模拟示波器数字化存储功能的设计
简易数字存储示波器设计
简易数字存储示波器设计摘要本文介绍了一种简易的数字存储示波器的设计。
示波器是一种广泛使用的电子测试仪器，用于显示电压随时间变化的波形。
数字存储示波器通过将波形样本存储在内存中，然后再进行显示，具有更高的分辨率和更多的功能。
本设计基于嵌入式系统，并通过一块液晶显示屏显示波形。
引言示波器是电子工程师和电子爱好者常用的测试设备之一。
然而，传统的示波器通常比较昂贵，且功能复杂。
为了满足一些简单的测试需求，我们设计了一款简易的数字存储示波器。
数字存储示波器具有存储和显示波形的功能，并且可以通过嵌入式系统实现。
本设计的核心部分是使用嵌入式开发板、模数转换器和液晶显示屏构建的简易数字存储示波器。
设计方案硬件设计嵌入式开发板本设计使用一块嵌入式开发板作为主要的处理器和控制单元。
开发板上应具备足够的计算能力和接口，以支持模数转换器、存储器和显示屏的连接。
模数转换器模数转换器（ADC）负责将输入的模拟信号转换为数字信号。
常见的ADC芯片有多种型号可选，选择合适的芯片以满足高精度和合适的采样率要求。
存储器用于存储模拟信号的样本数据。
根据要求，可以选择适当的存储器类型，如SRAM或SD卡。
显示屏显示屏用于显示存储器中的波形样本。
一块液晶显示屏是一个常见的选择，因为它可以提供高清晰度的图像和良好的视觉效果。
软件设计数据采集软件的第一步是通过ADC采集模拟信号，并将其转换为数字信号。
通过选择适当的采样率和转换精度，可以确保捕捉到所需的信号信息。
数据存储采集到的模拟信号样本将存储在嵌入式开发板的存储器中。
可以根据需要选择适当的存储器类型，以满足手头的需求。
从存储器中读取波形样本，然后将其显示在液晶显示屏上。
通过适当的算法和图形库，可以实现波形的平滑显示和良好的视觉效果。
操作流程本设计的操作流程如下：1.将待测试的电路连接到示波器的输入端口。
2.启动示波器，并设置合适的采样率和采样时间。
3.通过液晶显示屏查看波形样本。
4.根据需要对波形进行测量或分析。
数字存储示波器实验报告
数字存储示波器实验报告实验目的：1. 学习数字存储示波器的基本原理和使用方法。
2. 掌握数字存储示波器测量和显示波形的方法。
3. 理解数字存储示波器与模拟示波器的区别。
实验原理：数字存储示波器可以将模拟信号转换为数字信号，并通过数字方式存储和显示波形。
数字存储示波器使用的是采样信号方式，即每隔一段时间采集一次波形信号，将其转换成数字信号后保存在存储器中。
用户可以通过控制数字存储示波器的触发条件，来实现对特定波形的捕获和显示。
数字存储示波器与模拟示波器相比，具有很多优点。
例如，数字存储示波器可以使用自动测量功能，快速测量各种参数（如频率、周期、峰值等），并提供精确的数值结果。
数字存储示波器还可以捕获稀疏信号和故障信号，以及存储和重放波形，方便分析和调试。
实验步骤:1.将数字存储示波器接通电源，并将信号源与示波器连接。
调整信号源输出电压，并选择示波器的输入通道和延时/触发模式。
2.触发示波器并捕获波形。
通过控制示波器的触发条件和触发电平，调整示波器的采样时间和位置，以捕获特定波形的全部信息。
在捕获到波形后，用户可以对其进行保存和重放，也可以对波形进行缩放和移动，以便于更好地观察和分析。
3.测量波形的主要参数。
示波器可以通过内置的自动测量功能，对波形的主要参数（如峰-峰值、频率、周期、占空比等）进行快速测量。
用户还可以手动测量波形的特定参数，获得更加准确和具体的结果。
实验结果:通过本次实验，我们学会了数字存储示波器的基本原理和使用方法，并掌握了数字存储示波器测量和显示波形的方法。
我们还理解了数字存储示波器与模拟示波器的区别，并比较了它们的优缺点。
同时，通过实验数据的处理和分析，我们得到了电路波形的主要参数，并可以据此对电路性能进行分析和优化。
