电子测量技术教案《10》

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1、5/22/2021 1目 录 退 出下 一 页上 一 页最 后 一 页 章 节 目 录10.1 存 储 示 波 器10.2 逻 辑 分 析 仪10.3 现 代 电 子 测 量 仪 器 的 应 用10.4 实 训 5/22/2021 2目 录 退 出下 一 页上 一 页最 后 一 页 第 10章 现 代 电 子 测 量 仪 器n 本 章 要 点n 存 储 示 波 器 的 组 成 、 原 理 框 图n 存 储 示 波 器 的 几 种 显 示 方 式n 逻 辑 分 析 仪 的 组 成 、 原 理 框 图n 逻 辑 分 析 仪 的 几 种 显 示 方 式n 现 代 电 子 测 量 仪 器 的 应 用

2、5/22/2021 3目 录 退 出下 一 页上 一 页最 后 一 页 10.1 存 储 示 波 器 通 用 示 波 器 存 在 的 缺 点 存 储 示 波 器 分 类 : 模 拟 存 储 示 波 器 和 数 字 存 储示 波 器 。 数 字 存 储 示 波 器 采 用 数 字 电 路 , 将 输 入 信 号 先经 过 A D变 换 器 , 将 模 拟 波 形 变 换 成 数 字 信 息 ,存 储 于 数 字 存 储 器 中 , 需 要 显 示 时 , 再 从 存 贮 器中 读 出 , 通 过 D A变 换 器 , 将 数 字 信 息 变 换 成 模拟 波 形 显 示 在 示 波 管 上 。

3、5/22/2021 4目 录 退 出下 一 页上 一 页最 后 一 页 n 10.1.1 存 储 示 波 器 主 要 技 术 参 数 指 标1.分 辨 力 用 二 进 制 的 位 数 来 表 示 , 位 数 决 定 了 垂 直 方 向 上 的量 化 台 阶 数 目 。 分 辨 力 的 位 数 越 多 , 说 明 测 量 准 确 度就 越 高 。 也 可 以 用 百 分 数 表 示 , 见 表 10-1所 示 : 2.采 样 速 度 采 样 速 度 表 示 数 字 波 形 存 储 器 A/D转 换 速 度 。 采 样速 率 的 大 小 与 捕 捉 信 号 的 能 力 有 直 接 关 系 , 见

4、表 10-2所 示 。 5/22/2021 5目 录 退 出下 一 页上 一 页最 后 一 页 0.02% 4096 12位 10位 8位 1.6% 64 6位 分 辨 力 ( 用 百 分 数 表 示 )台 阶 个 数分 辨 力 ( 用 二 进 制 位 数 表 示 ) 0.09% 1024 0.4% 256表 10-1 分 辨 力 的 表 示 5/22/2021 6目 录 退 出下 一 页上 一 页最 后 一 页 表 10-2 80ns1.6 s被 测 脉 冲 波 形 的 最 小 上 升时 间 6.66MHz330kHz采 用 正 弦 插 入 时 , 被 测 波形 的 最 高 频 率 2MHz

5、100kHz一 般 情 况 下 被 测 波 形 的 最高 频 率 20MHz1MHz采 样 速 率 4页 5/22/2021 7目 录 退 出下 一 页上 一 页最 后 一 页 3.存 储 长 度 存 储 长 度 即 存 储 器 的 容 量 , 用 多 少 K字 来 表 示 。存 储 长 度 表 明 水 平 方 向 划 分 细 微 的 程 度 、 存 储 长度 的 倒 数 称 为 水 平 分 辨 力 。1/40964096( 字 ) ( 4K) 1/20482048( 字 ) ( 2K) 1/10241024( 字 ) ( 1K) 水 平 分 辨 力存 储 长 度 水 平 分 辨 力 越 高

6、, 说 明 数 字 存 储 器 显 示 的 波 形与 实 际 波 形 越 接 近 。 表 9-3 5/22/2021 8目 录 退 出下 一 页上 一 页最 后 一 页 n 10.1.2 存 储 示 波 器 的 基 本 组 成 、 原 理 框 图 1. 存 储 示 波 器 的 基 本 组 成 由 Y轴 放 大 器 、 A/D转 换 单 元 、 D/A转 换 单 元 、 存 储单 元 、 时 钟 发 生 器 、 控 制 逻 辑 单 元 、 接 口 逻 辑 单 元 、触 发 放 大 器 、 电 源 等 部 分 组 成 。 如 图 10-1所 示 。 Y1放大器 Y1输入 Y2输入 A/D转换器 时

7、钟发生器 分频器 触发放大器 逻辑控制 x D/A转换 触发输入 RAM Y2放大器 y D/A转换 A0-A9 Di0-Di7 DO0-DO7 D0-D9 电 源 图 10-1 存 储 示 波 器 的 基 本 组 成 5/22/2021 9目 录 退 出下 一 页上 一 页最 后 一 页 2 基 本 工 作 原 理 被 测 信 号 输 入 仪 器 后 , 首 先 将 放 大 的 模 拟 信 号 转 换 为数 字 信 号 。 一 般 说 来 , 波 形 愈 复 杂 的 信 号 要 求 的 取 样 速 率 愈 高 。对 于 单 次 信 号 要 求 f 0(4-10)f x。 步 进 系 统 在

8、触 发 信 号 的 作 用 下 产 生 步 进 脉 冲 , 一 方面 启 动 取 样 门 , 对 被 测 信 号 进 行 取 样 和 A D变 换 如 图10-2所 示 : 5/22/2021 10目 录 退 出下 一 页上 一 页最 后 一 页图 10-2 波 形 的 取 样 和 编 码 5/22/2021 11目 录 退 出下 一 页上 一 页最 后 一 页 一 方 面 启 动 CPU, 于 是 CPU指 定 一 个 寄 存 器 作 为 地 址计 数 器 , 在 初 始 化 期 间 存 放 了 首 址 。 CPU工 作 后 , 地 址 计 数 器 向 RAM送 出 地 址 , 将 变 换

9、后的 数 字 信 号 存 入 指 定 的 单 元 。 每 写 入 一 个 数 据 , 地 址 计 数 器 则 加 1, 并 将 地 址 数 送至 X 轴 的 I O, 经 D A变 换 后 产 生 阶 梯 波 信 号 。 当 需 要即 时 显 示 时 , 该 信 号 能 作 为 X扫 描 用 的 阶 梯 信 号 , 送 至 X偏 转 系 统 以 作 扫 描 之 用 。 同 时 该 信 号 还 送 至 步 进 系 统 , 使 其 产 生 新 的 步 进 脉 冲 ,作 为 产 生 一 次 新 的 数 据 写 入 循 环 用 。 在 取 样 、 存 储 过 程 中 , 地 址 计 数 器 将 写 地

