【文章內容簡介】 ，存儲結束轉入 D/A 轉換，數(shù)據(jù)讀取中間有時間間隔， 判斷 和 是否置位， 控制波形輸出頻率。如果有按鍵按下，則程序判斷是哪個鍵按下 ，從而 跳轉執(zhí)行 各個子程序。 二，存儲波形子程序， A/D 轉換結果由單片機控制依次存入外部存儲器的 100 個存儲單元，當這 100 個存儲單元存儲完畢，程序自畢業(yè)設計（論文）說明書 19 動轉入掃描鍵盤繼續(xù)執(zhí)行 主程序 。 三，顯示存儲波 形子程序，按外部存儲器存儲數(shù)據(jù)順序讀取數(shù)據(jù)進入 D/A 轉換，數(shù)據(jù)轉換中間有一定的時間間隔，可以控制波形的單倍、雙倍、四倍 延伸 輸出。 循環(huán)讀取數(shù)據(jù)進入 D/A 轉換，每次循環(huán)會判斷是否復位撥碼開關是否開啟，如果開啟程序自動轉入掃描鍵盤繼續(xù)執(zhí)行主程序。 四， 實時顯示雙倍、四倍子程序，進入此子程序把 或 位置位，然后轉到掃描鍵盤繼續(xù)執(zhí)行主程序。 畢業(yè)設計（論文）說明書 20 4 普通數(shù)字存儲示波器 控制機構 及其存儲功能 DSO有許多新的特性，這就使得 DSO 有許多模擬示波器沒有的控制機構，下面我們將介紹若干最常見 的控制機構。 本次設計采用邊沿觸發(fā)方式，作用最終產生統(tǒng)一的上升沿有效的觸發(fā)信號。實驗板上，單片機與 A/D 轉換器時鐘信號連接在 A/D 轉換器介紹中已經(jīng)介紹。 預觸發(fā)和后觸發(fā) 每次時基掃描都是由一個觸發(fā)事件啟動的。這樣一來我們就只通用性研究觀察觸發(fā)時刻以后的信號變化情況。 在很多應用場合，我們感興趣的波形部分并不緊跟在引起穩(wěn)定觸 發(fā)的信號部位的后面，而是在觸發(fā)以后一段時間，或者甚至可能在觸發(fā) 之 前。 例如，當一個半導體器件被打開時，其輸出信事情的幅度可能很大，我們可以用它來觸發(fā)示波器，但是，如果 我們要研究該半導體器件開始導通的很 小的輸入信號時，我們就會發(fā)現(xiàn) ， 這個信號太小因而不能準確的觸發(fā)示波器。這就要求示波器具有所謂的預觸發(fā)觀察能力：即由 一個信號（這里指那個大的輸出信號）來觸發(fā)示波器，而示波器顯示觸 發(fā)時刻之前的信號的能力，這就使得示波器能用多通道的波形詳細地顯示出一個系統(tǒng)的輸入和輸出信號，從而看出系統(tǒng)響應的因果關系。 在另一些情況下，你可能想要詳細地研究觸發(fā)事件之后一段時間發(fā)生的信號有關部分。例如在研究一個方波的抖動的大小，就可以使用一臺具有后觸發(fā)延遲或后觸發(fā)觀察能力的示波器。這時可以畢業(yè)設計（論文）說明書 21 使用方波 的一個沿來觸發(fā)示波器，而把時基設置成很高的速度以顯示抖動，其做法是：在示波器探測到觸發(fā)事件時，啟動一個后觸發(fā)延遲計數(shù)器。將此計數(shù)器的計數(shù)時間設置成大約等于一個信號周期的時間。當 此預先設計的定時時間結束以后，示波器就開始從方波的下一個上升沿 將開始的時刻開始采集。 由于延遲計數(shù)器是一個非常穩(wěn)定的石英晶體控制的數(shù)字時鐘，它與被測信號無關、獨立工作，所以被沒方波信號的抖動就會表現(xiàn)為示波器上采集到的上升沿位置的不穩(wěn)定性。也就是說在各次采集過程中，方波的上升沿將會在相對于觸發(fā)事件卡拉奇不同時刻（即屏幕上的不同位置） 出現(xiàn)。 觸發(fā)位置 ： 具有預觸發(fā)或后 觸發(fā)延遲能力的示波器必須具有某種方法來控制延遲時間的大小，這可以用觸發(fā)位置控制機構來完成。