【正文】 oid DelayMs( int t ) { int i 。攜式 20M 數(shù)字存儲示波器。智能儀器設計基礎。數(shù)字存儲示波器噪聲特性的分析 高電壓技術，2020，（ 06） [11] 沈蘭蓀數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的原理和應用。儀器儀表與分析監(jiān)測， 1998， （ 03） [9] 周德新，王鵬，范守正，朱鴻林。簡易數(shù)字存儲示波器評述。如何選擇合適的波形儀器：數(shù)字存儲示波器或數(shù)字化儀表。數(shù)字存儲示波器在機電測試中的運用。世界電子元器件， 2020.（ 01） [3] 趙紅菊，基于 CPLD 的數(shù)字存儲示波器。 參考文獻 17 參考文獻 [1] 泰克 TDS6000C 示波器獲 EDN China 創(chuàng)新獎。 感謝華北理工大學輕工學院的所有 老師，你們四年的教誨，讓我成熟進步許多；感謝測控技術與儀器班的所有同學，你們?nèi)缧值芙忝冒愕膸椭?，讓我感受到友誼的珍貴。在此向您致以最誠摯的敬意。 首先感謝郭慧娜老師，感謝您在我的畢業(yè)設計期間對我的親切關懷和悉心指導。 致謝 16 致 謝 通過這次畢業(yè)設計很好的檢驗了我在大學四年中所學理論知識的掌握程度，鍛煉了我的實際動手能力，為以后的學習、工作奠定了基礎。如能將本系統(tǒng)中的主控芯片單片機換成 ARM，則該系統(tǒng)的能力將大大提高 (3).對于采集到的數(shù)字信號的處理可以采用 DSP 高速數(shù)字信號處理芯片，這樣更能顯示出系統(tǒng)的實時性和靈敏性。這樣就限制了設計的輸入，在電路設計中能加上信號放大電路和衰減電路，則可以增大信號的測量范圍。 展望 由于時間和條件的限制，本系統(tǒng)也存在一些不足之處，可在今后的工作中改進。 (4).本系統(tǒng)由單片機主控， ICL7662 進行模數(shù)轉換，用 62256 來實現(xiàn)波形的存儲，通過軟件直接對轉換后的數(shù)字信號進行存儲，并讀到單片機中完成波形重組任務之后顯示到液晶屏上，設置了 16 個按鍵，對采樣速率，顯示電壓類型等方面配合單片機進行了控制。 (2).針對設計的任務和要求，確定了存儲示波器波形采樣和數(shù)據(jù)處理及波形重組的硬件和軟件方案。顯示屏可以顯示波形，頻率及幅度的大小數(shù)值，同時存儲示波器樣機對波形的測試沒有明顯的失真。圖 。輸入信號頻率計算， A/D轉換， 數(shù)據(jù)存儲，鍵盤掃描，液晶顯示等。示波器軟件采用 C語言來編寫，完成對人機界面、系統(tǒng)控制、系統(tǒng)硬件、波形參數(shù)分析等的控制。 ABS文件由 OH51轉換成標準的 Hex文件，以供調(diào)試器 dScope51或 tScope51使用進行源代碼級調(diào)試，也可由仿真器使用直接對目標板進行調(diào)試，也可以直接寫入程序存儲器如 EPROM中。然后分別由 C51及 A5l編譯器編譯 生成目標文件。 C51工具包的整體結構，其中 uVision是 C51 for Windows的集成開發(fā)環(huán)境 ，可以完成編輯、編譯、連接、調(diào)試、仿真等整個開發(fā)流程。另外重要的一點，只要看一下編譯后生成的匯編代碼，就能體會到 Keil C51生成的目標代碼效率非常之高，多數(shù)語句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。用過匯編語言后再使用 C來開發(fā)，體會更加深刻。 