这对我们日后的电路设计和调试都非常有帮助。
简易数字存储示波器设计
简易数字存储示波器设计数字存储示波器是一款用于测量电信号的仪器，它可以将收集到的信号进行数字化处理，并将结果显示在屏幕上。
本文将介绍一个简易的数字存储示波器的设计。
1. 设计目标设计一个简易的数字存储示波器，使其能够接收并显示电信号的波形，并具备一定的存储功能。
该示波器需要具备以下功能：能够调节触发电平、可以调节扫描速度、能够通过按钮进行保存和回放存储的波形。
设计需要保证简易、易于操作、能够满足基本的测量需求。
2. 硬件设计（1）电路板设计：设计一个电路板用于信号的采集和存储。
该电路板包括模拟前端电路用于信号的采集，数字转换电路将模拟信号转换为数字信号，以及存储器用于存储采集到的数据。
（2）显示屏和按键：电路板上需要配备一个液晶显示屏，用于显示采集到的波形图像。
同时，设计按键用于调节触发电平、扫描速度以及保存和回放。
3. 软件设计（1）数据采集：通过模拟前端电路采集信号，并使用数字转换电路将模拟信号转换为数字信号。
采用适当的采样率，将数据进行采样，并存储到存储器中。
（2）数据显示：通过显示屏将存储器中的数据显示为波形图像。
根据采样率和扫描速度，将存储器中的数字信号转换为波形，并在屏幕上显示。
（3）触发控制：通过按键调节触发电平，设置触发条件，使得波形显示能够达到最佳效果。
设计合适的触发电路用于触发信号。
（4）数据存储和回放：设计按键和存储器用于保存和回放采集到的波形。
按下保存键后，将当前的波形数据保存到存储器中，按下回放键后，将存储器中的波形数据重新显示在屏幕上。
4. 使用方法使用该简易数字存储示波器，首先将信号源连接到示波器的输入端，然后通过按键进行触发电平的调节和扫描速度的设置。
在适当的触发条件下，示波器将开始采集并显示信号的波形。
当波形满足要求后，可以通过按键将波形数据保存到存储器中。
保存后的波形可以通过按键进行回放，重新显示在屏幕上。
5. 总结通过以上的设计和实现，可以得到一个简易的数字存储示波器。
数字存储示波器 实验报告
数字存储示波器实验报告数字存储示波器实验报告引言：示波器是电子工程师和科学家们在实验室中经常使用的一种仪器，用于观察和测量电信号的波形。
传统的示波器采用模拟技术，但随着数字技术的发展，数字存储示波器逐渐取代了传统示波器的地位。
本实验报告将介绍数字存储示波器的原理、特点以及在实验中的应用。
一、数字存储示波器的原理数字存储示波器是通过将输入信号转换为数字信号进行处理和存储，然后再将数字信号转换为模拟信号输出，从而实现对波形的观察和测量。
其基本原理如下：1. 采样：数字存储示波器通过采样电路对输入信号进行采样，将连续的模拟信号转换为离散的数字信号。
采样频率越高，采样精度越高，可以更准确地还原原始信号的波形。
2. 数字化：采样后的信号经过模数转换器（ADC）转换为数字信号。
模数转换器将每个采样点的电压值转换为相应的数字代码，以便后续的数字处理和存储。
3. 存储：数字存储示波器使用内部存储器或外部存储介质（如硬盘、闪存等）对采样后的数字信号进行存储。
存储器的容量决定了示波器可以存储的波形长度。
4. 数字处理：存储的数字信号可以进行多种数字信号处理操作，例如平均、峰值检测、FFT变换等。
这些处理操作可以提取出信号的特征，帮助工程师进行更深入的分析和测量。
5. 数字到模拟转换：经过数字处理后，数字信号再通过数模转换器（DAC）转换为模拟信号，输出到示波器的显示屏上。
通过示波器的控制面板，用户可以观察和测量信号的波形、幅值、频率等参数。
二、数字存储示波器的特点与传统示波器相比，数字存储示波器具有以下特点：1. 高精度：数字存储示波器采用数字信号处理，可以实现更高的采样精度和分辨率，对细微的信号变化更敏感。
