【正文】 比較明顯的。這樣升級(jí)就變得非常容易，你甚至可以把它當(dāng)成一塊開(kāi)發(fā)板用來(lái)練習(xí)編程！做一個(gè)能當(dāng)開(kāi)發(fā)板用的示波器，你還猶豫嗎？ 基于以 上兩種原因，制作數(shù)字示波器當(dāng)然是不二之選！ 本文介紹的就是我制作的一臺(tái)便攜式數(shù)字示波器（如圖 3所示）。圖 4～圖 11 為該示波器測(cè)量不同頻率信號(hào)時(shí)的實(shí)拍照片。 該示波器由 6 部分電路構(gòu)成，分別是： （衰減）電路 AD 轉(zhuǎn)換電路 存儲(chǔ)電路 4.顯示控制電路 鐘產(chǎn)生電路 ，最重要的是程控放大電路和 AD 轉(zhuǎn)換電路，因?yàn)檫@兩個(gè)電路是這個(gè)數(shù)字示波器的咽喉，程控放大電路決定了示波器的輸入帶寬和垂直分辨率， AD轉(zhuǎn)換電路決定了示波器水平分辨率，這兩個(gè)分辨率直接決定著示波器性能的優(yōu)劣。整個(gè)示波器我覺(jué)得最難的應(yīng)該是程序，也就是軟件方面。為了提高性能，這個(gè)示波器使用了兩片單片機(jī)，分別用于顯示和控制，所以程序的設(shè)計(jì)還要考慮兩個(gè)單片機(jī)之間的通信問(wèn)題，這些在文章的各章節(jié)都會(huì)有詳細(xì)的描述和解釋。 第二篇：工程師電子制作故事：數(shù)字示波器 DIY設(shè)計(jì) 工程師電子制 作故事：數(shù)字示波器 DIY 設(shè)計(jì) 2021年 03 月 19 日 16:44 來(lái)源：本站整理作者：電子大兵我要評(píng)論 (0) 隨著電子技術(shù)的發(fā)展和電路結(jié)構(gòu)的變化，對(duì)電路測(cè)量的要求也變得更高，在電子制作中會(huì)發(fā)現(xiàn)對(duì)很多參數(shù)的測(cè)量已不是一塊萬(wàn)用表所能勝任的了，比如單片機(jī)某 I/O 口的輸出波形或制作放大器測(cè)其頻率響應(yīng)等等，所以示波器自然而然地和萬(wàn)用表一樣變成了電子工程師和愛(ài)好者的必備工具。物理學(xué)理論可以證明，一端通過(guò)細(xì)繩固定的重物在作擺動(dòng)時(shí)，與中心垂線的距離滿足正弦波規(guī)律。這樣，沙漏中流出的細(xì)沙，就在紙上留下了一個(gè)正弦波痕跡，如圖 1 所示。 這種設(shè)計(jì)思想在波形記錄、顯示中被廣泛采用，比如心電圖機(jī)，就是用原地?cái)[動(dòng)的電熱針，在勻速移動(dòng)的記錄紙帶上描記出心電波形。因此，可以重復(fù)使用的 CRT 示波管被應(yīng)用到示波器的設(shè)計(jì)中。這種模擬示波器體積大、重量重、成本高、價(jià)格貴，并且不太適合用于對(duì)非周期的、單次信號(hào)的測(cè)量。用數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)對(duì)采樣得到的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行相關(guān)處理與運(yùn)算，從而獲得所需的各種信 號(hào)參數(shù)。測(cè)量開(kāi)始時(shí)，操作者可通過(guò)操作界面選定測(cè)量類(lèi)型、測(cè)量參數(shù)及測(cè)量范圍（可選自動(dòng)設(shè)置，由儀器自動(dòng)設(shè)置最佳范圍）；微處理器自動(dòng)將測(cè)量設(shè)置解釋到采樣電路，并啟動(dòng)數(shù)據(jù)采集；采集完成后，由微處理器對(duì)采樣數(shù)據(jù)按測(cè)量設(shè)置進(jìn)行處理，提取所需要的測(cè)量參數(shù)，并將結(jié)果送顯示部件。但是兩者都有其優(yōu)點(diǎn)和局限性，如圖 2 所示。由于示波管上的掃描軌跡亮度和掃描速度成反比，所以具有快速上升、下降時(shí)間的低重復(fù)速率信號(hào)就很難看到。對(duì)于顯示具有較高重復(fù)速率的重復(fù)性信號(hào)的快速上升、下降沿來(lái)說(shuō)，數(shù)字存儲(chǔ)示波器和模擬示波器的性能幾乎沒(méi)有什么區(qū)別，用兩種示波器都能很好地觀察信號(hào)波形。而使用模擬示波器時(shí)，則必須自己設(shè)置光標(biāo)、分析理解顯示的波形才能得 到測(cè)量的結(jié)果。這是因?yàn)槟M示波器的實(shí)時(shí)顯示能力使它在每時(shí)每刻都能顯示出輸入的電壓。與模擬示波器相反，數(shù)字示波器所顯示的是用采集的波形數(shù)據(jù)重建的波形，所以其波形更新率遠(yuǎn)低于模擬示波器，結(jié)果在信號(hào)發(fā)生變化和變化了的信號(hào)在屏幕上顯示出來(lái)之間就有了一定的時(shí)間延遲，這是數(shù)字示波器的重大缺點(diǎn)。 自制示波器，做模擬示波器還是數(shù)字示波器？當(dāng) 然要做就做數(shù)字的！因?yàn)樽鰯?shù)字示波器更簡(jiǎn)單，請(qǐng)往下看： CRT 示波管，隨著頻率的提高，對(duì)CRT示波管的工藝要求嚴(yán)格，成本增加，存在技術(shù)瓶頸。