圖 波形抬高示意圖 TL431 可以產(chǎn)生一個 的基準源，加上 之后進行跟隨，再進行一下濾波，然后送到單片機內(nèi)部 ADC 中去，這是一個前衛(wèi)電路，單片機信號為 0V—5V，當大于 5V 單片機接收就有可能燒毀，所以最好做一個保護裝置，將電壓限制在 5V 以內(nèi)，根據(jù)二極管的單向導電性，前面是跟隨器通過電容去掉直流信號留下交流信號，又通過過零比較器可以產(chǎn)生一個方波，通過測量兩個相鄰波峰電壓或者波形周期就可以得到頻率。放大器可以選擇放大兩倍或者放大十倍， U4d 是一個加法器，信號是有負壓的但是單片機僅能測正壓，我們想到的辦法就是將信號或者可接收的圖像進行抬高，在一個正弦坐標系中抬高到 。當繼電器選擇下面的時候直流就可以通過，將交流隔掉了。所以信號需要先對它進行整形，然后對它進行計數(shù)。例如：我們在計算電壓值的時候，我們可以通過波形進行計算。因為調(diào)理包括把大信號變成小信號，把小信號變成大信號，把信號抬高，把波形調(diào)到適合單片機 ADC 采樣，采樣之后將所得到的值 寫到 RAM 中，通過單片機進行計算將波形在液晶屏幕上顯示出來，另外我們需要對輸入信號進行處理提取出信號的特性，包括頻率、電壓值、分析信號的波形。 LCD12806 電路原理圖如圖 。 *注釋 2：模塊內(nèi)部接有上電復位電路，因此在不需要經(jīng)常復位的場合可將該端 懸空。 圖 STC15W4K6054 原理圖 LCD12864 表 總體參數(shù)表 管腳號 管腳名稱 電平 管腳功能描述 1 VSS 0V 電源地 2 VCC ~+5V 電源正 華北理工大學輕工學院 10 3 V0 對比度（亮度）調(diào)整 4 RS(CS） H/L RS=“ H” ,表示 DB7—— DB0 為顯示數(shù)據(jù) RS=“ L” ,表示 DB7—— DB0 為顯示指令數(shù)據(jù) 5 R/W(SID) H/L R/W=“ H” ,E=“ H” ,數(shù)據(jù)被讀到 DB7—— DB0 R/W=“ L” ,E=“ H→ L” , DB7—— DB0 的數(shù)據(jù)被寫到 IR或 DR 6 E(SCLK) H/L 使能信號 7 DB0 H/L 三態(tài)數(shù)據(jù)線 8 DB1 H/L 三態(tài)數(shù)據(jù)線 9 DB2 H/L 三態(tài)數(shù)據(jù)線 10 DB3 H/L 三態(tài)數(shù)據(jù)線 11 DB4 H/L 三態(tài)數(shù)據(jù)線 12 DB5 H/L 三態(tài)數(shù)據(jù)線 13 DB6 H/L 三態(tài)數(shù)據(jù)線 14 DB7 H/L 三態(tài)數(shù)據(jù)線 15 PSB H/L H： 8位或 4 位并口方式， L：串口方式 16 NC 空腳 17 /RESET H/L 復位端，低電平有效 18 VOUT LCD 驅動電壓輸出端 19 A VDD 背光源正端（ +5V） 20 K VSS 背光源負端 12864 是 128*64 點陣液晶模塊的點陣數(shù)簡稱。內(nèi)置比較器，功能更強大。加密性超強指令代碼完全兼容傳統(tǒng) 8051，但速度快 8— 12 倍。 頻率顯示電路中，利用外圍電路對信號進行采集，轉換為高低電平之后，單片機讀取，輸出。在本設計中，硬件設計分為兩個部分 ——— 波形顯示電路和頻率顯示電路，波形顯示電路中，首先使用 A/D 轉換器，對輸入的 模擬信號數(shù)字化，以使單片機能夠識別，同時，還要使用單片機控制 A/D轉換器。 