2. 大容量存储：数字存储示波器内置存储器容量较大，可以存储更长时间的波形数据。
这对于长时间的信号观察和分析非常有用。
3. 方便回放：数字存储示波器可以将存储的波形数据进行回放，以便工程师反复观察和分析。
这对于捕捉瞬态信号、故障诊断等应用非常重要。
简易数字存储示波器设计
3. 部分电路设计及模拟
* 有关解释 程控开关Sn 必须是模拟开关，选择集成开关MAX4501； 增益调节电阻Rnn ，模拟开关的内阻计人其中； 补偿电容 改善通道频响特性
3. 部分电路设计及模拟
3）低通滤波器 * 作用：抗混迭
采样信号的频谱混迭现象及改善方法
* 抗混迭滤波器电路
3. 部分电路设计及模拟
态
校满度
信
号
程控增益和扫描速度
开始写数据 动
停止写数据
态 数据处理
信
启动显示 号
扩展显示
锁存显示
双踪显示
单次触发
用途 输入短路 输入端接0.8V 分别接通增益和选择时钟 RAMa和RAMb地址为 00H RAMa和RAMb地址为 FFH 或1FFH
将零点偏移、满度校准以及光迹分离量计入采集数 据
从RAM读数据至D/A
采用实时采样方式
2. 方案讨论
2.2 控制器的选择
* 对控制器的要求
采集速率： 高达1000kHz(1 μ s)， 低至 20ms； （决定于扫描速度）
样点恢复速率：10kHz； 程控增益： 1V/div，0.1V/div，0.01V/div 双踪、扩展… * 三种方案
(1) VLSI 例如 CPLD (2) MUC (3) MUC+CPLD
① 显示器是其外设； ② 与CPLD 的连接是P0、P1口； ③ 键盘中断优线于触发中断； ④ 输出信号恢复和产生扫描电压的数据； ⑤ 单片机的有关设定
P1口，表6.4 内RAM的设定，表6.5 前向通道的控制信号，表6.6 补充说明： 扫描速度为0.2s/div时，每采样一点就显示一次，否则要产生 闪烁现象。
4) 控制器的软件设计 (根据DSO的工作过程编写)
文献综述数字存储示波器的设计
毕业设计文献综述院（系）计算机科学与信息工程学院专业年级 2007级电子信息工程1班学生姓名吕宽学号 2007132104 指导教师陈明杰日期2011年6月1日数字存储示波器的设计吕宽(重庆工商大学计算机科学与信息工程学院电子信息工程2007级1班)摘要随着科学技术的发展，作为常用的检测工具，示波器的面貌也焕然一新。
由于数字技术的采用，示波器成为集显示、测量、运算、分析、记录等各种功能于一体的智能化测量仪器。
数字存储示波器(DSO)将取代模拟示波器。
目前，国内具有自主知识产权的数字存储示波器产品还非常少，高昂的价格阻碍了数字存储示波器在生产和试验中广泛的应用。
在研究剖析数字存储示波器产品工作原理的基础上，本文利用NIOS II设计示波器，并详细论述了其设计和实现过程。
关键词数字存储示波器 NIOS IIABSTRACT With the development of science and technology, the oscilloscopes, as common instruments, have made great progress. With digital technology, the oscilloscopes have become a kind of intelligent instrument with functions: waveform display, parameter measure,detecting,analyze, storage, and so on. The Digital Storage Oscilloscope (DSO) will replace Analog Oscilloscope. At present, domestic DSO product's type, which