【正文】 鄧?yán)蠋焽?yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、淵博的學(xué)識(shí) 、 敏銳的思維和民主而又認(rèn)真的學(xué)術(shù)作風(fēng)，使我在學(xué)習(xí)和工作中獲益 匪淺。 (3)軟件 FIFO存儲(chǔ)器有寫復(fù)位 (WRST)和讀復(fù)位 (RRST)的信號(hào)輸入，通過控制著兩個(gè)信號(hào)，能夠?qū)⒉杉瘮?shù)據(jù)直接從 ADC傳送給并口。 為了增加此系統(tǒng)的靈活性，還可以在 DSO觸發(fā)機(jī)制中增加不定序列觸發(fā)的功能。經(jīng)過這三個(gè)多月的課題研究， 我了解了數(shù)字示波器的一般原理和基本組成結(jié)構(gòu)，學(xué)習(xí)一些電路設(shè)計(jì)知識(shí)和技巧，以及軟件編程方便的很多知識(shí)與方法。這個(gè)時(shí)候主窗口 仍然 是空白的，當(dāng) Windows立即發(fā)出一個(gè) WM_PAINT的消息來觸發(fā)顯示重新繪制的窗口時(shí)，用戶才能看到它。生成一個(gè)獨(dú)立的線程可以解決這一問題。這些消息會(huì)排隊(duì)等候直到應(yīng)用程序能夠處理它們。主函數(shù)第一個(gè)任 務(wù)是建立一個(gè)全局變量 hInstance，它是當(dāng)前應(yīng)用程序的一個(gè)實(shí)例句柄。按鍵主要由數(shù)字鍵、確定鍵、取消鍵、四個(gè)方向鍵以及四個(gè)功能鍵組成，并且按鍵具有重復(fù)按鍵的功能，當(dāng)按下某一鍵不放時(shí)，將重復(fù)響應(yīng)此鍵，操作很方便。此外該系統(tǒng)還帶有 32K 的 RAM（ 62256）和一片 82C55 作為端口擴(kuò)展備用。其輸出用兩個(gè)二極管限幅， 以得到標(biāo)準(zhǔn)的 TTL 信號(hào) ， 電路見 上 圖 46。局部電路圖如下 圖 44 所示。 20 波形顯示方式有 X－ Y 方式及外部觸發(fā)方式。又由于水平分辨率為 20 點(diǎn) /div,所以對(duì)應(yīng)于三檔掃描速度,20us/div 的采樣速度應(yīng)分別是 100HZ， 100KHZ 和 1MHZ。從以上的敘述可知，并行接口中除了中斷請(qǐng)求信號(hào)直接由硬件實(shí)現(xiàn)以外，輸入／輸出數(shù)據(jù)、發(fā)出選通、檢測(cè)狀態(tài)都由程序?qū)崿F(xiàn)，可根據(jù)所連接的外部設(shè)備的實(shí)際需要設(shè)計(jì)時(shí)序。 位 3寫入的邏輯值經(jīng)取反后輸出到 SLCTIN信號(hào)線上，向該位寫 l，使 SLCTIN信號(hào)線維持低電平，表示主系 統(tǒng)選中打印機(jī)，允許打印機(jī)工作；向該位寫 0，表 17 示不選中打印機(jī)。 控制端口寄存器 并行接口對(duì)打印機(jī)輸出的各控制信號(hào)是通過 CPU寫該寄存器來形成的，即由軟件實(shí)現(xiàn)控制。當(dāng) CPU對(duì)該寄存器進(jìn)行讀訪問時(shí)， D[O： 7]數(shù)據(jù)線上的內(nèi)容經(jīng)并行接口緩沖 (不被鎖存 )后送入CPU。 PCI和 ISA插槽都在 PC機(jī)機(jī)箱內(nèi)部，無法熱拔插，不易安裝。讀使能 (/RE)為高時(shí)，讀指針停止遞增，新的數(shù)據(jù)不再被送往輸出端。類似的，讀操作也是使用這樣的讀指針。但是 AL422B采用高集成度設(shè)計(jì)，避免了這些缺點(diǎn)。 存儲(chǔ)器 —— AL422B 本文設(shè)計(jì)的數(shù)字存儲(chǔ)示波器 對(duì)存儲(chǔ)器的要求： 8位的數(shù)據(jù)總線寬 ， 384Kx8bits的存儲(chǔ)容量 ， 每秒 40M字節(jié)的數(shù)據(jù)傳送率 ， 讀、寫端口分開 (雙端口 )。 AD9283的模擬信號(hào)輸入可以是差分輸入或者單端輸入。 基本工作原理： ADC首先對(duì)輸入波形進(jìn)行采樣，再將采樣點(diǎn)處的信號(hào)電平轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)字表示。器件型號(hào)中的 C5表示速度等級(jí)，同 類型的產(chǎn)品有 3個(gè)速度等級(jí)，分別是 C3， C4， C5，其中 C3的速度最快。邏輯塊是由多個(gè)邏輯單元就構(gòu)成的，同一個(gè)塊內(nèi)部的邏輯單元之間都有可編程的連接關(guān)系。主要管腳有： XTAL1（ 19 腳）和 XTAL2（ 18腳）為振蕩器輸入輸出端口，外接 12MHz 晶振。 為了穩(wěn)定實(shí)時(shí)的顯示波形，必須 使采樣數(shù)據(jù)輸出與掃描信號(hào)同步，同時(shí)掃描速度要快，所以也應(yīng)該用可編程器件來控制波形數(shù)據(jù)的輸出。它的另一個(gè)好處在于，用作邏輯分析儀時(shí)，還可在觸發(fā)點(diǎn)處停止對(duì)數(shù)字信號(hào)的采集。 要滿足這些要求就需要 DSO 有足夠大的存儲(chǔ)深度，才可以在高采樣速率的情況下，獲得較長(zhǎng)的波形記錄時(shí)間。 采樣速率 構(gòu)成一個(gè)波形的組全部的采樣叫做一個(gè)記錄，用一個(gè)記錄可以重建一個(gè)或多個(gè)屏幕的波形，一個(gè)示波器可以貯存的采樣點(diǎn)數(shù)稱為記錄長(zhǎng)度或采集長(zhǎng)度，記錄長(zhǎng)度用字節(jié)或千字節(jié)來表示， l千字節(jié) (1KB)等于 1024個(gè)采樣點(diǎn)。操作時(shí)可用面板上的控制裝置 (如游標(biāo) )在 LCD 上標(biāo)示兩個(gè)被測(cè)點(diǎn) ， 以算出兩點(diǎn)間的電壓或電流 ， 再利用計(jì)算機(jī)的字符顯示功能在 LCD 上直接顯示測(cè)量結(jié)果 ， 從而減少了人為誤差 ， 提高了測(cè)量的準(zhǔn)確度。 數(shù)字存儲(chǔ)示波器的 特點(diǎn) 與傳統(tǒng)的模擬示波器相比 , 數(shù)字存儲(chǔ)示波器有其非常突出的特點(diǎn) ， 其具體表現(xiàn)如下 ： (1)信號(hào)采樣速率大大提高數(shù)字存儲(chǔ)示波器首先在采樣速率上有較大地提高。 存儲(chǔ)器中貯存的數(shù)據(jù)用來在示波器的屏幕上重建信號(hào)波形。 5 2 數(shù)字示 存儲(chǔ) 示 波器的工作原理 數(shù)字存儲(chǔ)示波器的 基本 原理與 組成 數(shù)字存儲(chǔ)就是在示波器中以數(shù)字編碼的形式來貯存信號(hào)。 (5)自動(dòng)測(cè)試：數(shù)字存儲(chǔ)示波器能夠提供自動(dòng)測(cè)試功能，簡(jiǎn)化了使用者的操作，使儀器具有智能化。這種示波器每個(gè)采樣周期在波形上只取一個(gè)樣點(diǎn)．想采集足夠多的樣點(diǎn)，需要更長(zhǎng)的時(shí)間。這種示波器測(cè)量的重復(fù)信號(hào)和測(cè)量的單次信號(hào)具有相同的帶寬，也稱實(shí)時(shí)帶寬 (RealTime Band Wide)。 目前以成為示波器市場(chǎng)上的主流產(chǎn)品，并逐漸地完全取代模擬示波器。傳統(tǒng)的示波器是模擬的，用 CRT作為顯示器件。 