终在DEO_Nano FPGA开发板上的验证结果表明，完全实现了模拟信号的测量；垂直灵敏度和扫描速度调节、波形参数直接读出功能；这不但实现了示波器的廉价和便携，而且还具有被测信号周期直接读出的优点。