RAM 的容量取決于每次采樣的采樣點數(shù)，這和水平分辨率相關。 波形重組是根據(jù)所用的顯示 器將采集到的離散數(shù)字信號進行調(diào)整之后，將其在顯示器的垂直方向和水平方向重新定位，存儲到波形存儲器中。 ADC 參數(shù)的選取需要考慮多方面的因素； ADC 的取樣頻率取決于待測信號的頻率范圍，或者示華北理工大學輕工學院 8 波器對掃描速度的要求；而 ADC 的編碼位數(shù)與垂直分辨率相關。使用中應根據(jù)顯示器，記錄裝置或打印機等對速度的要求進行選擇。數(shù)字存儲器常采用 256， 512， 1K等容量的高速半導體存儲器。一般示波管屏幕上的坐標刻度為 8*10div，如果采用 8位的 AD轉換器，則垂直分辨率表示為 32級 /div，或用百分數(shù)來表示為1/256=%：如果采用容量為 1k的 RAM，則水平分辨率為 1024/10=100點 /div。水平分辨率由取樣速率和存儲器的容量決定，常以屏幕每格含多少個取樣點或用 百分數(shù)來表示。它包括垂直 分辨率和水平分辨率。實際上，為保證所顯示波形的分辨率，往往要求增加更多的取樣點，一般取 N=410倍或更多，即存儲帶寬。取樣速率主要由 AD轉換速率來決定。 最高取樣速率 最高取樣速率指單位時間內(nèi)的取樣的次數(shù)，也稱數(shù)字化速率，用每秒鐘完成的 AD轉換的最高次數(shù)來衡量。還可以通過 GPIB接口與計算機一起構成自動測試系統(tǒng)。 很強的數(shù)據(jù)處理能力 :數(shù)字存儲示波器由于內(nèi)含微處理器因而能自動實現(xiàn)多種波形參數(shù)的測量和顯示，例如上升時間，下降時間，脈寬，峰峰值等參數(shù)的測量與顯示，能對波形實現(xiàn)取平均值，取上下限值，頻譜分析以及對兩波形進行加減乘除等多種復雜的運算處理，還具有自檢與自校等多種操作功能。除此以外，數(shù)字存儲示波器還可以提供 邊緣觸發(fā)，組合觸發(fā)，狀態(tài)觸發(fā)，延遲觸發(fā)等多種方式，來實現(xiàn)多種觸發(fā)功能。這種特性是對觀察單次出現(xiàn)的順便信號極為重要，如單次沖擊波，放電現(xiàn)象。對觀測極快信號來說，數(shù)字存儲示波器采用低速顯示，可以使用低帶寬，高精度，高可靠性而低造價的光柵掃描示波管。數(shù)據(jù)點插入技術常常使用插入器將一些數(shù)據(jù)插在所有相鄰的取樣點之間，主要有線性插入和曲線插入兩種方式。但是較少的采樣點會造成視覺誤差，可能使人看不到正確的波形。 顯示的內(nèi)插 :數(shù)字存儲示波器是將取樣數(shù)據(jù)顯示出來，由于取樣點不能無限增多，能夠做到正確顯示的前提是足夠的點來重新構成信號波形。 放大顯示 :放大顯示方式適于觀測吸信號波形的細節(jié)，此方式是利用延遲掃描的方法實現(xiàn)的，此時熒光屏一分為二，上半部分顯示原波形，下半部分顯示放大了的部分，其放大位置可用光標控制，放大比例也可調(diào)節(jié)，還可以用光標測量放大部分的參數(shù)。若瞬態(tài)信號仍未出現(xiàn)，在利用末端觸發(fā)顯示一個畫面，這樣一個個畫面顯示下去，如同為了查找莫個內(nèi)容，一頁頁的翻書一樣，一旦出現(xiàn)預期的瞬態(tài)信號則立即實現(xiàn)預置觸發(fā)，將捕捉到的瞬態(tài)信號波形穩(wěn)定的顯示在熒光屏上，并存入?yún)⒖疾ㄐ未鎯ζ髦小? 