【正文】 蘇州大學本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） i 基于單片機 的嵌入式 簡易 數(shù)字示波器設(shè)計 蘇州大學 應(yīng)用技術(shù)學院 10 電子 （學號 1016405006） 許海祥 目 錄 前言 ........................................................... 2 第 1 章 數(shù)字示波器 .............................................. 3 第 節(jié) 認識數(shù)字示波器 ........................................ 3 第 節(jié) 設(shè)計要實現(xiàn)的目標 ...................................... 4 第 節(jié) 設(shè)計的主要內(nèi)容 ........................................ 4 第 2 章 簡易數(shù)字示波器系統(tǒng)總體設(shè)計 ............................... 5 第 節(jié) 硬件系統(tǒng)方案選擇 ...................................... 5 第 節(jié) 軟件系統(tǒng)方案選擇 ...................................... 6 第 3 章 簡易數(shù)字示波器系統(tǒng)分析 ................................... 7 第 節(jié) 硬件系統(tǒng) .............................................. 7 第 節(jié) 軟件系統(tǒng) ............................................. 14 第 4 章 系統(tǒng)測試 ............................................... 16 第 節(jié) 測試條件和方法 ....................................... 16 第 節(jié) 測試分析 ............................................. 16 結(jié)論 .......................................................... 17 參考文獻 ...................................................... 18 致謝 .......................................................... 18 附錄 .......................................................... 19 附錄 1：硬件原理總圖 ........................................... 19 附錄 2：嵌入式數(shù)字示波器實物 ................................... 20 附錄 3：簡易數(shù)字示波器的 PCB 圖 ................................. 21 附錄 4：簡易數(shù)字示波器測試過程中的實物圖 ....................... 22 附錄 5：部分源程 序 ............................................. 23 蘇州大學本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 1 頁 基于單片機 的嵌入式 簡易 數(shù)字示波器設(shè)計 蘇州大學 應(yīng)用技術(shù)學院 10 電子 （學號 1016405006） 許海祥 【 摘要 】 ： 示波器是電子測量中一種用途十分廣泛的儀器 ，被應(yīng)用于各個領(lǐng)域，將電信號變成可視圖像。隨著微電子技術(shù)的快速 發(fā)展，示波器從模擬示波器向數(shù)字示波器發(fā)展。與模擬示波器相比，數(shù)字示波器具有許多優(yōu)點，并開始逐步取代模擬示波器，成為市場上的主流。本文主要完成了 基于單片機 簡易數(shù)字示波器的設(shè)計，包括硬件設(shè)計和軟件設(shè)計兩大部分。 硬件設(shè)計上，信號波形采集采用的是 12 位開關(guān)電容型逐次逼近模數(shù)轉(zhuǎn)換器，最大轉(zhuǎn)換時間為 10μ s，轉(zhuǎn)換精度小于等于 %?？刂破鬟x用 AT89S52 單片機，解決了一般示波器使用一片單片機，運行速度明顯不足的問題。 波形顯示部分采用液晶顯示模塊，具有 簡單易實現(xiàn)、顯示效果好等優(yōu)點。 【關(guān)鍵詞】： 示波器 ； 單片機 ； A/D 轉(zhuǎn)換 ； [Abstract]: Oscilloscope electronic measuring instruments in a very wide range of uses, has been applied in various fields, let the electrical signal into visible image. With the fast development of microelectronic technology, oscilloscope developing from analog oscilloscope to digital oscilloscope. Compared with analog oscilloscope, digital oscilloscope has many advantages, and gradually replace the analog oscilloscope, and bee the mainstream. This paper mainly pleted the