10、 址 顺 序 递 增 ,并 一 一 送 往 RAM, 以 确 保 每 组 数 据 写 入 相 应 的 存 储 单 元中 去 , 直 至 写 完 一 个 页 面 为 止 。 如 图 10-3所 示 , 这 就 是 RAM的 写 过 程 。 5/22/2021 12目 录 退 出下 一 页上 一 页最 后 一 页 图 10- 3 RAM写 入 过 程 5/22/2021 13目 录 退 出下 一 页上 一 页最 后 一 页 地 址 计 数 器 用 于 循 环 计 数 。 它 的 最 大 计 数 值 恰 好等 于 RAM的 一 个 页 面 的 存 储 容 量 ; 相 当 于 X轴 扫 描 一行 所

11、需 的 数 据 。 以 上 所 述 过 程 为 顺 序 取 样 方 式 。 存 储 单 次 波 形 时 要 用 “ 实 时 取 样 ” 方 式 。 5/22/2021 14目 录 退 出下 一 页上 一 页最 后 一 页 当 需 要 显 示 被 测 信 号 时 , 按 照 地 址 计 数 器 给 出 的 地 址 : 一 方 面 控 制 RAM以 固 定 速 度 读 出 数 据 到 Y通 道 的 D A变 换 器 内 , 将 被 测 信 号 还 原 为 模 拟 信 号 。 同 时 还 将 地 址 计 数 器 的 内 容 (即 计 数 用 脉 冲 )送 往 X通 道 D A变 换 器 , 用 来

12、产 生 扫 描 用 阶 梯 信 号 , 如 图10-4所 示 。显 示 时 , X偏 转 板 加 阶 梯 波 信 号 , Y偏 转 板 加 被 测 信号 。 X轴 的 阶 梯 递 增 时 只 需 显 示 平 顶 , 跳 变 部 分 要 消隐 , 以 使 显 示 的 波 形 清 晰 。 5/22/2021 15目 录 退 出下 一 页上 一 页最 后 一 页 图 10-4 显 示 过 程 5/22/2021 16目 录 退 出下 一 页上 一 页最 后 一 页 n 10.1.3几 种 显 示 方 式 1.基 本 显 示 方 式 基 本 显 示 方 法 是 指 被 测 波 形 的 数 据 已 存

13、入 RAM时 的 显 示 。 显 示 时 能 够 根 据 需 要 去 读 出 指 定 页 面 的数 据 , 并 予 显 示 。 2.刷 新 显 示 方 式 原 已 显 示 的 一 帧 波 形 , 在 存 储 器 一 个 单 元 写 入新 数 据 的 同 时 , 也 将 该 单 元 的 数 据 读 出 。 由 于 写 入速 度 慢 , 读 出 速 度 快 , 新 数 据 能 够 马 上 读 出 并 显 示出 来 。 写 入 、 读 出 和 扫 描 都 是 从 0地 址 开 始 , 写 完 一帧 波 形 , 也 显 示 完 该 帧 波 形 。 原 来 显 示 的 波 形 则 自左 至 右 消 失

14、, 屏 幕 上 可 显 示 出 瞬 态 波 形 的 描 绘 过 程 。 5/22/2021 17目 录 退 出下 一 页上 一 页最 后 一 页 3.滚 动 显 示 方 式 滚 动 显 示 时 信 号 存 储 器 存 满 后 , 会 使 所 有 数 据 在存 储 器 中 的 地 址 不 停 地 向 上 移 动 , 冲 出 旧 数 据 , 存 入新 数 据 。 因 此 , 新 的 数 据 出 现 在 屏 幕 的 最 右 边 。 不 需外 加 触 发 信 号 , 图 形 自 右 至 左 滚 动 , 从 屏 幕 右 边 进 入 ,从 屏 幕 左 边 离 去 。 在 观 测 过 程 中 , 也 可 以

15、 将 感 兴 趣 的波 形 数 据 予 以 锁 存 , 使 图 形 固 定 在 屏 幕 上 。 4.双 踪 显 示 轮 流 对 Y1和 Y2两 个 通 道 信 号 取 样 , 奇 数 地 址 存 入Yl的 数 据 , 偶 数 地 址 存 入 Y2的 数 据 。 读 数 时 先 读 Y2的数 据 , 再 读 Y1的 数 据 , 并 将 两 组 数 据 进 行 交 替 显 示 。 5/22/2021 18目 录 退 出下 一 页上 一 页最 后 一 页 10.2 逻 辑 分 析 仪 在 数 字 系 统 的 测 试 中 , 逻 辑 功 能 测 试 已 成 为 首 要 形式 。 仅 用 示 波 器 进

16、 行 时 域 过 程 的 测 试 , 已 难 以 评 价 电 路和 系 统 的 性 能 。二 十 世 纪 七 十 年 代 初 出 现 了 逻 辑 分 析 仪 , 有 效 地 解决 日 益 复 杂 的 数 字 系 统 的 检 测 和 故 障 诊 断 问 题 。 5/22/2021 19目 录 退 出下 一 页上 一 页最 后 一 页 n 10 2 1 逻 辑 分 析 仪 简 介 逻 辑 分 析 仪 是 用 来 测 量 数 据 域 的 仪 器 。 它 能 对 数 字 逻 辑 电 路 和 系 统 在 实 时 运 行 过 程 中的 数 据 流 或 事 件 进 行 记 录 和 显 示 , 并 通 过 各

17、 种 控 制功 能 实 现 对 数 字 系 统 的 软 、 硬 件 故 障 分 析 和 诊 断 。 它 能 够 用 表 格 形 式 、 波 形 形 式 或 图 形 形 式 分 别显 示 具 有 多 个 变 量 的 数 字 系 统 的 逻 辑 状 态 、 时 序 关系 或 实 时 运 行 过 程 , 也 能 用 汇 编 语 言 格 式 显 示 运 行时 的 数 字 系 统 的 软 件 , 来 实 现 对 数 字 系 统 的 硬 件 和软 件 进 行 跟 踪 测 试 , 它 对 包 含 大 量 软 硬 件 的 数 字 设 备 和 系 统 调 试 是很 适 用 的 , 可 以 大 大 提 高 系 统