抹跡顯示 :抹跡顯示方式適用于觀測一長竄波形中在一定條件才會發(fā)生的瞬態(tài)信號。數(shù)字存儲示波器的顯示方式靈活多樣，具有基本顯示，抹跡顯示，卷 動顯示，放大顯示和 XY顯示等，可適應不同情況下波形觀測的需要。當按下菜單鍵時，屏幕下方顯示一排菜單，屏幕有方則顯示對應菜單的子菜單，然后按子菜單下所對應的軟鍵執(zhí)行相應的操作。測量時，示波器在測量程序控制下，根據(jù)光標的位置來完成測量，并將測量結果以數(shù)字形式 顯示在熒光屏上。一般參數(shù)的測量為自動測量，及示波器自動完成測量工作，并將測量結果以數(shù)字的形式顯示在熒光屏上，特殊值的測量使用手動光標進行測量，即光標測量。預置觸發(fā)對顯示數(shù)據(jù)的選擇帶來了很大的靈活性。 預置觸發(fā) :預置觸發(fā)即延遲觸發(fā)，是人為設置觸發(fā)點在復現(xiàn)波形上的位置，它是在進行預置之后通過微處理器的控制和計算功能來實現(xiàn)的。信號數(shù)據(jù)存儲器存放模擬信號取樣數(shù)據(jù)；參考波形存儲器存放參考波形的數(shù)據(jù)，它采用電池供電，或采用非易華北理工大學輕工學院 4 失性存儲器，故可以長期保存數(shù)據(jù)；測量數(shù)據(jù)存儲器存放測量量與計算的中間數(shù)據(jù)和計算的結果，和一般微機化儀器的隨機存儲器作用基本相同；顯示緩沖存儲器存放現(xiàn)時代波形，熒光屏上顯示的信息均有顯示緩沖存儲器提供。所以在測量單次信號時，一定要參考數(shù)字示波器的數(shù)字實時帶寬，否則會給測量帶來意想不到的誤差。廠家聲稱示波器的帶寬能達到多少兆，實際上指的是模擬帶寬，數(shù)字實時帶寬是要低于這個值的。數(shù)字示波器對重復信號采用順序采樣或隨機采樣技術所能達到的最高帶寬為示波器的數(shù)字實時帶寬，數(shù)字實時帶 寬與最高數(shù)字化頻率和波形重建技術因子 K 相關（數(shù)字實時帶寬 =最高數(shù)字化速率 /K），一般并不作為一項指標直接給出。 帶寬是示波器最重要的指標之一。 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。 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。 第 2 章 數(shù)字存儲示波器的基本原理 3 第 2 章 數(shù)字存儲示波器的基本原理 數(shù)字示波器的基本原理 數(shù)字存儲示波器的組成原理 數(shù)字示波器是數(shù)據(jù)采集， A/D 轉換，軟件編程等一系列的技術制造出來的高性能示波器。 設計的基本要求 設計的需求是利用單片機進行控制，基于 51 單片機和液晶顯 示的示波器。 設計的任務和要求 設計的主要任務 數(shù)字存儲 示波器是利用模 /數(shù)轉換器 (A/D)把被測模擬信號轉換成數(shù)字信號 ,然后存入隨機存儲器 (RAM)中 ,需要顯示的時候將 RAM 中的內(nèi)容調(diào)出 ,通過相應的數(shù) /模轉換器 (D/A)在恢復為模擬信號顯示在示波器屏幕上 ,便于人們記錄、觀察波形，而且可以將獲得的信息進一步的處理、分析。 1974 年發(fā)表的帶微處理器的示波器，預示著示波器的發(fā)展進入了一個嶄新的階段。1972 年第一臺數(shù)字示波器問世，它對示波器的發(fā)展產(chǎn)生了巨大的影響。 20 世紀 70 年代是集成化示波器階段，集成電路技 術實現(xiàn)了示波器的小型化和高性能、高準確性。