has our own independent property right, is too few. The DSO is hindered to apply wildly in our production and test by high price. On the basis of the analysis of DSO's fundamental principle, the design and implementation of a kind of portable digital storage oscilloscope system was discussed in detailed in the dissertation.KEY WORDS DSO NIOS II目录1、绪论 (5)1 .1、示波器简介 (5)1.2课题背景及主要工作 (6)2、硬件设计 (8)3、软件设计 (9)4、现阶段国内外发展情况 (10)5. 数字存储示波器的将来 (11)6. 结语 (12)参考文献： (13)1、绪论1 .1、示波器简介人类在认识自然和改造自然的过程中，必定要进行测量活动。
基于单片机的数字存储式示波器设计与实现
基于单片机的数字存储式示波器设计与实现摘要本文介绍了基于单片机的数字存储式示波器的设计与实现。
数字存储式示波器是一种用于观察电信号波形的测量仪器，具有易于操作、灵敏度高以及方便存储和分析数据等特点。
文章首先介绍了数字存储式示波器的工作原理和基本组成部分，然后详细描述了单片机的选择和其在示波器中的应用。
接着，给出了数字存储式示波器的电路设计和PCB布局设计，并介绍了常见的示波器控制算法的实现方法。
最后，通过实际测试和验证，验证了数字存储式示波器的性能和准确度。
引言数字存储式示波器是一种用于测量和观察电信号波形的仪器，它通过将模拟信号转换为数字信号，并存储在存储器中进行处理和显示。
相比于模拟示波器，数字存储式示波器具有许多优势，如灵敏度高、易于操作以及能够方便存储和分析数据等。
本文将介绍基于单片机的数字存储式示波器的设计与实现。
首先，我们将详细介绍数字存储式示波器的工作原理和基本组成部分。
接着，我们将选择适合示波器设计的单片机并介绍其在示波器中的应用。
然后，我们将给出数字存储式示波器的电路设计和PCB布局设计，并介绍常见的示波器控制算法的实现方法。
最后，我们将通过实际测试和验证，验证数字存储式示波器的性能和准确度。
数字存储式示波器的工作原理和基本组成部分数字存储式示波器主要由以下几部分组成：模拟前端、A/D转换、存储器、信号处理和显示等。
•模拟前端：模拟前端用于对输入的模拟信号进行条件处理和放大，保证信号能够适合于A/D转换。
•A/D转换：A/D转换将模拟信号转换为数字信号，该数字信号将被存储在存储器中进行后续的处理和显示。
•存储器：存储器用于存储A/D转换后的数字信号，存储的容量决定了可存储的波形数据长度。
•信号处理：信号处理主要包括波形处理、触发处理和数据分析等。
波形处理用于对存储的数字信号进行加权平均和去噪处理，以提高显示效果；触发处理用于选择合适的触发条件，确保波形的稳定显示；数据分析用于对存储的波形数据进行进一步的分析和处理。
示波器的使用和数据保存
1.示波器的参数" Number of axes" 项用于设定示波器的Y轴数量，即示波器的输入信号端口的个数，其预设值为"1" ，也就是说该示波器可以用来观察一路信号，将其设为"2" ，则可以同时观察两路信号，并且示波器的图标也自动变为有两个输入端口，依次类推，这样一个示波器可以同时观察多路信号。
"Time range" (时间范围) ，用于设定示波器时间轴的最大值，这一般可以选自动(auto) ，这样X 轴就自动以系统仿真参数设置中的起始和终止时间作为示披器的时间显示范围。