18、 的 调 试 效 率 。 面 向 微 处 理 器 的 逻 辑 分 析 仪 。 5/22/2021 20目 录 退 出下 一 页上 一 页最 后 一 页 1.对 逻 辑 分 析 仪 的 基 本 要 求( 1) 能 跟 踪 与 显 示 状 态 数 据 流 ;( 2) 能 捕 获 并 显 示 任 一 指 定 的 数 据 块 ;( 3) 能 分 析 并 显 示 控 制 信 号 之 间 的 时 间 关 系 ;( 4) 能 捕 捉 并 显 示 来 自 系 统 内 部 噪 声 和 外 部 干 扰 引 起 的 毛 刺 噪 声 及 毛 刺 等 往 往 造 成 硬 件 出 错 ;( 5) 能 实 时 检 测 故

19、障 , 诊 断 故 障 。 5/22/2021 21目 录 退 出下 一 页上 一 页最 后 一 页 1.逻 辑 分 析 仪 的 功 能 特 点( 1) 足 够 多 的 输 入 通 道 如 要 检 测 一 个 具 有 16位 地 址 的 微 机 系 统 , 逻 辑分 析 仪 至 少 应 有 16个 输 入 通 道 。 若 考 虑 到 同 时 监 视 数 据 总 线 、 控 制 信 号 和 I O接 口 信 号 , 则 般 都 要 有 32个 或 更 多 的 输 入 通 道 。 通 道 数 是 逻 辑 分 析 仪 的 一 个 重 要 指 标 , 通 道 数 越多 , 所 能 检 测 的 数 据

20、信 息 量 越 大 , 就 更 能 充 分 地 发挥 它 的 功 用 。 5/22/2021 22目 录 退 出下 一 页上 一 页最 后 一 页 ( 2) 多 种 触 发 方 式 现 今 的 逻 辑 分 析 仪 触 发 方 式 很 多 : 对 于 软 件 分 析 , 这 些 触 发 功 能 使 它 可 以 跟 踪 系 统运 行 中 的 任 意 程 序 段 ; 对 于 硬 件 分 析 , 触 发 能 力 可 以 解 决 检 测 与 显 示 系统 中 存 在 的 干 扰 飞 毛 刺 问 题 。 评 价 一 种 逻 辑 分 析 仪 的 好 差 , 最 重 要 的 项 指 标是 触 发 能 力 的

21、强 弱 。( 3) 具 有 记 忆 能 力 所 有 逻 辑 分 析 仪 内 部 都 有 高 速 数 据 存 贮 器 , 因 此它 能 快 速 记 录 数 据 。 该 存 贮 器 的 容 量 大 小 是 分 析 仪 的 另 一 个 重 要 指 标 ,它 决 定 了 跟 踪 一 次 获 取 数 据 的 多 少 。 这 种 记 忆 能 力 使 它 可 以 观 察 单 次 现 象 和 诊 断 随 机故 障 。 5/22/2021 23目 录 退 出下 一 页上 一 页最 后 一 页 ( 4) 具 有 负 的 延 迟 能 力 逻 辑 分 析 仪 的 内 部 存 贮 器 可 以 存 贮 触 发 前 的 信

22、息 , 这 样 便 可 以 显 示 出 相 对 于 触 发 点 来 讲 是 负 延 迟的 数 据 , 这 种 能 力 有 利 于 发 现 错 误 后 回 溯 分 析 故 障产 生 的 原 因 。( 5) 具 有 限 定 能 力 所 谓 限 定 能 力 就 是 对 所 获 取 的 数 据 进 行 鉴 别 挑选 的 一 种 能 力 。 限 定 功 能 解 决 对 单 方 向 数 据 传 输 情 况 的 观 察以 及 复 用 总 线 的 分 析 问 题 。 由 于 限 定 可 以 删 除 与 分 析 无 关 的 数 据 , 这 就有 效 地 提 高 了 分 析 仪 数 据 存 贮 器 的 利 用 率

23、 。 5/22/2021 24目 录 退 出下 一 页上 一 页最 后 一 页 ( 6) 简 明 而 直 观 的 显 示 方 式 为 适 应 不 同 的 分 析 方 法 的 需 要 , 逻 辑 分 析 仪 就 要有 相 应 的 显 示 方 式 。 对 于 系 统 的 功 能 分 析 , 它 有 功 能 显 示 ; 为 便 于 了 解 系 统 工 作 的 全 貌 , 有 图 形 显 示 ; 对 于 时 间 关 系 分 析 , 有 用 高 低 电 平 表 示 逻 辑 状 态的 时 间 波 形 图 显 示 ; 对 于 电 气 性 能 分 析 , 有 窄 脉 冲 显 示 以 及 表 示 输 入信 号

24、幅 度 和 前 后 沿 的 电 平 显 示 等 等 。 5/22/2021 25目 录 退 出下 一 页上 一 页最 后 一 页 ( 7) 具 有 驱 动 时 域 仪 器 的 能 力 数 据 流 状 态 值 发 生 的 错 误 常 来 源 于 时 间 域 的 某些 失 常 。 引 起 失 常 的 原 因 往 往 是 毛 刺 、 噪 声 干 扰或 时 序 的 差 错 。 分 析 仪 驱 动 时 域 仪 器 的 能 力 弥 补 了 它 进 行 电 气性 能 分 析 的 某 些 欠 缺 。 逻 辑 分 析 仪 与 示 波 器 这 两 类 仪 器 具 有 相 辅 相 成的 关 系 , 它 们 在 不

25、同 领 域 中 有 不 同 的 地 位 和 作 用 。( 8) 为 了 适 应 各 种 不 同 类 型 逻 辑 元 件 , 逻 辑 分 析仪 的 输 入 电 平 阈 值 应 是 可 调 的 , 其 采 样 速 率 应 合 适 , 5/22/2021 26目 录 退 出下 一 页上 一 页最 后 一 页 n 10.2.2 逻 辑 分 析 仪 的 基 本 组 成 、 原 理 框 图 1.逻 辑 分 析 仪 的 基 本 组 成 ( 1) 逻 辑 分 析 仪 基 本 组 成 简 图 逻 辑 分 析 仪 的 基 本 组 成 是 数 据 捕 获 和 数 据 显 示 这两 个 部 .如 图 10-5所 示

