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2003年全国大学生电子设计竞赛D题为《简易逻辑分析仪》,任务是：设计并制作一个8路数字信号发生器与简易逻辑分析仪.湖北赛区共有50个队参加,约占赛区参赛队总数的五分之一强,说明该题受到参赛同学的欢迎.作品中有80％以上可正常通电测试,比例大大高于上届《简易数字存储示波器》一题（两题有某些相似之处）.该题主要反映学生对数字电路和单片机方面的应用和设计能力.题目要求的结构框图见图1.

1.方案评述

按题目基本要求,制作分为数字信号发生器和简易逻辑分析仪两部分.

（1）制作数字信号发生器 约90％的通电测试参赛队都仅用一片单片机实现了8位数字信号发生器的功能,用开关进行循环字的预置,以软件实现循环移位.这是一个比较好的方案,因为题目要求序列时钟频率仅为100Hz,且负载能力要求不高,用价格极为低廉的8051系列单片机完成这项功能已绰绰有余.其余的队则是用CPLD或中规模集成的移位寄存器实现,但效果均不如单片机方案灵活方便,性价比较低.

（2）制作简易逻辑分析仪

微控制器系统 100％的通电测试参赛队均采用单片机实现对系统的控制功能,且绝大部分采用8051系列的单片机,有少数使用性能更加完善的凌阳单片机系统.从功能实现上看没有显著差别.

8位输入电路 题目要求：8位输入电路的输入阻抗大于50kΩ,其逻辑信号门限电压可在0.25~4V范围内按16级变化,以适应各种输入信号的逻辑电平.

绝大部分参赛队采用8个比较器电路同时对8路输入信号电平分别进行比较,以确定各路输入逻辑电平的高低.这种电路输入电阻大于50kΩ一般不成问题.作为逻辑信号门限电压比较的参考电压,则方案有多种.其中半数以上使用8bit数模转换器以程控方法进行设定；也有用电阻16级分压,以模拟开关程控选通或波段开关选通实现的.显然使用数模转换器电路更简单一些.有一个队使用带刻度的10圈电位器连续调整,与题目要求的“16级变化”有些偏差.上述方案在本质上没有太大的差别和特色.

参赛队中有一种方案对于实现本题要求（不是真正的逻辑分析仪）是具有特色的.他们采用一个8选1模拟开关和一个8bit模数转换器,与时钟信号同步,分别对8路逻辑信号进行模数转换,将与逻辑电平成比例关系的数字量输入单片机,然后在程序中用数值比较的方法确定各路逻辑电平的高低.该方案可以使电路得到简化,并且可根据要求,分别对各个通道置入相应的逻辑信号门限电压值,对不同逻辑电平的各通道信号分别进行比较,确定其逻辑值.

控制电路和RAM 由于微控制器系统中一般已包含RAM,根据题目要求,“每通道的存储深度为20bit”,如果每个时钟周期只采样一组数据,而不采用高速数据采集的方案,则数据存储量不大,所要求的数据处理速度也不高,所以大多数参赛队都是将8位输入电路所确定的逻辑信号直接输入单片机系统,没有另外设计结构框图中所要求的控制电路和RAM.

实际上,真正