几年来，数字仪器通常采用或结构，从信息处理技术的发展上看，以为基础的软件硬件化是其重要的发展方向，本文设计的基于的数字示波器，是由单片机和相结合的方式组成，即用单片机完机界面，系统调控，用完成数据采集，数据处理等功能。由通道输入调整，数据采集，数据处理，波形显示和操作界面等功能模块组成，系统中的数据采集及数据处理模块，采用了内制的核，使系统的工作频率基本不受外围器件影响。设计中采用了自顶向下的方法，将系统按逻辑功能划分模块，各模块使用语言进行设计，在中完成软件的设计和仿真关键词数字示波器数字采样陕西科技大学毕业论文设计说明书基于数字示波器设计摘要第章绪论研究概况与意义主要工作第二章数字示波器的工作原理工作原理框图数字示波器系统框图采样定理频率测量高频双计数器测量方法大范围双计数器测量法等精度测量法扫描速度第三章硬件电路系统组成结构放大电路程控衰减放大器电路的应用放大器介绍整形电路信号整形电路设计采样与保持电路随机采样采样与保持电路设计数据采集电路的选择随机采样展宽电路电路的保护及滤波处理第四章软件设计及仿真分频电路及产生转换器的控制信号功能单元设计陕西科技大学毕业论文设计说明书双口液晶显示及键盘模块系统软件住程序设计第五章实验结果垂直灵敏度测试水平扫描速度的测试总结参考文献基于数字示波器设计第章绪论与传统模拟示波器相比，数字示波器不仅具有可存储波形体积小功耗低，使用方便等优点，而且还具有强大的信号实时处理分析功能。在电子测量领域，数字示波器正在逐渐取代模拟示波器。但目前我国使用高性能数字存波器主要依靠国外产品，而且价格昂贵。因此研究数字示波器具有重要价值。借于此，提出了种简易数字存储示波器的设计方案，经测试，性能优良。高速数字化采集技术和技术的发展已经对传统测试仪器产生了深刻的影响。数字示波器是模拟示波器技术数字化测量技术计算机技术的综合产物，他主要以微处理器数字存储器转换器和转换器为核心，输入信号首先经转换器转换成数字信号，然后存储在中，需要时再将中的内容读出，经转换器恢复为模拟信号显示在示波器上，或者通过接口与计算机相连对存储的信号作进步处理，这样可大大改进显示特性，增强功能，便于控制和智能化。这种数字示波器中看到的波形是由采集到的数据经过重构后得到的波形，而不是加到输入端上信号的波形。本文采用基于的方式进行数据采集数据处理等功能的设计。这种设计方案在高速数据采集上具有很多优点，如体积小功耗低时钟频率高内部延时小全部控制逻辑由硬件完成等，另外编程配置灵活开发周期短利用硬件描述语言来编程，可实现程序的并行执行，这将会大大提高系统的性能，有利于在系统设计和现场运行后对系统进行修改调试升级等。编程实现测频键盘扫描显示驱动波存储控制等功能。单片机控制整个系统键盘和显示模块实现人机交互，通过面板按键可调整波形显示方式。研究概况与意义数字示波器自上个世纪七十年代诞生以来，其应用越来越广泛，已成为测试工程师必备的工具之。随着近几年来电子技术取得突破性的发展，全世界数字示波器市场进步扩大，而作为在世界经济发展中扮演重要角色的中国，飞速发展的电子产业也催生陕西科技大学毕业论文设计说明书了更庞大的数字示波器需求市常面对如此庞大的市场，世界以及中国本土示波器制造商方面增强中国市场的进军力度，另方面也紧贴市场的需求，最大程度的满足用户的实际使用需求。目前新的技术应用越来越多，测试要求也越来越高，谁能不断满足用户不断变化的测试需求，谁就能赢得市常不断满足行业应用新标准些业内主要厂商，例如微软三星或者西门子等等，他们在实现各自的远景目标过程中都会借助很多的行业新标准。在很多生产领域，数字产品离不开模拟产品的配合，各种新型应用对模拟产品提出了新要求，同时也影响着模拟产品的发展方向。以目前市场热点手机为例，其实数字算法问题早已解决，但电源待机时间。声音效果。背光等还不能满足用户的需求，而这些都属于模拟技术的范畴。现如今，数字示波器已经逐渐取代模拟示波器。目前，国内具有自主知识产权的数字示波器还非常少，高昂的价格阻碍了数字示波器在生产试验中的广泛应用。随着电子科学技术的发展，作为常用的检测工具，示波器也在不断发展着。随着数字技术的采用，示波器成为集显示测量运算分析记录等各种功能于体的智能化测量仪器。因此本文提出种基于的数字示波器的设计，实现基于数字示波器设计，编写设计程序，完成功能仿真。本课题提供了种基于的数字示波器，该数字示波器包括前端模拟信号处理模块单片机模块显示模块和键盘输入模块。这种设计方案具有很多优点，如体积小功耗低时钟频率高内部延时小全部控制逻辑由硬件完成等，另外编程配置灵活开发周期短利用硬件描述语言来编程，可实现程序的并行执行，这将会大大提高系统的性能，有利于在系统设计和现场运行后对系统进行修改调试升级等。