26、。 数 据 捕 获 是 要 捕 获 观 察 分 析 的 数 据 并 将 其 存 储 ; 数 据 显 示 是 用 多 种 形 式 显 示 这 些 数 据 。 数 据 捕 获 部 分 由 数 据 收 集 、 数 据 存 储 和 数 据 触 发控 制 三 部 分 组 成 。 分 析 仪 在 数 据 捕 获 后 便 转 入 数 据 显 示 阶 段 。 5/22/2021 27目 录 退 出下 一 页上 一 页最 后 一 页图 10-5 逻 辑 分 析 仪 基 本 组 成 简 图 5/22/2021 28目 录 退 出下 一 页上 一 页最 后 一 页 q 逻 辑 状 态 分 析 仪 和 逻 辑 定 时

27、 分 析 仪 。 逻 辑 分 析 仪 主 要 为 监 视 数 字 设 备 的 软 件 程 序 的 运行 状 况 而 设 计 的 。 状 态 分 析 仪 中 无 需 时 钟 发 生 器 。这 类 仪 器 是 进 行 软 件 调 试 的 工 具 。 5/22/2021 29目 录 退 出下 一 页上 一 页最 后 一 页 逻 辑 定 时 分 析 仪 是 为 显 示 分 析 数 字 设 备 各 通 道波 形 的 时 序 关 系 而 设 计 的 。 它 尽 可 能 忠 实 地 再 现 各 通 道 的 逻 辑 波 形 。 定 时 分 析 仪 应 有 内 部 时 钟 发 生 器 , 产 生 比 被 测设

28、备 系 统 时 钟 频 率 高 得 多 ( 510倍 ) 的 采 样 时 钟 ,且 在 该 时 钟 控 制 下 记 录 数 据 , 与 被 测 系 统 异 步 工 作 。 这 类 主 要 用 于 调 试 检 测 硬 件 。 5/22/2021 30目 录 退 出下 一 页上 一 页最 后 一 页 2. 智 能 逻 辑 分 析 仪 框 图 图 10-6 智 能 逻 辑 分 析 仪 框 图 5/22/2021 31目 录 退 出下 一 页上 一 页最 后 一 页 ( 1) 智 能 仪 器 逻 辑 分 析 仪 的 各 部 分 的 作 用 逻 辑 分 析 仪 的 各 个 部 分 的 联 系 是 微 处

29、 理 器 通 过内 部 总 线 进 行 的 ; PROM中 存 有 控 制 整 个 逻 辑 分 析 仪 的 基 本 程 序 ; RAM则 用 来 暂 存 信 息 , 例 如 暂 时 存 储 操 作 人员 设 定 的 触 发 延 迟 量 或 选 定 的 显 示 方 式 等 信 息 ; 字 符 发 生 器 用 来 生 成 各 种 显 示 方 式 所 需 要 的 字母 、 数 码 等 字 符 ; 键 盘 及 其 控 制 电 路 用 来 设 定 逻 辑 分 析 仪 的 工 作方 式 。 5/22/2021 32目 录 退 出下 一 页上 一 页最 后 一 页 ( 2) 数 据 的 收 集 为 了 跟

30、踪 被 测 系 统 的 数 据 流 , 逻 辑 分 析 仪 应 该把 被 测 系 统 总 线 上 发 生 的 所 有 状 态 信 息 尽 可 能 无 遗漏 地 不 断 采 集 到 它 的 数 据 存 储 器 中 , 作 为 待 分 析 显示 的 原 始 数 据 , 这 个 过 程 称 为 数 据 收 集 。 逻 辑 分 析 仪 数 据 收 集 部 分 主 要 由 输 入 探 头 、 采样 时 钟 发 生 器 和 数 据 寄 存 器 或 锁 存 器 组 成 。 5/22/2021 33目 录 退 出下 一 页上 一 页最 后 一 页 ( 3) 数 据 的 存 储 为 了 防 止 漏 检 漏 测

31、, 要 求 信 息 一 出 现 就 能 捕 获 它 ,并 且 存 储 起 来 。 具 有 存 贮 功 能 的 逻 辑 分 析 仪 , 不 仅 可 以 观 测 重 复 性的 数 据 流 , 而 且 也 可 以 观 测 单 次 出 现 的 随 机 数 据 。 数 据 的 存 储 分 为 : 数 据 顺 序 存 储 和 数 据 选 择 性 存 储 。( 4) 触 发 方 式 逻 辑 分 析 仪 设 有 多 种 触 发 方 式 , 为 了 便 于 在 较 小 的存 贮 容 量 范 围 内 采 集 和 存 贮 所 需 观 测 点 前 后 变 化 的 波 形 。 5/22/2021 34目 录 退 出下

32、一 页上 一 页最 后 一 页 组 合 触 发 逻 辑 分 析 仪 具 有 “ 字 识 别 ” 触 发 功 能 , 操 作 者 可 以通 过 仪 器 面 板 上 的 “ 触 发 字 选 择 ” 开 关 , 预 置 特 定 的 触发 字 , 被 测 系 统 的 数 据 字 与 此 预 置 的 触 发 字 相 比 较 , 当二 者 符 合 时 产 生 一 次 触 发 , 设 置 触 发 字 时 , 每 一 个 通 道可 取 三 种 触 发 条 件 : 0, 1, X。 “ 1”表 示 该 通 道 为 高 电平 时 才 产 生 触 发 , “ 0”表 示 某 通 道 为 低 电 平 时 产 生 触

33、发 ,“ X”表 示 通 道 状 态 “ 任 意 ” , 也 即 通 道 状 态 不 影 响 触 发条 件 。 各 通 道 状 态 设 置 好 后 , 当 被 测 系 统 各 通 道 数 据 同时 满 足 上 述 条 件 时 , 才 能 产 生 触 发 信 号 。 如 图 10-7所 示 5/22/2021 35目 录 退 出下 一 页上 一 页最 后 一 页 图 10-7 四 通 道 组 合 触 发 实 例 5/22/2021 36目 录 退 出下 一 页上 一 页最 后 一 页 组 合 触 发 方 式 也 称 为 内 部 触 发 方 式 , 还 称 它 为基 本 触 发 方 式 。 如 上

