【正文】 待隊(duì)列中的任何消息。 圖 51 主程序的流程 圖 圖形用戶(hù)界面顯示程序 () 建立全局變量 初始化數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)和各參數(shù)變量 I 區(qū)和各參數(shù)變量 調(diào)用顯示界面的 函數(shù) 終止程序執(zhí)行并退出 27 Win32下的圖形用戶(hù)界面 （ GUI） 是基于一個(gè)消息系統(tǒng)的。 DSO控制軟件組成 DSO的 PC控制軟件由八個(gè)源程序構(gòu)成 ，下面主要介紹主程序和 圖形用戶(hù)界面顯示程序 。由于液晶的使用，加上軟件的設(shè)計(jì)，使得系統(tǒng)提供了良好的人機(jī) 界面。鍵 盤(pán)由 20 個(gè)按鍵組成，對(duì)其掃描由 MM74C923完成。該觸發(fā)信號(hào)使單片機(jī)產(chǎn)生中斷，經(jīng)單片機(jī)處理后啟動(dòng) EPM 7128 開(kāi)始采集。 D/A 電路如 圖 43所示。該芯片的最大優(yōu)點(diǎn)就是速度快，控制簡(jiǎn)單，適用于可編程器件控制。將 MAX4545 的四根控制線接在最小系統(tǒng)的擴(kuò)展接口上，即 8255 的 PA0PA3，控制信號(hào)與放 大倍數(shù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系如下表 41所示，高速數(shù)據(jù)采集電路如圖 41 所示。在雙向方式里，本位為 0，端口處于輸出模式；寫(xiě)入為 1， 表示端口處于輸入模式。 位 2寫(xiě)入的邏輯值不取反送到 INIT信號(hào)線上， INIT是打印機(jī)要求的初始化信號(hào)，打印機(jī)收到這個(gè)信號(hào)后清除打印緩沖區(qū)，把內(nèi)部電路置為初態(tài)。 位 4鎖存的是 SLCT輸入引腳的狀態(tài)，該位為 l表示打印機(jī) 已 經(jīng)聯(lián)機(jī)；為 0表示打印機(jī)未被主機(jī)選擇。寄存器數(shù)據(jù)在系統(tǒng)初始化過(guò)程中被清除。 DSO 與 PC 機(jī)接口 DSO與 PC機(jī)之間的接口方案有多種，例如串口、并口、 PCI、 ISA、 USB接口等。 讀操作有 4個(gè)控制引腳 RCL、 /RE、 /RRST和 /OE。但是，寫(xiě)指針不能被任意賦值，所 以，所有的寫(xiě)操作都必須是順序?qū)懭搿? AL422B是基于 DRAM技術(shù)的存儲(chǔ)器。輸出緩沖由單獨(dú)的電源供電，以便控制數(shù)據(jù)輸出電平為 ?？紤]到 ADC作為硬件系統(tǒng)的一個(gè)模塊時(shí)，其性能不可能達(dá)到其最大規(guī)格，那么選擇 ADC的條件之二是：采樣率約為 60MHz。 A/D 轉(zhuǎn)換器 —— AD9238 A/D轉(zhuǎn)換器 （ 也就是 ADC） 是具有對(duì)模擬信號(hào)波形進(jìn)行采樣并產(chǎn)生數(shù)字化輸出的功能器件。 MAX II器件采用了全新的 CPLD體系結(jié)構(gòu)，在所有 CPLD系列中單位 I/O成本最低，功耗最低。 CPLD是復(fù)雜可編程邏輯器件 (Complex Programmable Logic Device)的英文縮寫(xiě)，也是一種可編程邏輯器件。 AT89C52 為 8 位通用微處理器 ，采用工業(yè)標(biāo) 準(zhǔn)的 C51 內(nèi)核，在內(nèi)部功能及管腳排布上與通用的 8xc52 相同，其主要用于會(huì)聚調(diào)整時(shí)的功能控制。 當(dāng)數(shù)據(jù)被送入 PC機(jī)之后，通過(guò)軟件對(duì)其進(jìn)行交叉存儲(chǔ)再重建波形。 控制邏輯從總線上監(jiān)控這些數(shù)據(jù)以等待觸發(fā)點(diǎn)的到來(lái)。 采樣速率 (式 24) 對(duì)于給定的存儲(chǔ)深度，采樣速率越大，可記錄的時(shí)間就越短。和放大器帶寬的定義一樣，是所謂的 3dB 點(diǎn)，即，在示波器的輸入加正弦波，幅度衰減為實(shí)際幅度的 %時(shí)的頻率點(diǎn)稱(chēng)為帶寬。 (5)顯示方式靈活多樣為適應(yīng)對(duì)不同波形的觀測(cè) ， 數(shù)字存儲(chǔ)示波器有滾動(dòng)顯示、刷新顯示、存儲(chǔ)顯示、插值顯示等多種顯示方式。