基于FPGA的脉冲信号测量仪的制作方法

本申请涉及电子设备技术领域，具体而言，涉及一种基于FPGA的脉冲信号测量仪。

背景技术：

脉冲信号是一种离散信号，形状多种多样，最常见的脉冲波是矩形波。脉冲信号可以用来表示信息，也可以用来作为载波，如脉冲调制中的脉冲编码调制(PCM)，脉冲宽度调制(PWM)等等，还可以作为各种数字电路、高性能芯片的时钟信号。

因此，需要对脉冲信号进行测量，来实现识别脉冲信号的目的。然而，现有的脉冲信号测量仪，存在测量速度慢、测量精度差的技术问题，尤其是教学领域，还存在因采用的芯片造价高，而导致制作完成的脉冲信号测量仪存在费用高、体积大且利用率不足的问题。

技术实现要素：

本申请的主要目的在于提供一种基于FPGA的脉冲信号测量仪，以解决上述技术问题。

为了实现上述目的，本申请提供了一种基于FPGA的脉冲信号测量仪，包括主控电路以及为主控电路提供电源的电源电路，其中，

主控电路包括依次连接的信号接收模块、A/D转换模块、FPGA测量模块、单片机和显示模块，A/D转换模块用于将信号接收模块接收到的脉冲信号转换为FPGA测量模块可识别的数字信号，FPGA测量模块依据数字信号进行测量分析，并将分析得到的结果输入至单片机，并由单片机输出至显示模块进行显示。

进一步，FPGA测量模块的输出端还连接有D/A转换模块，通过D/A转换模块将FPGA测量模块分析得到结果转换对应的脉冲信号。

进一步，通过D/A转换模块将FPGA测量模块分析得到结果转换对应的脉冲信号为标准矩形脉冲信号。

进一步，A/D转换模块为型号为ADS830的转换器。

进一步，单片机型号为STC12C5A60S2。

进一步，显示模块为型号为12864的屏幕。

进一步，FPGA测量模块上还连接有输出电压为5V的电源线。

在本申请实施例中，采用FPGA测量模块完成了对待测脉冲信号进行分析的目的，这种采用FPGA测量模块机进行分析的方式不仅提高对待测脉冲信号进行分析的运算速度以及精度，还降低了对单片机的要求，实现了将分析结果输出的目的，解决现有技术中脉冲信号测量仪造价高的问题。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，使得本申请的其它特征、目的和优点变得更明显。本申请的示意性实施例附图及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1是本申请所述基于FPGA的脉冲信号参数测量仪一个实施例的结构示意图；

图2是本申请所述基于FPGA的脉冲信号参数测量仪另一个实施例的结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

在本申请中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。这些术语主要是为了更好地描述本实用新型及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。

并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本实用新型中的具体含义。

此外，术语“安装”、“设置”、“设有”、“连接”、“相连”、“套接”应做广义理解。例如，可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

如图1所示，本申请提供了一种基于FPGA的脉冲信号测量仪，包括主控电路以及为主控电路提供电源的电源电路，其中，

主控电路包括依次连接的信号接收模块1、A/D转换模块2、FPGA测量模块3、单片机4和显示模块5，A/D转换模块2用于将信号接收模块1接收到的脉冲信号转换为FPGA测量模块3可识别的数字信号，FPGA测量模块3依数字信号进行测量分析，并将分析得到的结果输入至单片机4，并由单片机4输出至显示模块5进行显示。

工作原理：信号接收模块1接收到待测脉冲信号后，A/D转换模块将该脉冲信号转换为对应的数字信号，FPGA测量模块根据该得到的数字信号测量待测脉冲信号的幅度、频率、占空比、上升时间等参数。通过FPGA测量模块提高对待测脉冲信号进行分析的速度以及精度的基础上，实现了将FPGA测量模块结合传统的单片机进行显示输出的目的。

本申请中，通过FPGA测量模块既提高了利用单片机进行测量导致的速以及精度，又利用FPGA测量模块体积小，稳定性高的特点，达到实现脉冲信号的仿真、调试和功能扩展的目的，同时可以缩小本申请的基于FPGA的脉冲信号测量仪的体积。

实际应用时，A/D转换模块为型号为ADS830的转换器，由于信号接收模块的采样率至少为50MHz，待测脉冲信号的频率范围为10Hz～20MHz，占空比范围为10％～90％，被测信号的最小脉宽为50nS，所以若要在脉宽为50nS的待测脉冲信号上，一个周期至少取得幅度近似为Vm的采样值，因此可以采用最高采样率60MHz的ADS830的转换器。

本申请中，单片机型号为STC12C5A60S2。为了最大程度的降低成本，因此采用该型号的单片机既能满足对待测脉冲信号进行分析的需要，又不会造成其运算资源的浪费。起到了将数据在FPGA测量模块以及显示模块之间转换的作用。

本申请中，显示模块为型号为12864的屏幕。12864的屏幕带有中文字库，是一种具有4位/8位并行、2线或3线串行多种接口方式，内部含有国标一级、二级简体中文字库的点阵图形液晶显示模块，其显示分辨率为128×64,内置8192个16*16点汉字，和128个16*8点ASCII字符集，可以满足本申请对待测脉冲信号在屏幕上显示需求。

实际应用时，FPGA测量模块上还连接有输出电压为5V的电源线，能够解决在电源电路无法提供电源的情形下，通过电源线还单独为D/A转换模块、A/D转换模块或单片机提供电源，以达到对待测脉冲电源进行测量分析的目的。

在一些实施例中，如图2所示，本申请中FPGA测量模块的输出端还连接有D/A转换模块6，通过D/A转换模块将FPGA测量模块分析得到结果转换对应的脉冲信号。

本实施例中，FPGA测量模块对待测脉冲信号进行分析，得到了待测脉冲信号的幅度分布、频率分布、占空比、上升时间等参数后，可以通过D/A转换模块6将幅度分布、频率分布、占空比、上升时间等参数进行转换，得到幅度分布对应的数字信号、频率分布对应的数字信号、占空比对应的数字信号、上升时间对应的数字信号，以便后续输出后用户进行查看。

本申请中，通过D/A转换模块将FPGA测量模块分析得到结果转换对应的脉冲信号为标准矩形脉冲信号。通过D/A转换模块实现了本申请生成标准矩形脉冲信号的需求。

以上实施例中，实际应用时，电源电路可选的包括AC/DC转换模块、电源管理模块和电池，具体地，通过AC/DC转换模块实现直流电、交流电间的转换，由AC/DC转换模块和电池为电源管理模块提供电压，从而实现为主控电路供电的目的。实际应用时，电池可以为锂电池。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。