34、 例 , 采 集 数 据 流 中 , 出 现 1001或 1101时 , 产 生 触 发 脉 冲 , 停 止 数 据 采 集 , 存 贮 器中 存 入 的 数 据 是 产 生 触 发 字 之 前 各 通 道 的 状 态 变 化情 况 , 对 触 发 字 而 言 是 已 经 “ 过 去 了 ” 的 数 据 。 显示 时 , 触 发 字 显 示 于 所 有 数 据 字 之 后 , 故 也 称 它 为基 本 的 终 端 触 发 方 式 。 如 果 触 发 字 选 择 的 是 某 一 出 错 的 数 据 字 , 那 么逻 辑 分 析 仪 就 可 捕 获 并 显 示 被 测 系 统 出 现 这 一 出

35、错数 据 字 之 前 一 段 时 间 各 通 道 状 态 的 变 化 情 况 , 即 被测 系 统 故 障 发 生 前 的 工 作 状 况 , 显 然 , 这 对 于 数 字系 统 的 故 障 诊 断 提 供 了 相 当 方 便 的 手 段 。 5/22/2021 37目 录 退 出下 一 页上 一 页最 后 一 页 延 迟 触 发 在 故 障 诊 断 中 , 常 常 希 望 既 能 看 到 触 发 点 前 的 情 况 ,又 能 看 到 触 发 点 后 的 情 况 , 这 时 则 可 设 置 一 个 延 迟 门 ,当 捕 获 到 触 发 字 后 , 延 迟 一 段 时 间 后 再 停 止 数

36、据 的 采 集 ,则 存 贮 器 中 存 贮 的 数 据 就 包 括 了 触 发 点 前 后 的 数 据 。 延 迟 触 发 常 用 于 分 析 循 环 、 嵌 套 循 环 一 类 程 序 (配 合 序列 触 发 方 式 ), 也 常 用 于 观 察 跳 动 性 的 偶 然 故 障 , 因 为 它能 够 观 察 到 跳 动 前 后 的 有 关 信 息 。 延 迟 触 发 的 一 个 极 端 出 现 这 种 情 况 : 当 延 迟 门 关 闭 数据 采 集 时 , 存 贮 器 中 数 据 的 第 一 个 字 刚 好 是 原 设 定 的 触发 字 , 则 存 贮 器 中 存 贮 的 数 据 全 部

37、 是 捕 获 触 发 字 后 的 数据 , 这 种 触 发 称 为 始 端 触 发 。 一 般 可 控 制 延 迟 数 刚 好 等于 存 贮 容 量 的 一 半 , 可 使 触 发 字 位 于 中 间 , 这 种 特 殊 情况 称 为 中 心 触 发 。 5/22/2021 38目 录 退 出下 一 页上 一 页最 后 一 页 限 定 触 发 限 定 触 发 是 对 设 置 的 触 发 字 加 限 定 条 件 的 触 发 方式 。例 如 , 对 前 述 四 通 道 触 发 字 的 选 择 再 加 入 第 五 个 通道 Q, 设 定 当 Q=0时 , 触 发 字 有 效 , Q=1时 , 触 发

38、 字无 效 , 第 5个 通 道 Q只 作 为 触 发 字 的 约 束 条 件 , 并 不对 它 进 行 数 据 采 集 、 存 贮 、 显 示 , 仅 仅 用 它 筛 选 去掉 一 部 分 触 发 字 , 这 就 是 限 定 触 发 方 式 。 5/22/2021 39目 录 退 出下 一 页上 一 页最 后 一 页 序 列 触 发 序 列 触 发 是 为 检 测 复 杂 分 支 程 序 而 设 计 的 一 种 重要 触 发 方 式 。 当 采 样 数 据 与 某 一 预 先 设 定 的 字 序 列(而 不 是 一 个 字 )相 符 后 才 触 发 跟 踪 数 据 流 。 计 数 触 发 较

39、 复 杂 的 软 件 系 统 中 常 常 有 嵌 套 循 环 的 情 况 存 在 ,在 逻 辑 分 析 仪 的 触 发 逻 辑 中 设 立 一 个 “ 遍 数 计 数器 ” , 那 么 就 能 针 对 某 次 需 观 察 的 循 环 进 行 跟 踪 ,而 对 其 它 各 次 循 环 不 进 行 跟 踪 ,这 种 方 式 叫 做 计 数 触发 。 5/22/2021 40目 录 退 出下 一 页上 一 页最 后 一 页 “毛 刺 ” 触 发 利 用 滤 波 器 从 输 入 信 号 中 取 出 一 定 宽 度 的 脉 冲作 为 触 发 信 号 , 可 以 在 存 贮 器 中 存 贮 毛 刺 出 现

40、 前后 的 数 据 流 , 有 利 于 观 察 和 寻 找 由 于 外 界 干 扰 而引 起 的 数 字 电 路 误 动 作 的 现 象 和 原 因 。 除 了 上 述 介 绍 的 6种 触 发 方 式 外 , 有 的 逻 辑 分析 仪 还 有 以 下 的 触 发 方 式 : 当 事 件 1或 事 件 2出 现 n次 后 产 生 触 发 信 号 ; 事 件 1出 现 n次 后 出 现 事 件 2产 生 触 发 信 号 ; 事 件 1出 现 n次 后 出 现 非 事 件 2产 生 触 发 信 号 。 5/22/2021 41目 录 退 出下 一 页上 一 页最 后 一 页 1. 逻 辑 分 析

41、仪 的 用 途当 需 要 完 成 下 列 工 作 时 , 请 使 用 逻 辑 分 析 仪 :( 1) 调 试 并 检 验 数 字 系 统 的 运 行 。( 2) 同 时 跟 踪 并 使 多 个 数 字 信 号 相 关 联 。( 3) 检 测 并 分 析 总 线 中 违 反 时 限 的 操 作 以 及 瞬 变 状态 。( 4) 跟 踪 嵌 入 软 件 的 执 行 情 况 。 5/22/2021 42目 录 退 出下 一 页上 一 页最 后 一 页 n 10.2.3 几 种 显 示 方 式 逻 辑 分 析 仪 由 触 发 脉 冲 停 止 数 据 收 集 、 存 贮 捕获 后 , 便 传 入 数 据