這個控制機構可以舍不得觸發(fā)位置在屏幕上或者在采集記錄中移動。 在有些示波器中，觸發(fā)位置只能設置為幾個預先規(guī)定的數(shù)值，例如在采集的信號記錄的開關、中間和結尾。但如示波器具有很寬的觸發(fā)位置控制范圍，使用起來將會是很方便的。因此 PM3394A 示波器就允許用戶將觸發(fā)時刻設置在整個采集記錄中的任何位置，并且觸發(fā)位置還是連續(xù)可變的。 毛刺捕捉 ： 圖 所示的是一個帶有快速的毛刺或尖峰的失真正 弦波。產生這種波形的原因可能是由于其它電路的干擾，也可能是由于連線離被測系統(tǒng)過近的緣故。這些毛刺常常會引起系統(tǒng)發(fā)生誤動作。 如果使用模擬示波器來觀察，只有當毛刺信號是重復性的并且和主信號（即這個例子中的正弦波）同步時，我們才能看到毛刺信畢業(yè)設計（論文）說明書 22 號。或者，如果我們的運氣好，出現(xiàn)了很多的毛刺的朦朧形象。 由于毛刺源于其它的電路系統(tǒng)，所以這些毛刺通常只是偶爾發(fā)生，并且和主信號不同步。 那么， 通過 DSO 我們 不一定 能 觸 發(fā)這些毛刺 ， 首先我們必須確保示波器已準備好去捕捉這些快速毛刺。 DSO 在特定時刻對輸入信號進行采樣， 采樣點之間的時間間隔取決于時基設置。如果毛刺的寬度比示波器的時間分辨率還要小，那么能否捕捉到毛刺就看運氣如何了。為了能夠捕捉到毛 刺 ，我們的辦法就是峰值檢測或毛刺捕捉。 采 用 峰值檢測的方法時，示波器將對信號波形的幅度連續(xù)地進行監(jiān)測，并由正負峰值檢測器將信號的峰值幅度暫 時 地存貯起來。當示波器要顯示采樣點的時候，示波器就將正或負峰值檢測器保存的峰值進行數(shù)字化，并將該峰值檢測器清零。這樣在示波器上就用檢測到的信號的正，負峰值代替了原來的采樣點數(shù)值。因此，峰值檢測的方法能夠幫助我們發(fā)現(xiàn)由于使用的采樣速率過低而 丟失的信號或者由于假象而引起失真的信號。峰值檢測的方法對于捕捉調制信號，例如圖 所示的 AM 波形，也是非常有用的。為了顯示這類信號，必須將示波器的時基設置得和調制信號在頻率相配合，而在這種信號中，調制信號的頻率通常在音頻范圍但載波頻率通常為455KHz 或者更高。在這種情況下，不使用行刺捕捉功能，就不能正確地采集信號，而使用了毛刺捕捉功能就可以看到類似模擬示波器所顯示的波形。 示波器上的峰值檢測功能是通過硬件（模擬）峰值檢測器的方法或者快速采樣的方法來實現(xiàn)的，模擬峰值檢測器是一個專門的硬件電路，它以電容 上電壓的形式存貯信號的峰值，這種缺點是速度畢業(yè)設計（論文）說明書 23 比較慢，它通常只能存貯寬度大于幾個微秒且具有相當幅度的毛刺。 數(shù)字式峰值檢測器圍繞 ADC 而構成，這時 ADC 將以可能的最高采樣速率連續(xù)對信號進行采樣，然后將峰值存貯在一個專用的存儲器中，當要顯示采樣點的值時，貯存的峰值就作為該時刻的采樣值來使用。數(shù)字式峰值檢測器的優(yōu)點是其速度和數(shù)字化過程的速度一樣快，本書中用作示例的示波器 PM3394A 就能夠在很低的時基速率設置下，如 1秒 /格，以正確的幅度采集到窄至 5ns 的毛刺。 滾動模式 ： DSO 能用和模擬示波器類似的方式顯示波形，從觸發(fā)事件開始， 示 波器采集信號的采樣點，并將其存于采集在儲器中的連續(xù)位置中。一旦新的數(shù)據(jù)已將存儲器的最后一個單元填滿以后，采集過程結束，示波器就將采集存儲器中的波形數(shù)據(jù)復制到顯示存儲器中去 ， 在此時期示波器不再采集新的數(shù)據(jù) 。 