模擬示波器是指能將模擬信號(hào)通過陰極射線管掃描轉(zhuǎn)換，把被 測(cè) 電壓信號(hào)隨時(shí) 間 變化的規(guī)律用圖形顯示出來的電子測(cè)量?jī)x器。 費(fèi)丁南德 關(guān)鍵詞 ： 數(shù)字示波器 硬件 軟件 采 樣速率 模數(shù)轉(zhuǎn)換 Abstract： Digital oscilloscope is a kind of most in mon use measure instrument in electronic measurement, and it is widely used in various fields. With the rapid development of the electronic technology and puter science， oscilloscope is developing from analog oscilloscope to digital oscilloscope. PCbased digital storage oscilloscope is lowcost, smallsized and easier to take along． These features meet the need for outdoor working． In this paper the hardware and software of the lowcost PCbased digital storage oscilloscope is designed and implemented． It is dualchanneled with a 16 bits logic analyzer． The sample rate is 40MHz with effective sample rate up to 60MHz． It contains 6M bits of memory capable of capturing nearly 8ms when sampling at 100MHz． The analogue bandwidth is up to 400MHz． The resolution of ADC is 8 bits． On the premise of realizing the basic function， the instrument tries to optimize the design of hardware and software. According to developing the digital oscilloscope, the paper’s design is achieved． Key words： Digital storage oscilloscope Hardware Software Sample rate ADC 目 錄 1 緒論 ..................................................................................................................... 1 示波器的發(fā)展與分類 ................................................................................. 1 數(shù)字存儲(chǔ)示波器概述 ................................................................................ 2 數(shù)字存儲(chǔ)示波器的原理與特點(diǎn) ................................................................ 2 數(shù)字存儲(chǔ)示波器的發(fā)展現(xiàn)狀 .................................................................... 4 2 數(shù)字示存儲(chǔ)示波器的工作原理 .......................................................................... 5 數(shù)字存儲(chǔ)示波器的基本原理與組成 ........................................................ 5 數(shù)字存儲(chǔ)示波器的特點(diǎn) ............................................................................ 6 數(shù)字存儲(chǔ)示波器的主要參數(shù) .................................................................... 7 帶寬 ................................................................................................... 7 采樣速率 ........................................................................................... 7 存儲(chǔ)深度 ........................................................................................... 8 3 數(shù)字示存儲(chǔ)示波器的總體設(shè)計(jì) .......................................................................... 9 系統(tǒng)方案 .................................................................................................... 9 主要器件的選擇 ...................................................................................... 10 核心控制 —— AT89C52 ................................................................ 11 邏輯控制 —— ALTERA EPM240.................................................. 11 A/D 轉(zhuǎn)換器 —— AD9238 ................................................................ 12 存儲(chǔ)器 —— AL422B ...................................................................... 13 DSO 與 PC 機(jī)接口 .................................................................................... 14 4 數(shù)字存儲(chǔ)示波器的硬件設(shè)計(jì) ............................................................................ 18 信號(hào)前向調(diào)整模塊的設(shè)計(jì) ..............................................