42、 显 示 工 作 周 期 。 数 据 显 示 及 其控 制 电 路 可 以 根 据 测 量 者 指 定 的 显 示 方 式 , 把 最后 存 入 存 贮 器 中 的 原 始 数 据 整 理 成 便 于 阅 读 , 利于 分 析 的 格 式 显 示 在 CRT显 示 器 的 屏 幕 上 。 显 示 方 式 主 要 有 两 种 : 一 种 是 伪 时 域 方 式 , 它适 用 于 硬 件 调 试 ; 另 一 种 是 状 态 域 显 示 , 它 适 用于 软 件 调 试 。 5/22/2021 43目 录 退 出下 一 页上 一 页最 后 一 页 1伪时域显示方式 把 存 贮 于 存 储 器 的 原

43、 始 数 据 , 整 理 成 与 一 般 示 波 器显 示 方 式 相 似 的 按 时 间 变 化 的 波 形 ; 所 显 示 的 波 形 并 不是 被 测 数 据 通 道 信 号 的 真 实 波 形 , 而 是 采 样 点 上 信 号 的逻 辑 电 平 随 时 间 变 化 的 伪 时 域 波 形 , 这 称 为 伪 时 域 显 示 。 伪 时 域 显 示 的 定 时 图 形 例 子 如 图 10-8所 示 。 其 中 每 一行 波 形 代 表 一 个 数 据 通 道 的 逻 辑 电 平 随 若 干 采 样 时 钟 周期 变 化 的 情 况 , 并 行 的 数 据 字 自 左 到 右 竖 列

44、显 示 , 第 0个 数 据 字 在 最 左 边 , 依 次 往 右 为 第 1, 第 2 个 数 据 字等 。 伪 时 域 显 示 方 式 主 要 是 显 示 各 通 道 数 据 的 时 序 关 系 。这 种 显 示 方 式 也 称 为 定 时 式 显 示 , 有 利 于 对 逻 辑 硬 件 工作 状 态 的 分 析 。 5/22/2021 44目 录 退 出下 一 页上 一 页最 后 一 页 图 10-8 伪 时 域 显 示 5/22/2021 45目 录 退 出下 一 页上 一 页最 后 一 页 2状态域显示方式 用 “ 0”、 “ 1”组 合 的 逻 辑 状 态 表 即 真 值 表 或

45、 图像 形 式 把 存 储 器 中 的 原 始 数 据 显 示 出 来 , 这 就 是所 谓 状 态 域 显 示 。( 1) 数 据 表 显 示状 态 表 显 示 也 称 为 数 据 表 显 示 。 因 为 状 态 表 的 每一 行 , 表 示 一 个 采 样 时 钟 脉 冲 对 所 有 数 据 通 道 捕获 的 一 个 数 据 字 。 根 据 测 量 者 需 要 , 状 态 信 息 可以 用 二 进 制 数 , 八 进 制 数 和 十 六 进 制 数 来 显 示 ,智 能 分 析 仪 还 可 用 汇 编 语 句 显 示 。 如 图 10-9所 示 为状 态 的 数 据 表 显 示 方 式 的

46、 例 子 。 5/22/2021 46目 录 退 出下 一 页上 一 页最 后 一 页 显 示 状 态 计 数 器 用 来 确 定 字 符 在 CRT上 的 显 示 位 置 。其 中 多 显 示 时 钟 发 生 器 用 来 产 生 显 示 及 控 制 的 同 步 时 钟 ,水 平 状 态 计 数 器 用 来 决 定 位 (Bit), 即 水 平 扫 描 线 的 位 置 ;垂 直 状 态 计 数 器 用 来 决 定 字 , 即 垂 直 扫 描 线 的 位 置 。图 10-9 数 据 表 显 示 5/22/2021 47目 录 退 出下 一 页上 一 页最 后 一 页 ( 2) 点 图 显 示 点

47、 图 显 示 方 式 是 利 用 位 于 显 示 屏 幕 上 不 同 位 置 的点 来 表 示 存 贮 器 中 的 各 个 数 据 字 , 并 一 齐 显 示 出 来 的 。 逻辑分析仪的存储器 504 X 16 DAC DA C FF 高8位 00 低8位 00 FF FFFF图 10-10点 图 显 示 方 式 5/22/2021 48目 录 退 出下 一 页上 一 页最 后 一 页图 10-11 程 序 流 程 的 图 像 显 示 5/22/2021 49目 录 退 出下 一 页上 一 页最 后 一 页 这 段 程 序 中 包 括 一 个 主 程 序 和 若 干 个 子 程 序 , 当

48、程序 运 行 时 , 其 地 址 流 被 采 样 并 存 贮 于 分 析 仪 中 , 采 用图 像 显 示 方 式 得 到 程 序 地 址 流 的 点 图 , 光 点 接 地 址 递增 顺 序 自 左 至 右 , 从 下 面 上 的 规 律 转 动 。 因 此 , 该 程 序 段 的 点 阵 图 中 , 主 程 序 地 址 数 据 在 屏幕 上 表 现 为 按 序 右 移 的 水 平 光 点 , 在 主 程 序 的 某 地址 的 指 令 被 执 行 后 , 要 转 去 执 行 子 程 序 SUB1, 这 个子 程 序 的 开 始 地 址 , 即 是 主 程 序 执 行 上 述 指 令 后 的

49、下一 个 被 取 样 地 址 。 由 点 图 显 示 的 程 序 地 址 流 清 楚 地 表 明 下 一 个 光 点 处于 不 同 水 平 线 位 置 上 。 5/22/2021 50目 录 退 出下 一 页上 一 页最 后 一 页 在 执 行 了 SUBl后 , 程 序 返 回 主 程 序 , 这 时 点 图 上光 点 又 回 到 主 程 序 地 址 所 对 应 的 位 置 上 。 在 执 行 若 干 步 主 程 序 指 令 之 后 ; 再 次 去 执 行 SUBl时 , 光 点 又 在 SUB1的 地 址 所 对 应 的 位 置 上 重 复 显 示 。在 执 行 子 程 序 SUB2及 其

50、 嵌 套 子 程 序 SUB2A时 ; 光点 有 类 似 的 变 化 。 由 于 子 程 序 SUBl在 整 个 程 序 流 中 执 行 了 两 次 , 因此 与 它 所 对 应 的 光 点 亮 度 要 亮 些 , 这 就 提 供 了 识 别程 序 段 中 那 些 补 充 执 行 的 相 对 频 繁 程 度 的 一 种 有 效方 法 。 5/22/2021 51目 录 退 出下 一 页上 一 页最 后 一 页 对 于 既 定 的 通 道 探 头 与 测 试 点 的 连 接 方 法 是 不 同 程序 流 程 所 对 应 的 点 阵 不 相 同 , 如 果 由 于 软 件 或 硬 件 故障 造 成