對于低頻應用的場合，信號的變化周期可達分鐘量級而遠不只是微秒的量級，這時 DSO 可以應用于一種全連續(xù)的顯示方式：滾動模式。而這種背后的極樣點顯示于屏幕的右面，屏幕上已有的波形則向左滾動（見圖 ）。老的采樣點一旦移動到屏幕的左面即行消失。這樣一來示 波器屏幕上顯示的波形總是反映出最新信號對時間變化的情況。 由于有了這種滾動模式，我們就可以用示波器來代替圖表記錄儀來顯示慢變化的現(xiàn)象，諸如化學過程、電池的充放電周期或溫度對系統(tǒng)性能的影響等。 特殊的觸發(fā)方式 DSO 的存貯功能使它成為捕捉十分罕見、甚至于只發(fā)生一次的信號，例如單次事件或者系統(tǒng)閉鎖等情況的極為有用的工具。為捕捉這些信號就要求示波器具有各種各樣的觸發(fā)方式去探測這些特殊的條件，以便啟動波形采集。畢業(yè)設計（論文）說明書 24 這實惠這一目的，只有邊緣觸發(fā)方式往往是不夠的，為此又開發(fā)了若干附加的觸動發(fā)能力。我們在此討論其中的 幾種。 圖形觸發(fā) ： 在邏輯硬件電路各，信號是由許多并行的線來傳送的，整個硬件的瞬時狀態(tài)則是由在給定時刻時這些線上的狀態(tài)來表示的。為了識別硬件狀態(tài)，就需要有一種儀器來檢測這些線的狀態(tài)。使用圖形觸發(fā)功能可以監(jiān)視多條，例如 4 條線的狀態(tài)，當探測到用戶規(guī)定的圖形（例如 HHLH）或字時，示波器就被觸發(fā)。由于圖形觸婦的設計是和數(shù)字邏輯配合使用的，因此，可以用來監(jiān)視各條線的狀態(tài)是為高（ H）、低（ L）、或者任意（ X）。 狀態(tài)觸發(fā) ： 邏輯硬件通常是圍繞著一個中央時鐘系統(tǒng)來構成的。其中的所有硬件都在時鐘系統(tǒng)的 指令之下來存貯其輸入信號，因此我們的測試儀器也應依據(jù)同樣的原則工作。當使用狀態(tài)觸發(fā)時。輸入信號怕自理方法和圖形觸發(fā)時一樣，只不過把其中的一個輸入信號當作時鐘信號。如果示波器在時鐘上升沿或下降沿時存貯的其余三條線的輸入字和用戶規(guī)定的觸發(fā)定一致，則示波器新觸發(fā)。 毛刺觸發(fā) ： 使用毛刺觸發(fā)時，能引起系統(tǒng)誤動作的窄脈沖，如毛刺、類 似 峰 值 等可以引起示波器觸發(fā)。 如果一個系統(tǒng)是設計在 DC到某一頻率信號下工作的，那么由于線路走線可能會使系統(tǒng)引入比此范圍更高的頻率信號，例如來自其它線路的干擾或吸收大功率的瞬變 信號等，可以把示波器設置為當被測脈沖的寬度小于允許的畢業(yè)設計（論文）說明書 25 最高頻率信號之周期的一半時觸發(fā)。國為我們可以認為，在正常工作的情況下，這樣窄的脈沖是不會發(fā)生的。 毛刺觸發(fā)的另一個應用場合是邏輯硬件，這時硬件電路的邏輯狀態(tài)都是和系統(tǒng)時鐘同步變化的。結果，這種硬件電路中的脈沖寬度都應為系統(tǒng)時鐘周期的整倍數(shù)。在這種系統(tǒng)中，故障的發(fā)生常常和脈沖寬度異常有關，為了探測故障，我們現(xiàn)在可以把示 波器的 觸 發(fā)條件設置為在脈沖寬小于一個時鐘周期時觸發(fā)。 時間限定觸發(fā) ： 這種觸發(fā)方式使得示波器在滿足一定的時間長度要求的條件下，可 以按上述任何一種方式觸發(fā)。這種時間長度要求可以是要注 意 最小時間長度（如果時間長于某值則為有效），要求某一最大時間長度或者要求某一個從最小值到最大值的時間范圍。