數(shù)據(jù)輸出模塊采用另一片可編程器件 (EPM7128SLC8415)控制信號(hào)前向調(diào)整模塊 數(shù)據(jù)采集模塊 數(shù)據(jù)輸出模塊 控制模塊 數(shù)字存儲(chǔ)示波器 6 兩片 D/A(DAC0800)分別輸出采樣信號(hào)和鋸齒波，在示波器上以 X－ Y的方式顯示波形。采樣速率由采樣時(shí)鐘控制。 目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的數(shù)字存儲(chǔ)示波器，由于受到高速取樣技術(shù)的限制，大都采用重復(fù)取樣技術(shù)。 (4)更多的觸發(fā)功能：數(shù)字存儲(chǔ)示波器能夠提供許多模擬示波器所沒(méi)有的觸發(fā)能力。恰當(dāng)?shù)卦O(shè)計(jì)內(nèi)插器，能夠 大大提高示波器的時(shí)間分辨率。等效采樣又可以分為隨機(jī)采樣和順序采樣，等效采樣方式大多用于測(cè)量周期信號(hào)。采集完成后，從數(shù)字示波器中取出這一系列數(shù)字 ， 經(jīng)過(guò)適當(dāng)處理后再現(xiàn)電壓對(duì)時(shí)間的波形。示波器的直觀顯示效果有助于對(duì)被測(cè)對(duì)象的深入理解。 示波器的分類(lèi)從功能上分有數(shù)字示波器和模擬示波器，從使用頻率上分有通用示波器、超低頻示波器、和超高頻示波 器 ，從工作原理上講還有一種采樣示波器。它是觀察數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、分析實(shí)驗(yàn)中的問(wèn)題、測(cè)量實(shí)驗(yàn)結(jié)果必不可少的重要儀器。 整個(gè)系統(tǒng)在保證實(shí)現(xiàn)功能的基礎(chǔ)上，盡量?jī)?yōu)化硬件和軟件設(shè)計(jì)。 學(xué)位論文作者簽名： 日期： 年 月 日 學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書(shū) 本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保障、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向有關(guān)學(xué)位論文管理部門(mén)或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)省級(jí)優(yōu)秀學(xué)士學(xué)位論文評(píng)選機(jī)構(gòu)將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，可 以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。通過(guò)具體的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了本文的設(shè)計(jì)目標(biāo)。 示波器的發(fā)展與分類(lèi) 100多年前，斯特拉斯堡大學(xué)的物理學(xué)教授卡爾 商品化的示波器有數(shù)字示波器、手持示波器、虛擬示波器、模擬示波器、混合示波器五種。典型的示波器產(chǎn)生一個(gè)二維的波形，輸入端接收電壓信號(hào)顯示在 Y軸方向上，而時(shí)間參數(shù)則顯示在 x軸方向上。由于數(shù)字存儲(chǔ)示波器與計(jì)算機(jī)技術(shù)的緊密結(jié)合 ， 使其發(fā)展非常迅速 。 (1)實(shí)時(shí)采樣對(duì)每個(gè)采集周期的采樣點(diǎn)按時(shí)間順序進(jìn)行簡(jiǎn)單的排列 就能表達(dá)一個(gè)波形。 (3)順序采樣方式主要用于數(shù)字取樣示波器中，能以極低的采樣速率獲得極高的帶寬。如 ： 當(dāng)故障發(fā)生時(shí) ， 它能夠觸發(fā)并且能夠觀察引起故障觸發(fā)前的過(guò)程。 數(shù)字存儲(chǔ)示波器新產(chǎn)晶將繼續(xù)向數(shù)字化、智能化、寬帶化、集成化、多功能化、高精度方向發(fā)展。對(duì)于一般使用情況來(lái)說(shuō)，采樣速率的范圍從每秒20MS/s(20兆 次 )到 200MS/s?？