51、 一 个 程 序 出 错 , 那 么 错 误 程 序 和 正 常 程 序 流 程的 点 阵 图 不 会 一 样 。 利 用 点 阵 图 像 显 示 方 式 , 很 容 易 发 现 其 中 的 错 误 。 数 字 系 统 测 试 或 维 护 人 员 可 以 先 用 点 阵 图 像 显 示 方式 一 目 了 然 地 对 程 序 流 程 进 行 观 察 , 以 便 迅 速 发 现 其中 的 错 误 , 然 后 再 应 用 状 态 数 据 表 显 示 方 式 或 伪 时 域显 示 方 式 查 出 出 错 的 确 切 原 因 。 应 当 注 意 , 如 果 通 道 探 头 与 测 试 点 进 行 不 同

52、 的 连 接 ,将 会 得 到 不 相 同 的 点 阵 图 , 选 择 通 道 探 头 和 测 试 点 的原 则 应 使 得 CRT屏 幕 上 显 示 的 点 阵 图 易 于 识 别 程 序 流的 规 律 。 5/22/2021 52目 录 退 出下 一 页上 一 页最 后 一 页 3数据比较 逻 辑 分 析 仪 一 般 都 具 有 数 据 比 较 显 示 方 式 , 就是 将 被 观 测 的 数 据 不 断 地 与 标 准 数 据 进 行 比 较 并 同时 显 示 在 CRT屏 幕 上 , 立 刻 就 会 发 现 错 误 数 据 。 能 够 进 行 数 据 比 较 的 逻 辑 分 析 仪 ,

53、 有 两 组 存 储器 , 一 组 为 数 据 存 储 器 A, 用 来 存 储 被 测 数 据 ; 另一 组 为 参 考 存 储 器 B, 用 来 存 储 标 准 数 据 的 。 5/22/2021 53目 录 退 出下 一 页上 一 页最 后 一 页 在 状 态 显 示 方 式 中 , 若 A存 储 器 与 B存 储 器 , 两个 存 储 器 内 容 (每 字 每 位 )相 同 时 , 数 据 表 的 亮 度 不变 , 若 A存 储 器 与 B存 储 器 , 两 个 存 储 器 内 容 不 相同 时 , 则 数 据 表 中 不 同 部 分 的 位 Bit位 置 上 的 状 态值 被 加 亮

54、 。 如 果 采 用 伪 时 域 显 示 方 式 , 则 A、 B存 储 器 的 内容 可 以 交 替 以 定 时 波 形 图 显 示 。 在 点 阵 图 像 显 示 方 式 , A、 B存 储 器 的 内 容 则 交替 地 从 光 点 流 的 形 式 显 示 。 这 种 显 示 方 式 主 要 用 于生 产 测 试 和 故 障 查 找 。 5/22/2021 54目 录 退 出下 一 页上 一 页最 后 一 页 10.3 现 代 电 子 测 量 仪 器 的 应 用n 10.3.1 存 储 示 波 器 的 应 用1 测量脉冲参数( 1) 测 量 脉 冲 上 升 时 间 脉 冲 的 上 升 时

55、间 是 脉 冲 的 重 要 指 标 。 由 于 波 形存 储 器 具 有 负 延 迟 功 能 , 所 以 能 把 脉 冲 的 整 个 上 升过 程 捕 获 和 记 录 下 来 , 如 图 10-12所 示 。 5/22/2021 55目 录 退 出下 一 页上 一 页最 后 一 页 图 10-12 脉 冲 上 升 时 间 测 量 5/22/2021 56目 录 退 出下 一 页上 一 页最 后 一 页 利 用 计 算 机 的 程 序 得 到 电 压 最 大 值 Umax 和 Umin。U = Umax UminUA =( Umax Umin) 10%UB =( Umax Umin) 90% 利

56、 用 计 算 机 程 序 找 出 UA、 UB的 对 应 时 间 tA和 tB。 tA = K(t) nA tB = K(t) nB其 中 K(t) 为 采 样 速 率 , n A, nB采 样 脉 冲 数 值 , 则 上 升时 间 tr = tB tA由 于 波 形 存 储 器 的 采 样 速 率 很 高 , tr的 误 差 tr = )(%)1.021( tK 5/22/2021 57目 录 退 出下 一 页上 一 页最 后 一 页 ( 2) 测 量 脉 冲 间 隔 用 计 算 机 找 出 最 大 值 , 然 后 求 出 最 大 值的 50%相 应 的 两 点 A和 B的 时 间 ( 即

57、tA和 tB) ,故 脉 冲 宽 度 tW= tB tA图 10-13 脉 冲 间 隔 的 测 量UA UBtA tBt0 5/22/2021 58目 录 退 出下 一 页上 一 页最 后 一 页 ( 3) 测 量 脉 冲 宽 度 用 计 算 机 找 出 最 大 值 , 然 后 求 出 最 大 值的 50%相 应 的 两 点 A和 B的 时 间 ( 即 tA和 tB) ,故 脉 冲 宽 度 tW= tB tA图 10-14 脉 冲 宽 度 的 测 量u tA Bt A tB100%50%0 5/22/2021 59目 录 退 出下 一 页上 一 页最 后 一 页 2观察直流电源合闸时的过渡过程

58、 直 流 电 源 合 闸 时 是 单 次 过 程 , 要 用 等 待 触发 的 实 时 取 样 操 作 。 如 图 10-15 电 源 的 输 出 端 接 到 示 波 器 的 触 发 输 入 端 ,同 时 也 接 到 Y输 入 端 , 幅 度 大 时 可 接 衰 减 器 。 接 通 交 流 电 源 , 电 源 从 “ 0”到 最 大 的 过 渡过 程 及 幅 度 变 化 在 屏 幕 上 能 够 显 示 出 来 , 一 般电 源 的 过 渡 时 间 在 516ms之 间 , 并 且 能 够 看出 在 合 闸 瞬 间 , 有 一 个 小 的 冲 激 脉 冲 。 5/22/2021 60目 录 退