而數(shù)字示波器只需要與帶寬相適應(yīng)的高速 A/D 轉(zhuǎn)換器，其他存儲(chǔ)器和 D/A 轉(zhuǎn)換器以及顯示器都是較低速的部件，顯示器可用 LCD 顯示模塊，在電子市場(chǎng)很容易買(mǎi)到，價(jià)格也不貴 而且應(yīng)用簡(jiǎn)單，只需考慮與微處理器的接口，體積小且功耗遠(yuǎn)小于 CRT 示波管。 ，做好之后很難進(jìn)行功能升級(jí)，而數(shù)字示波器不同，在保證基本硬件后它的控制以及其他功能的實(shí)現(xiàn)都是由軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)的。 由于采用 320 240分辨率的顯示器，所以顯示波形非常細(xì)致。 5Hz 的信號(hào)用一般的模擬示波器測(cè)量，只能看到一個(gè)亮點(diǎn)在屏幕上游動(dòng)，根本看不出完整的波形，而我做的這個(gè)示波器可以顯示出完整的波形，在測(cè)量低頻率信號(hào)時(shí)這是一個(gè)很大的優(yōu)勢(shì)。這兩部分電路將被測(cè)信號(hào)轉(zhuǎn)換成后面的處理電路所需的數(shù)據(jù)信號(hào)，慶幸的是這幾部分電路都可用高性能的集成電路加少量外圍器件構(gòu)成，電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，調(diào)試也很簡(jiǎn)單。 軟件承擔(dān)著該示波器的所有數(shù)據(jù)處理和控制任務(wù)，包括 AD 采樣控制、水平掃速控制、垂直靈敏度控制、顯示處理、峰峰值測(cè)量、頻率測(cè)量等任務(wù)。 通過(guò)這個(gè)示波器的制作，你將會(huì)了解很多東西，比如如何用運(yùn)算放大器設(shè)計(jì)組合放大電路、高速 AD 轉(zhuǎn)換器的應(yīng)用、 FIFO 存儲(chǔ)器的應(yīng)用、 AVR單片機(jī) SPI總線接口協(xié)議以及高分辨率點(diǎn)陣液晶顯示器的驅(qū)動(dòng)等內(nèi)容，這些內(nèi)容對(duì)于別 的電子設(shè)計(jì)也是非常有用的。這類(lèi)示波器通常具有程控和遙控能力，通過(guò) GPIB 接口還可將數(shù)據(jù)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)等外部設(shè)備進(jìn)行分析處理。在存儲(chǔ)階段，首先對(duì)被測(cè)模擬信號(hào)進(jìn)行采樣和量化，經(jīng) 2A/D 轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)后，依次存入 RAM 中，當(dāng)采樣頻率足夠高時(shí)，就可以實(shí)現(xiàn)信號(hào)的不失真存儲(chǔ)。 普通模擬示波器 CRT 上的 P31 熒光物質(zhì)的余輝時(shí)間小于 1ms。只要有信號(hào)照射熒光物質(zhì)， CRT 就將不斷顯示信號(hào)波形。 那么，如果信號(hào)在一秒鐘內(nèi)只有幾次，或者信號(hào)的周期僅為數(shù)秒，甚至信號(hào)只猝發(fā)一次，那又將會(huì)怎么樣呢？在這種情況 下，使用我們上面介紹過(guò)的模擬示波器幾乎乃至于完全不能觀察到這些信號(hào)。當(dāng)信號(hào)進(jìn)入數(shù)字存儲(chǔ)示波器，或稱(chēng) DSO 以后，在信號(hào)到達(dá) CRT 的偏轉(zhuǎn)電路之前（圖 1），示波器將按一定的時(shí)間間隔對(duì)信號(hào)電壓進(jìn)行采樣。這個(gè)過(guò)程稱(chēng)為數(shù)字化。對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行采樣的速率稱(chēng)為采樣速率。對(duì)于一般使用情況來(lái)說(shuō)，采樣速率的范圍從每秒 20 兆次（ 20MS/s）到 200MS/s。所以，在 DSO 中的輸入信號(hào)接頭和示波器 CRT 之間的電路不只是僅有模擬電路。 二、設(shè)計(jì)方案與電路實(shí)現(xiàn) 數(shù)字存儲(chǔ)示波器與模擬示波器不同在于信號(hào)進(jìn)入示波器后立刻通過(guò)高速 A/D 轉(zhuǎn)換器將模擬信號(hào)前端快速采樣，存儲(chǔ)其數(shù)字化信號(hào)。還可存儲(chǔ)信號(hào)，因而，數(shù)字存儲(chǔ)示波器可以存儲(chǔ)和調(diào)用顯示特定時(shí)刻信號(hào)。 ①內(nèi)含 S/H； ②為半閃爍結(jié)構(gòu)（ flash)，兩個(gè) 4bit 并行 A/D 組合為 8bit，轉(zhuǎn)換速率 20Ms/s；③輸入信號(hào) +（ 0– 2） V；④基準(zhǔn)電壓 +2V 等等 TLC5510 內(nèi)部電路結(jié)構(gòu) 4 quartus軟件，編寫(xiě) .v 文件（ 1）頂層模塊 moduleres