刂颇K以 AT89C52單片機(jī)為控制核心，協(xié)調(diào)兩片可編程器件的工作，并完成其它的測(cè)量，計(jì)算及控制功能。 (6)測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確 LCD 上每個(gè)光點(diǎn)都對(duì)應(yīng)存儲(chǔ)區(qū)內(nèi)確定的數(shù)據(jù)。舉例來(lái)說(shuō)，使用lOOMHz 帶寬的示波器測(cè)量 1V， 100MHz 的正弦波，得到的幅度只有 。然而， 在實(shí)際的測(cè)量工作中，用戶(hù)在需要一個(gè)高采樣速率的同時(shí)，還需要較長(zhǎng)的記錄時(shí)間，這樣才能避免走樣，并且便于觀察信號(hào)波形。采用這樣的觸發(fā)設(shè)計(jì)方法就無(wú)需設(shè)計(jì)通常所需的觸發(fā)電路，并且可以縮短模擬信號(hào)路徑，從而減少噪聲干擾。這種情 10 況下，雖然信號(hào)采樣率比通常情況高一倍，記錄長(zhǎng)度并沒(méi)有縮短，因?yàn)閮蓚€(gè)存儲(chǔ)器都用來(lái)存儲(chǔ)同一個(gè)波形的數(shù)據(jù)，也就是說(shuō)存儲(chǔ)深度也增加了一倍 ，同時(shí) 記錄長(zhǎng)度不會(huì)減少。功能包括對(duì)會(huì)聚主 IC 內(nèi)部寄存器、數(shù)據(jù) RAM 及外部接口等功能部件的初始化，會(huì)聚調(diào)整 控制，會(huì)聚測(cè)試圖控制，紅外遙控信號(hào) IR 的接收解碼及與主板 CPU 通信等。 FPGA/CPLD通常由許多邏輯單元組成，每個(gè)邏輯單元都由一個(gè)觸發(fā)器 (flipflop)和一些簡(jiǎn)單的組合邏輯構(gòu)成。它有 240個(gè)邏輯單元，是TQFP封裝，有 100個(gè)引腳，其中 80個(gè)是用戶(hù)可配置的 I/O引腳。作為示波器的核心模塊之一， A/D轉(zhuǎn)換器的性能直接決定著示波器的帶寬，而帶寬作為示波器的三大基本指標(biāo)之一，決定了示波器對(duì)信號(hào) 的基本測(cè)量能力。綜合以上的條件，選擇了 ANALOG公司的 AD9283。 AD9283的 PWRDWN輸入為高時(shí)，輸出都將呈現(xiàn)高阻態(tài)； PWRDWN為低時(shí)，輸出緩沖才能將信號(hào)送出。 DRAM往往需要特殊的控制，并且數(shù)據(jù)傳輸率相對(duì)較低。 AL422B內(nèi)部就像一個(gè)循環(huán)緩沖區(qū)，因?yàn)楫?dāng)寫(xiě)指針到達(dá)存儲(chǔ)器的尾地址時(shí)，它將自動(dòng)回到地址零所在，并覆蓋已存在的數(shù)據(jù)。讀使能 (/RE)為低時(shí)，每當(dāng)讀時(shí)鐘 (RCLK)的上升沿到來(lái)，讀指針就遞增 1。串口的數(shù)據(jù)傳送率不及并口。當(dāng) CPU對(duì)該寄存器進(jìn)行寫(xiě)訪問(wèn)時(shí)，該寄存器在 IOW信號(hào)的上升沿處鎖存 CPU的寫(xiě)數(shù)據(jù)，然后把鎖存的寫(xiě)數(shù)據(jù)輸出到 D[O： 7]數(shù)據(jù)線上。 位 3鎖存的是 ERROR輸入引腳的狀態(tài)，該位為 l表示一個(gè)打印機(jī)錯(cuò)誤 已 被 檢測(cè)到；為 0表示沒(méi)有檢測(cè)到錯(cuò)誤。向該位 寫(xiě) 0，產(chǎn)生 INIT信號(hào)；寫(xiě) 1，取消 INIT。 并行接口信號(hào)的時(shí)序 在并行接口信號(hào)中，有時(shí)序關(guān)系的信號(hào)為 D[O： 7]， STROBE、 BUSY和 ACK，其余為靜態(tài)的控制或狀態(tài)信號(hào)。 圖 41 高速數(shù)據(jù)采集電路 表 41 控制信號(hào)與放大倍數(shù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系 PA3PA0 放大倍數(shù) 1000 1 0100 10 0010 20 0001 100 19 根據(jù)題目要求垂直分辨率為 32級(jí) /div,示波器上共 8格，即要分為 256 級(jí)，因此可選用 8 位 A/D。 