59、出下 一 页上 一 页最 后 一 页图 10-15观 察 电 源 合 闸 过 程 5/22/2021 61目 录 退 出下 一 页上 一 页最 后 一 页 n 10.3.2 逻 辑 分 析 仪 的 应 用1逻辑分析仪的主要技术指标衡 量 逻 辑 分 析 仪 水 平 的 技 术 指 标 主 要 有 以 下 几 项( 1) 输 入 通 道 通 道 数 的 多 少 是 逻 辑 分 析 仪 的 重 要 指 标 之 一 。 如 果 要 同 时 观 察 数 据 总 线 和 地 址 总 线 上 的 数 据和 地 址 信 息 , 必 须 用 的 输 入 通 道 数 目 应 为 数 据 线和 地 址 线 的 总

60、 和 。 输 入 通 道 除 了 数 据 占 用 外 , 还 有 时 钟 输 入 通 道 、限 定 输 入 通 道 。 输 入 阻 抗 是 输 入 通 道 的 另 一 项 指 标 , 阻 抗 大 小 ,将 直 接 影 响 被 测 电 路 的 电 性 能 。 5/22/2021 62目 录 退 出下 一 页上 一 页最 后 一 页 ( 2) 时 钟 频 率 时 钟 频 率 决 定 取 样 频 率 , 取 样 速 率 的 高 低 对 数 据 采集 有 着 十 分 重 要 的 关 系 。如 有 一 个 输 入 信 号 , 在 不 同 的 取 样 速 率 下 将 有 着 不同 的 输 出 结 果 。为

61、 了 能 得 到 更 高 的 清 晰 度 , 多 采 用 非 同 步 方 式 , 用高 于 几 倍 被 测 系 统 的 时 钟 频 率 来 进 行 取 样 。国 外 的 逻 辑 分 析 仪 时 钟 频 率 一 般 取 50MHz, 最 高 可达 660MHz。 5/22/2021 63目 录 退 出下 一 页上 一 页最 后 一 页 ( 3) 存 储 量 一 般 逻 辑 分 析 仪 都 配 有 高 速 随 机 存 储 器 , 内 存容 量 可 以 表 示 为 N M( N: 通 道 数 , M: 存 储 数据 位 /通 道 ) 。 有 的 还 增 加 一 个 参 考 存 储 器 , 在 进 行

62、 状 态 显 示时 , 可 以 并 排 地 显 示 两 个 存 储 器 中 的 内 容 , 以 便于 比 较 。 在 内 存 为 一 定 值 时 , 为 了 提 高 速 度 , 可 以 通 过变 换 数 据 通 道 的 方 法 , 灵 活 地 利 用 内 部 存 储 器 ,来 提 高 一 次 可 记 录 的 字 数 , 从 而 扩 展 逻 辑 分 析 仪的 功 能 , 这 样 对 不 用 的 通 道 所 占 据 的 存 储 容 量 也可 以 充 分 利 用 起 来 。 5/22/2021 64目 录 退 出下 一 页上 一 页最 后 一 页 ( 4) 触 发 功 能 逻 辑 分 析 仪 具 有

63、 灵 活 准 确 的 触 发 功 能 , 可 以 显示 触 发 前 、 后 输 入 数 据 或 以 触 发 为 中 心 的 输 入 数 据 。 它 可 以 在 长 长 的 数 据 流 中 , 对 人 们 感 兴 趣 的 那部 分 信 息 , 进 行 准 确 定 位 、 捕 获 和 分 析 。 触 发 功 能 是 评 价 逻 辑 分 析 仪 水 平 的 重 要 指 标 。 5/22/2021 65目 录 退 出下 一 页上 一 页最 后 一 页 时 序 触 发 : 预 置 几 个 触 发 字 , 按 照 选 定 的 时 序一 一 得 到 呼 应 。 延 迟 触 发 : 借 助 于 延 迟 计 数

64、 器 检 测 一 个 与 预 置触 发 字 有 关 , 这 种 功 能 使 有 限 的 存 储 容 量 得 到 充分 的 发 挥 。 毛 刺 触 发 : 它 的 主 要 特 点 是 一 旦 系 统 中 出 现 不应 该 出 现 的 毛 刺 时 , 分 析 仪 就 能 进 行 触 发 并 显 示在 CRT上 , 供 分 析 用 。 锁 定 功 能 : 主 要 用 于 捕 获 两 个 取 数 时 钟 之 间 出现 的 信 号 , 可 以 将 出 现 在 两 个 时 钟 之 间 的 脉 冲 信号 进 行 捕 获 。 限 定 功 能 : 利 用 不 显 示 的 输 入 通 道 , 对 所 感 兴趣 的

65、 数 据 信 号 , 加 以 一 定 的 限 制 条 件 , 使 触 发 和显 示 的 数 据 是 唯 一 的 。 5/22/2021 66目 录 退 出下 一 页上 一 页最 后 一 页 ( 5) 显 示 方 式 智 能 逻 辑 分 析 仪 , 显 示 方 式 多 种 多 样 , 如 各 种 进制 的 显 示 , ASCII码 , 各 种 光 标 , 助 记 符 的 显 示 , 菜单 显 示 , 反 汇 编 , 比 较 表 等 。 5/22/2021 67目 录 退 出下 一 页上 一 页最 后 一 页 2逻辑分析仪的应用( 1) 显 示 数 据 流 对 于 状 态 逻 辑 分 析 仪 ,

66、显 示 数 据 流 是 最 基 本 的 用途 。 如 果 要 测 试 2-16进 制 的 计 数 器 的 状 态 流 , 用 探 极的 四 个 通 道 , 接 到 被 测 计 数 器 的 输 出 端 , 不 用 的 通道 全 部 置 于 OFF位 ( 包 括 通 道 Q0, Q1) 然 后 选 择 触发 字 , 若 选 0000, 触 发 方 式 置 起 始 显 示 , 时 钟 输 入用 计 数 器 的 CP进 行 同 步 。 在 CRT上 将 显 示 出 二 -十 六 进 制 的 输 出 状 态 流 。 5/22/2021 68目 录 退 出下 一 页上 一 页最 后 一 页 图 10-16 二 -十 六 进 制 计 数 的 输 出 状 态 流 5/22/2021 69目 录 退 出下 一 页上 一 页最 后 一 页 ( 2) 利 用 分 析 仪 取 出 微 处 理 机 中 的 任 何 程 序 状 态 逻 辑 分 析 仪 是 分 析 软 件 、 检 查 程 序 最 好 的 工具 。 下 面 就 HP3740A数 字 万 用 表 的 接 通 程 序 进 行 说 明 。 首 先 将 探

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