第三项用于选择标签的贴放位置。
第四项用于选择数据取样方式，其中Decimation 方式是当右边栏设为"3" 时，则每3 个数据取一个，设为"5" 时，则是5 中取1 ，设的数字越大显示的波形就越粗糙，但是数据存储的空间可以减少。
一般该项保持预置值"1" ，这样输入的数据都显示，画出的波形较光滑漂亮。
如果取样方式选Sample time 采样方式，则其右栏里输入的是采样的时间间隔，这时将按采样间隔提取数据显示。
该页中还有一项"Floating scope" 选择，如果在它左方的小框中点击选中，则该示波器成为浮动的示波器，即没有输入接口，但可以接收其他模块发送来的数据。
示波器设置的第二页是数据页，这里有两项选择。
第一项是数据点数，预置值是5000 ，即可以显示5000个数据，若超过5000 个数据，则删掉前面的保留后面的。
也可以不选该项，这样所有数据都显示，在计算量大时对内存的要求高一些。
如果选中了数据页的第二项"Save data to workspace" ，即将数据放到工作间去，则仿真的结果可以保存起来，并可以用MA TLAB 的绘图命令来处理，也可以用其他绘图软件画出更漂亮的图形。
数字存储示波器与模拟示波器的区别
数字存储示波器与模拟示波器的区别示波器是一种非常重要的电子测试仪器，用于观测电子信号的波形和特性。
根据信号的处理方式，示波器可以分为模拟示波器和数字存储示波器两种类型。
本文将会分别介绍数字存储示波器和模拟示波器的区别，以及它们的优缺点。
模拟示波器模拟示波器使用模拟电路处理和观测电信号。
根据工作方式的不同，模拟示波器主要可以分为两种类型：阴极射线示波器（CRT示波器）和存储示波器。
对于CRT示波器，它的电子束可以从左至右扫描，而垂直方向则根据输入信号电压的大小移动。
这样，我们就可以在屏幕上看到电信号的波形。
存储示波器则可以在信号已经被显示的情况下保存这个波形。
模拟示波器最大的优点就是对于信号的显示非常流畅，而且能输出非常高的波形质量。
数字存储示波器数字存储示波器（DSO）使用数字处理技术来观测和处理电信号。
数字存储示波器对于信号的观测和处理不是依靠模拟电路，而是使用A/D转换器将信号转换成数字信号。
然后，这些数字信号会存储在内存中，并通过数字信号处理技术进一步处理。
最后，通过显示器输出数字信号重新转换为模拟电信号，从而显示电信号的波形。
数字存储示波器的主要特点是信号处理精度高，能够高速采集和处理多通道信号，功能强大，便于自动化测试等特性。
区别数字存储示波器和模拟示波器的最大区别就是处理方式不同。
模拟示波器使用模拟电路来处理和观测电信号，而数字存储示波器则使用数字处理技术。
具体来讲，数字存储示波器拥有更高的采样率和分辨率，所以处理精度更高。
数字存储示波器可以采集和处理多通道信号，能够同时显示多路信号，并且支持自动化测试。
数字存储示波器还可以在存储数据之后对信号进行后续处理，比如说FFT分析、傅里叶变换等数学处理。
模拟示波器虽然处理精度低于数字存储示波器，但是由于使用模拟电路，对于信号的显示比较流畅，而且体积小、功耗低。
模拟示波器在信号频率比较低的情况下，能够很好地处理信号，并且价格比数字存储示波器更便宜。
基于DSP的虚拟示波器设计
基于DSP的虚拟示波器设计.docx本文档旨在介绍基于DSP的虚拟示波器设计的主要内容和目的。
简要介绍数字信号处理（DSP）技术的基本原理和应用。
数字信号处理（DSP）技术是一种处理离散（数字）信号的技术。
它基于数学算法和专用硬件（数字信号处理器）的结合，可以对信号进行采样、滤波、变换和重构等操作，以实现信号的处理、分析和合成。
DSP技术在各个领域有广泛的应用。
在通信领域，DSP被用于调制解调、信号编解码、误码纠正等。
在音频和视频处理领域，DSP技术可以实现音频/视频信号的压缩、解压、均衡和增强等功能。