主要工作本设计要求深入了解数字示波器的原理，实现基于数字示波器设计以及编写设计程序，完成功能仿真。具体要完成以下三点前端模拟信号处理模块单片机模块显示模块和键盘输入模块。编程实现测频键盘扫描显示驱动波形存储控制等功能基于数字示波器设计单片机控制整个系统键盘和显示模块实现人机交互，通过面板按键可调整波形显示方式。本设计要在了解数字示波器的功能以及国内外研究概况的基础上，学习相关知识，完成以和单片机为核心的硬件电路设计，以及软件编程，并得出结论。陕西科技大学毕业论文设计说明书第二章数字示波器的工作原理工作原理框图数字示波器主要由程控放大衰减电路高速采样电路存储器时钟分时电路和控制器电路构成。数字示波器系统框图如图所示，其中构成控制器，信号从探头输入，进入程控放大衰减电路进行放大衰减，再对被放大衰减的信号进行电平调整后送入高速转换器对信号进行采样，采样所得的数据存入存储器中，当存满后通知，从存储器中读出数据进行处理，将波形显示在模块上。时钟电路为高速转换器和存储器提供从之间种不同的频率信号，作为不同水平扫描时的采样时钟频率。程控衰减放大器电路输出的信号路送入高速采样，另路送入整形电路对输入信号进行整形，送入进行频率测量。程控衰减放大器电路的放大衰减倍数和时钟电路的输出频率均由控制。以被测信号的频率程控放大器的放大倍数和时钟电路的输出频率等这些数据作为频率水平扫描灵敏度和峰峰值计算显示的依据。示波器探头程控衰减放大电路液晶显示高速采样时钟分时电路按键电路数字示波器系统框图基于数字示波器设计采样定理在进行模拟数字信号的转换过程中，当采样频率大于信号中，最高频率的倍时，即，则采样之后的数字信号完整地保留了原始信号中的信息，般实际应用中保证采样频率为信号最高频率的倍采样定理又称奈奎斯特定理。在数字示波器技术中常用的采样方法有两种实时采样和等效采样。实时采样通常是等时间间隔的，它的最高采样频率是奈奎斯特极限频率等效采样吻是指对事个信号周期连续采样来复现个信号波形，采样系统能以扩展的方式复现频率大大超过奈奎斯特极限频率的信号波形等效采样主要有两种方式随机等效采样方式二顺序等效采样方式本设计用的是顺序等效采样方式。在周期信号的基础上，顺序等效采样每次采样都由触发信号来启动，每次采样时刻相对于触发信号都由个时间步进，而步进两又按照顺序依次有规律的递增，这样，每次采样点相对于触发信号的位都在按顺序改变将所有采样之全部取得后，将样本按顺序进行组合，即得到采样结果实时采样是在信号的存在周期进行采样。由采样定理，采样速率必须高于信号最高频率的倍。对周期正弦信号，个周期内至少应该有两个采样点。等效时间采样指对每个周期仅采样个点，每次采样比上次样点的位置延迟时间，经过若干个周期后就可对信号各个部分采样遍。所以我们在以下采用实时采样的方法以上采用等效采样的方法。频率测量数字频率采集过程相当简单。对低频信号来说，采用个计数器或时基就足够了。输入信号的上升沿触发时基开始计数。因为时基的频率是已知的，输入信号的频率就可以很简单的计算出来见图。陕西科技大学毕业论文设计说明书图数字信号相对于内部时基单计数器获取低频当数字信号的频率很高或是变化的，最好采用以下介绍的两种双计数器法。需要注意的是，两种方法种具有相同的硬件局限性，即所要测量的频率不能超过计数器支持的最大输入频率，但可以超过内置的时基频率。高频双计数器测量方法高频信号测量需要两个计数器。对两个计数器产生用户指定周期的脉冲列，测量时间见图远大于待测信号，但又要尽量小，以避免计数器翻转。图数字信号频率的双计数器法测量法用于测量高频信号内置信号的测量时间为内置时基的整数倍。在定的时间间隔内测量输入信号的振荡次数，而间隔时间由内置信号提供。将振荡次数除以间隔时间就能够得到输入信号的频率。基于数字示波器设计大范围双计数器测量法对于频率变化的信号来说，这双计数器方法在整个信号范围内提供更高的精度。在这种情况下输入信号被个已知量除，或称分频。内置时基在分频信号的逻辑高时的振荡次数被记下来见图。这样就能得到逻辑高电平间的时间，为振荡次数乘以内置时基的周期时间。这个值再乘以就得到分频信号的周期高低电平时间之和，它是输入信号周期的整数倍。把输入信号周期求倒数就能够得到其频率。„„„„图数字信号频率的双计数器法测量用于大范围测量这方法相当于在大范围测量后求均值来得到信号的变化频率，但这种方法还能测量比时基频率高的输入信号。等精度测量法本次采用等精度测量法，即在预定的闸门时间内，分别用计数器和计数器同时对被测信号和基准信号进行计数，设所得值为和，则被测信号的频率为。只要和足够大，系统可以满足很高的精度要求。这部分也是利用来实现。陕西科技大学毕业论文设计说明书扫描速度扫描速度是扫描仪的个重要指标，般所谓的扫描速度是指扫描仪从预览开始到图像扫描完成后，光头移动的时间