design of simple digital oscilloscope, including hardware design and software design two parts. The design of hardware, the signal waveform sampling by 12 switched capacitor type successive approximation analogtodigital converter, the maximum conversion time is 10 μ s, the conversion precision is less than or equal to %. Controller using AT89S52 MCU, solve the general oscilloscope using a single chip, the running speed is obviously insufficient problem. Waveform display part of the liquid crystal display module, has simple and easy to implement, the advantages of Oscilloscope display effect and so on. [Key words]: Oscilloscope。 MCU。 A/D conversion。 蘇州大學本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 2 頁 前言 示波器是最常用在現(xiàn)代電子測量儀器，它是一種 可以用來觀察，測量，記錄 瞬時電壓，電子儀器與時間的關(guān)系顯示波形。 可以顯示信號 的許多特性 ： 信號 幅度隨時間變化的波形曲線，測試各種不同的 電量，如電壓、電流、頻率、相位差、調(diào)幅度 。 是否存在故障使得信號失真、 信號的直流分量和交流分量，噪聲號的噪聲值隨時間變化 情況 ，多個信號的分析比較。在示波器上顯示 有助于深入了解被測對象 。典型的示波器產(chǎn)生一個二維的波形，利用狹窄的、由高速電子組成的電子束，打在涂有熒光物質(zhì)的屏面上，就可產(chǎn)生細小的光點。在被測信號的作用下，電子束就好像一支筆的筆尖，可以在屏面上描繪出被測信號的瞬時值的變化曲線。 模擬示波器，由于 CRT 的余輝時間很短，難于顯示頻率低的信號。由于示波管上的掃描 軌 跡亮度和掃描速度成反比，所以一些具有快速上升、下降時間的低重復速度信號就很難看到 。數(shù)字存儲示波器（ DSO， Digital Storage Oscilloscope） 隨著模數(shù) 轉(zhuǎn)換器（ ADC）的發(fā)展 而 發(fā)展的示波器 。 A/D 轉(zhuǎn)換器把輸入示波器信號的 瞬時值 轉(zhuǎn)變 為對應(yīng)的 二進制 數(shù)字值，并 按 時間順序 存儲在 存儲 器 中 。在 信號采集 完成 后，將這一系列的數(shù)字從數(shù)字示波器 取出，再 經(jīng)過 一系列的處理后 在 屏幕上 顯示 輸入信號 。 單片微型計算機簡稱單片機，是典型的嵌入式微控制器（ Microcontroller Unit），單片機芯片常用英文字母 的縮寫 MCU 表示單片機，單片機又稱單片微控制器，它不是完成某一個邏輯功能的芯片，而是把一個計算機系統(tǒng)集成到一個芯片上。單片機由運算器、控制器、存儲器、輸入輸出設(shè)備構(gòu)成，相當于一個微型的計算機（最小系統(tǒng)），和計算機相比，單片機缺少了外圍設(shè)備等。概括的講：一塊芯片就成了一臺計算機。它的體積小、質(zhì)量輕、價格便宜、為學習、應(yīng)用和開發(fā)提供了便利條件。同時，學習使用單片機是了解計算機原理與結(jié)構(gòu)的最佳選擇。它最早是被用在工業(yè)控制領(lǐng)域。 由于單片機在工業(yè)控制領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，單片機由僅有 CPU 的專用處理器芯片發(fā)展而來。最早的 設(shè)計理念是通過將大量外圍設(shè)備和 CPU 集成在一個芯片中，使計算機系統(tǒng)更小，更容易集成更 復雜的而對體積要求嚴格的控制設(shè)備當中。 蘇州大學本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 3 頁 第 1章 數(shù)字示波器 第 認識 數(shù)字示波器 . 數(shù)字示波器 簡介 數(shù)字示波器是數(shù)據(jù)采集， A/D 轉(zhuǎn)換，軟件編程等一系列的技術(shù)制造出來的高性能示波器。數(shù)字示波器一般支持多級菜單，能提供給用戶多種選擇，多種分析功能。還有一些示波器可以提供存儲，實現(xiàn)對波形的保存和處理。 目前高端數(shù)字示波器主要依靠美國技術(shù)，目前國內(nèi)品牌的示波器在性能上已經(jīng)可以和國外品牌抗衡，且具有明顯的性價比優(yōu)勢。 數(shù)字示波器是設(shè)計、制造和維修電子 設(shè)備不可或缺的工具。隨著科技及市場需求的快速發(fā)展，工程師們需要最好的工具，迅速準確地解決面臨的測量挑戰(zhàn)。作為工程師的眼睛，數(shù)字示波器在迎接當前棘手的測量挑戰(zhàn) 中至關(guān)重要。 數(shù)字示波器因具有波形觸發(fā)、存儲、顯示、測量、波形數(shù)據(jù)分析處理等獨特優(yōu)點，其使用日益普及。由于數(shù)字示波器與模擬示波器之間存在較大的性能差異，如果使用不當，會產(chǎn)生較大的測量誤差，從而影響測試任務(wù)。 . 數(shù)字示波器分類 數(shù)字 示波器分為數(shù)字 儲示波器 （ DSO， Digital Storage Oscilloscope） 、 數(shù)字熒光示波器（ DPO， Digital Phosphor Oscilloscope）、 數(shù)字熒光示波器 （ DPO， Digital Phosphor Oscilloscope）。 數(shù)字存儲示波