此外，在雷达、生物医学信号处理、图像处理等领域，DSP也起到了重要作用。
通过使用数字信号处理技术，可以实现高精度、高速度、低成本和灵活性等优势。
在虚拟示波器的设计中，DSP技术可以用于信号的采集、滤波、显示和分析等功能。
通过数字化的方式，可以使示波器的功能更加强大，同时还可以实现数据的存储和后续处理。
综上所述，DSP技术作为数字信号处理的重要分支，在虚拟示波器设计中发挥着重要作用。
深入理解DSP技术的基本原理和应用，可以为设计出高效、可靠的虚拟示波器提供指导。
虚拟示波器是一种通过数字信号处理技术模拟传统示波器功能的设备。
它的工作原理主要涉及三个方面：采样、数字信号处理和波形显示。
采样虚拟示波器的第一步是对待测信号进行采样。
采样是指将连续信号转换为离散的数据点。
通过将信号在时间上进行离散化，可以使得信号能够在计算机中进行处理和存储。
虚拟示波器通常使用模数转换器（ADC）来进行采样。
ADC 将连续的模拟信号转换为离散的数字信号，其采样频率决定了示波器对信号的分辨能力。
数字信号处理采样后的信号被输入到数字信号处理器（DSP）中进行处理。
DSP是虚拟示波器的核心组件，它可以对信号进行滤波、增益、频谱分析等操作。
在数字信号处理过程中，虚拟示波器还可以对信号进行数学运算，例如加法、减法和乘法。
这些运算使得用户能够对信号进行更多的处理和分析。
21、数字存储示波器的设计
二十一、数字存储示波器的设计（2人）设计说明：当用示波器观察非周期性信号或频率很低的周期性信号时，时常出现波形闪烁，很难观察到清晰稳定的波形。
而数字存储示波器是将这类超低频、非周期性的或单次信号用存储器记录下来，然后用适当的频率将存储信号按顺序读出来，重复送到普通示波器上进行显示，可以得到稳定的波形。
数字存储示波器框图由于被测模拟信号不便存储，因此，可以按一定的采样频率对被测信号进行采样，经ADC转换成数字信号后按一定的顺序存储到ARM中。
当需要观察时，再按一定的频率把存放在ARM中的信号读出来，经DAC转换、低通滤波器后送到普通示波器进行显示。
因此设计电路必须具有采样、显示两种工作状态，上电启动后进入显示状态。
当需要采样时按动按扭P，系统才进入采样状态。
采样结束后系统能自动回到显示状态。
在显示状态下：ADC禁止、RAM工作在“读”状态、“读”开关（S1：单刀多掷）适当选择1~100KHz 的频率不断改变RAM地址、取出RAM中的数据到DAC，从而实现显示功能。
在采样状态下：ADC启动、RAM工作在“写”状态、“写”开关（S2：单刀多掷）适当选择适当的采样频率不断改变RAM地址、把每次采样的数据按顺序存入与地址对应的RAM单元中，直到存满2K容量为止。
采样结束，系统自动返回显示状态。
设计要求：1、基本部分（1）被测信号的幅值范围为0~5V，频率范围为1~500KHz。
（2）信号的存储容量为2K×8位。
（3）采样频率要求在1~100KHz范围内可调。
（4）显示存储信号时，其输出频率要求在1~10KHz范围内可调。
2、发挥部分（无）其它说明：二人完成基本部分(1)~(4)难度系数均为1.2。
数字存储示波器的设计
数字存储示波器的设计一．设计目的掌握虚拟仪器整体设计方法，熟悉数据采集和IVI仪器驱动器，掌握仪器控制，设计大型基于虚拟仪器软硬件系统的数字存储示波器。
三．设计内容设计一大型基于虚拟仪器软硬件系统的数字存储示波器，能从外界采集数据并在PC 机上显示，并能对波形进行频谱分析和存储。
熟悉DSO-2902综合虚拟仪器的使用。
示波器是显示、观察和测量电信号的典型装置。
它能观察电信号的动态过程和测量电信号的各种参数，例如交流电的周期、幅度、频率及相位等；在测试脉冲信号时，响应非常迅速，而且波形清晰可辨。
另外当非电信号转变为电信号时，示波器也可用来测量温度、压力、热等非电工程和物理量，用途非常广泛。
