基于c8051f060單片機的數(shù)字示波器設(shè)計-展示頁
2024-11-22 03:53本頁面
【正文】 阻抗，單片機通過內(nèi)置 DAC 控制由 AD603 搭建程控增益放大電路實現(xiàn) 垂直靈敏度 1V/div、 ，加法電路在后極保證電壓值在 ADC 輸入的允許范圍內(nèi)。調(diào)理電路如圖 所示。 及觸發(fā)電路 信號調(diào)理電路的作用是將輸 入的信號調(diào)整為其后極各模塊電路的匹配輸入信號。單片機的輸出電壓為 ，再通過電阻分壓后，達到 177。 5%（負載電阻≥ 1 M?時 ），頻率誤差≤ 5%。 3 數(shù)字示波器設(shè)計 及 實現(xiàn) 硬件 部分 設(shè)計 及 實現(xiàn) 系統(tǒng)的核心是單片機，從我們的方案選擇出發(fā)，我們要選擇一片至少具有 DMA量化編碼 單片機 信號調(diào)理 人機界面 存儲器 信號輸入 采樣保持 觸發(fā)電路 SRAM 直 流 電 源 基準電路 DMA 量化編碼 單片機 信號調(diào)理 人機界面 存儲器 信號輸入 采樣保持 觸發(fā)電路 SRAM CPLD 直 流 電 源 基準電路 3 方式的單片機， C8051F060 單片機就具有這樣的功能，而且，該單片機還在片內(nèi)集成了采樣頻率 1/MSa s 的 ADC，完全符合題目要求，所以我們以 C8051F060 單片機為控制核心，架構(gòu)整個示波器電路。 圖 基于單片機控制的系統(tǒng)框圖 比較兩個方案， 采用 方案一， CPLD 因其具有處理速度快的特點，故它能夠很好的實現(xiàn)對 AD 轉(zhuǎn)化速率的控制，但是電路復(fù)雜； 采用 方案二，使用單片機的DMA 方式，數(shù)據(jù)直接進入 SRAM，對于 1/MSa s 的采樣速率， DMA 已經(jīng)足夠快，而且電路簡單。 輸入電路 取樣保持 A/D 轉(zhuǎn)換 與存儲 觸發(fā)電路 控制電路 顯示部分 圖 1 數(shù)字示波器系統(tǒng)框圖 2 圖 基于單片機和 CPLD控制的系統(tǒng)框圖 方案二：如圖 2所示。 方案一：如圖 所示。由此，我們得到了數(shù)字示波器的系統(tǒng)框圖，如圖 1 所示。 A/D轉(zhuǎn)換后的 ， 再通過顯示部分顯示出來。 題目要求 使用 1/MSa s 的 ADC對 10 ~ 10Hz MHz的周期信號進行采集，所以在本設(shè)計中采用了以上兩種采樣方法，從而滿足 采樣頻率 fs 的 要求 ， 設(shè)定一個周期采集 20 個點，所以以 50kHz 為界， 當(dāng) 要求 fs≦ 50KHz 時，采用實時采樣；當(dāng) 要求 fs≧ 50KHz 時，采用等效采樣。實時采樣通常是等時間間隔的 ,信號采樣的 最 低 采樣頻率是奈奎斯特極限頻率 fs≧fm，這里 fm 為信號的最高頻率 。最后，示波器的各種功能控制由軟件實現(xiàn)，同時 運用彩色 LCD為示波器設(shè)計了 良好的 人機界面。 1 數(shù)字示波器（ C 題） 摘要： 本示波器的設(shè)計，采用 C8051F060 單片機作為控制核心。根據(jù)題目要求，依據(jù) 實時采樣和等效采樣的 原理 ，選 用 AD603 芯片前極信號衰減電路和數(shù)控放大電路進行信號調(diào)理，采用 AD684采樣保持和單片機片內(nèi) 1/MSa s的 ADC 量化編碼完成模數(shù)轉(zhuǎn)換，同時，使用 74LS74 構(gòu)建觸發(fā)電路對信號進行采集，通過 DMA 方式緩沖處理采樣數(shù)據(jù)。 關(guān)鍵詞： C8051F060 等效采樣 1/MSa s ADC DMA 1 引言 在數(shù)字示波器技術(shù)中 ,常用的采樣方法有兩種 :實時采樣和等效采樣。等效采樣是指對多個信號周期連續(xù) 采 樣來復(fù)現(xiàn)一個信號波形 ,采樣系統(tǒng)能以擴展的方式復(fù)現(xiàn)頻率大大超過奈奎斯特極限頻率的信號波形。 數(shù)字示波器對信號的采集 就 是 A/D轉(zhuǎn)換的一個過程， 模擬信號 (A)→采樣→保持→量化→編碼→數(shù)字信號 (D)。這一過程，都由控制電路控制進行，同時觸發(fā)電路給控制電路提供采樣頻率。 2 方案設(shè)計 從 圖 1 所示的 系統(tǒng)框圖出發(fā)， 依據(jù)數(shù)字示波器的功能和技術(shù)指標 （ 見 附錄一） ，我們擬定了以下兩個系統(tǒng)方案。 系統(tǒng)控制部分由 CPLD 和單片機構(gòu)成 ，單片機控制CPLD 進行 A/D 轉(zhuǎn)換，使用 CPLD 控制 A/D 轉(zhuǎn)換的優(yōu)點在于 CPLD 具有 高速數(shù)據(jù)處理的能力， 系統(tǒng)相對復(fù)雜。與方案一相比，方案二采用 獨立單片機控制，通過單片機的 DMA 方式取代了由 CPLD 對采樣數(shù)據(jù)的存儲處理。所以，我們選擇方案二。 方波校準電路要求 能提供頻率為 100kHz 的方波校準信號，要求幅度值為177。為了簡化系統(tǒng)電路，并在滿足題目要求的前提下，我們通過單片機產(chǎn)生 100kHz 的方波基準信號。 5%的要求， 頻率誤差≤ 5%。主要有信號的衰減和 信號放大這樣一個過程 。 圖 信號調(diào)理電路電路圖 題目要求示波器的 輸入阻抗要達到 1M? ，對于示波器我們希望它具有高輸入阻抗，這樣更多的信號就可以被引入示波器，從而更為真實準確的反應(yīng)檢測信號的真實情況。電路中 74LS74 組成了頻率檢測信號，通過單片機計數(shù)器檢測計算信號頻率。觸發(fā)源選擇來 自 信號 的自身 ， 也 就是本題要求的 內(nèi)部 觸發(fā)方式。觸發(fā)的工作原理如圖 1 所示。 A/D 轉(zhuǎn)換過程中 ADC 的處理速度無法達到實時采集，采樣的大量數(shù)據(jù)需要一
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