時間限定觸發(fā)對于按照 系統(tǒng)不能滿足正常工作條件來觸發(fā)以對系統(tǒng)進行檢測時非常 適用 的。還可 以 用這種觸 發(fā) 方式來探測連續(xù)工作信號發(fā)生的中斷現(xiàn)象。 事件延遲 ： 這種觸發(fā)方式使示波器多個信號的情況來觸發(fā)，而其中的一個入號，用來延遲采集的超始點。觸發(fā)周期是由一個主信號，通常為多個信號通道之一啟動的。接收到主觸發(fā)信號以后，示波器就開始檢查第二個信號（這也可 能還是那個主觸發(fā)信號，但取不同的電平），并對這個信號上的觸發(fā)事件進行計數(shù)，當達到預先規(guī)定的觸發(fā)事件數(shù)時，示波器就開始采集波形。 典型應用實例為串行數(shù)據(jù)線、控制系統(tǒng)及機械環(huán)境等。 畢業(yè)設計（論文）說明書 26 次周期 ： 這種功能可以用來從輸入信號中選出每個第 N 次出現(xiàn)的波形，然后將這種選出的信號加到正常觸發(fā)系統(tǒng)來使示波器觸發(fā)。當一個信號受到它的 諧波的影響而失真，也就是說這個信號是周期性的但其各個周期并不完全相同，這種情況下， N次周期觸發(fā)方式特別有用。例如，其一系統(tǒng)按 某 一固定頻率運行，但是每過 12 個脈沖，脈沖寬度就變得寬一些 。這時可以選擇 “N= 周期 = n12 ，這樣示波器就只對這些變 寬的脈沖 做 出響應，引起觸發(fā) 波形存貯 被測信號的波形 存入存儲器以后，可以將其復制到所謂的后備存儲器或寄存器中，供以后進行分析或作參考及比較的目的使用，DSO 中通常裝有多個這種存儲器可以按掃跡存儲器的 方式設置，這時示波器多通道采集的每一條掃跡將分別存貯，也可將后 備 存儲器設置為記錄存儲器，這時示波器將多通道采集所有數(shù)據(jù)同時存貯了所有有關的時間信息。 示波器配備大量的后備存儲器對于在現(xiàn)場工作的工程師是 很方便的。這時工程 師可以把現(xiàn)場測量期間所有有關的波形都存貯下來，以便以后生成硬 拷貝 ，或將這些波形傳往計算機再作進一步的分析。 在 DSO 屏幕上看到的波形是由存儲器中的采樣點重建出來的信號波形。這時示波器在屏幕上顯示出這些采樣點，并在這些采樣點之間畫出連線， 這種波形顯示的工作可以按幾種方法來 做 ，最簡單的方法是在各個采樣點之間用直線連接，這種京都我為線性內差，只要各采樣點之間告得很近，例如每格 50個采樣點，用這種方法就畢業(yè)設計（論文）說明書 27 能獲得足夠的重建波形，如果在信號跳變沿前后都采集了采樣點，那么用這種方法就可以觀察領事的沿，如果 將顯示的波形在水平方向放大，使得采集的采樣點之間的距離變大，那么示波器屏幕上信號波形的亮度就會降低，所以，示波器是通過計算出內插的或顯示的采樣值來保持屏幕上顯示的采樣點數(shù)足夠高，當屏幕上的波形在水平方向放大得很大時，在屏幕上顯示出一條通過各采樣點的連續(xù)的曲線就比在采點之間用直線連接要好得多，為此可用使用正弦內插法。采用這種方法時，在屏幕上將各個采集的采樣點用幅度和頻率均為可變的最佳正弦擬合曲線連接直來。采用了內插的方法以后，既使當屏幕上每格的采樣點數(shù)較少時也能得到和模擬示波器顯示波形類似的自然平滑的重建波形 。 為了察看真正的采樣點，示波器通常設有點顯示方式，在此方式之下，不使用任何內插方法。選擇這種方式以后，我們在屏幕上只能看到用離散亮點表示采樣點，而在這些點之間沒有任何連線。 畢業(yè)設計（論文）說明書 28 5 測試結果及 總結 通過單片機控制本次設計可以實現(xiàn)數(shù)字存儲示波器的一些簡單功能，如實時顯示波形、波形延伸、存儲波形、顯示存儲波形、顯示存儲波形延伸等，但是