設(shè)計(jì)的高速數(shù)據(jù)采集電路如圖 42 所示， 該電路除了對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行 5倍衰減外，還在輸入信號(hào)上迭加 的直流。 圖 43 D/A 電路 輸出數(shù)據(jù)的地址由地址累加器得到，我們?cè)诘刂防奂悠鞯暮蠹?jí)加入了一級(jí)數(shù)據(jù)選擇器，通過(guò)掃描信號(hào)的進(jìn)位脈沖切換數(shù)據(jù)通道，即可實(shí)現(xiàn)鎖存后或單次觸發(fā)后顯示波形的水平移動(dòng)。 這里選用的比較電路是由高增益，低噪聲，低漂移運(yùn)放 OP37 開(kāi)環(huán)構(gòu)成的。系統(tǒng)的顯示器用的是 DCM162A，它是字符型 LCD，共有兩行十六列，每個(gè)字符位由 8行 5列組成，由于其分辨率不高，難以進(jìn)行漢字顯示，因此我們采用全英文界面。軟件主要由多層滾動(dòng)式菜單組成，功能的設(shè)定都在菜單中完成，各個(gè)功能模塊相互獨(dú)立，具有很好的交互性。 主程序 () 這個(gè)程序包括了一個(gè)主函數(shù) WinMain()， WinMain()函數(shù)將作為一個(gè)初始的入口函數(shù)被系統(tǒng)調(diào)用開(kāi)始整個(gè)程序的執(zhí)行，主要用來(lái)完成一些初始化工作，并維護(hù)一個(gè)消息循環(huán)。當(dāng)用戶(hù)發(fā)出一個(gè)命令，操作系統(tǒng)產(chǎn)生一個(gè)相應(yīng)的消息。這會(huì)引起程序停止響應(yīng)。轉(zhuǎn)換完成后，就開(kāi)始消息循環(huán)，不斷接收新消息設(shè)置主窗口參數(shù) 注冊(cè)窗口類(lèi) 創(chuàng)建窗口 顯示窗口 接收消息并處理 加載鍵盤(pán)快捷鍵 轉(zhuǎn)換表 28 并做相應(yīng)處理。 29 6 總結(jié)與展望 基于 PC的數(shù)字存儲(chǔ)示波器很好的結(jié)合了計(jì)算機(jī)先進(jìn)的圖形圖像顯示功能和強(qiáng)大的控制處理能力，使數(shù)字示波器性?xún)r(jià)比提高，有了更為廣闊的應(yīng)用前景。當(dāng)監(jiān)測(cè)到一個(gè)值序列時(shí)，可以利用一個(gè)狀態(tài)機(jī)來(lái)產(chǎn)生這個(gè)觸發(fā)脈沖。另外，還可以在邏輯分析儀模式時(shí)，加一個(gè)外部的時(shí)鐘信號(hào)，更有利于用來(lái)監(jiān)測(cè) 30 一些同步系統(tǒng)。 31 參考文獻(xiàn) [1]張錫純，電子示波器及其應(yīng)用，機(jī)械工業(yè)出版社， 1997 [23 Thomas Crocutt， Digital Storage Oscilloscope， 2021 [3]趙廣林，輕松跟我學(xué) Protel 99SE電路設(shè)計(jì)與制版，電子工業(yè)出版社， 2021 [4]李東生， Protel 99 SE電路設(shè)計(jì)技術(shù)入門(mén)與應(yīng)用，電子工業(yè)出版社， 2021 [5]侯繼紅、李向東， PROTEL99SE實(shí)用技術(shù)教程，中國(guó)電力出版社， 2021 [6]張勇、李東生、晁冰， Protel D)口電路設(shè)計(jì)教程，電子工業(yè)出版社， 2021 [7]孫頻東、曹江，電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化 (第二版 )，化學(xué)工業(yè)出版社， 2021 [8]唐競(jìng)新，數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)，清華大學(xué)出版社， 2021 [9]張英全、侯方勇，數(shù)字電子技術(shù)，機(jī)械工業(yè)出版社， 2021 [10]韋建英，數(shù)字電子技術(shù)，中國(guó)人民大學(xué)出版社， 2021 [11]清源計(jì)算機(jī)工作室，原理圖與 PCB及仿真，機(jī)械工業(yè)出版社， 2021 [12]路林吉、王堅(jiān)、江龍康，可編程控制器原理及應(yīng)用，清華大學(xué)出版社， 2021 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