示波器的种类很多，按用途和特点可分为以下几种：1．通用示波器它是采用单束示波管的宽带示波器。
2．多踪示波器它能同时显示两个以上的波形，并对其进行定性、定量地比较和观测，而且每个波形是由单独的电子束产生的。
3．取样示波器它采用取样技术，把高频信号模拟成低频信号，再用通用示波器的原理显示其波形。
4．数字示波器它不但具有通用示波器的功能，而且还具有对信号波形进行存储、提取和运算的功能。
数字示波器由衰减器、垂直放大器、模数转换器、触发器、通道存储器、微处理器、显示屏等部分组成。
衰减器能调整输入波形的刻度，设置输入耦合和示波器的输入衰减；垂直放大器提供输入波形的其他刻度调整，把波形送入模数转换器和触发器；模数转换器对输入波形进行采样，并把它转换成样本点；示波器把样本点保存在通道存储器中，以进一步的处理；微处理器从通道存储器得到样本点，并在显示屏上绘制样本点之前进行所选择的任何后处理。
5．虚拟式示波器虚拟示波器是在数字示波器的理论基础上发展起来的，也是最早、最成功的虚拟仪器产品之一。
借助计算机平台的运算处理功能和Windows等操作系统的图形用户界面(GUI)，虚拟示波器能够实现大量存储、方便输出、实时捕捉和智能化的显示交互、比较测量、自动测量，以及对数据进行不同的处理，包括FFT、时频分析等功能，且其采样频率由数据采集卡决定，范围一般为0—100MHz。
数字存储示波器实验报告
数字存储示波器实验报告数字存储示波器实验报告引言：示波器是电子工程师和科学家在测量和分析电信号时不可或缺的工具。
传统的示波器使用模拟技术，但随着技术的发展，数字存储示波器逐渐取代了传统示波器的地位。
数字存储示波器通过将信号转换为数字形式进行处理和存储，具有更高的精确度和更多的功能。
本实验旨在探究数字存储示波器的原理和应用。
一、实验目的本实验旨在：1.了解数字存储示波器的原理和工作方式；2.掌握数字存储示波器的基本操作方法；3.熟悉数字存储示波器的应用场景。
二、实验原理数字存储示波器是通过将输入信号转换为数字形式进行处理和存储的。
它由输入部分、采样部分、数字处理部分和显示部分组成。
1.输入部分输入部分负责接收待测信号，并将其转换为电压形式。
通常使用探头将待测信号与示波器连接，探头会将信号转换为与示波器输入电路兼容的电压信号。
2.采样部分采样部分负责对输入信号进行采样。
数字存储示波器通过采样率来确定每秒采样的次数。
采样率越高，示波器对信号的还原能力越好。
3.数字处理部分数字处理部分负责将模拟信号转换为数字信号，并进行处理和存储。
它包括模数转换器（ADC）和数字信号处理器（DSP）。
ADC将模拟信号转换为数字信号，DSP对数字信号进行处理和存储。
4.显示部分显示部分负责将处理后的数字信号转换为可视化的波形图。
数字存储示波器通常使用液晶显示屏或计算机显示屏来显示波形图。
三、实验步骤1.连接示波器和待测信号：将示波器的探头连接到待测信号源上，确保连接正确且稳定。
2.设置示波器参数：打开示波器，并根据需要设置采样率、时间基准、触发模式等参数。
这些参数将影响示波器对信号的采样和显示。
3.观察波形图：示波器将采样和处理后的信号转换为波形图显示在屏幕上。
通过观察波形图，可以分析信号的频率、振幅、相位等特征。
4.测量信号参数：示波器可以提供多种测量功能，如测量频率、周期、峰峰值、有效值等。
根据需要选择相应的测量功能，并进行测量。
基于LabVIEW虚拟数字存储示波器设计
基于LabVIEW虚拟数字存储示波器设计张伟军（学号：002004101751）虚拟示波器相比传统示波器具有价格低廉、功能丰富、可编程性以及显示直观等众多优势。
本设计不仅仅具有示波器基本功能，更依据LabVIEW语言的特点丰富了数字滤波、信号保存以及回显等功能。
不仅具有了价格低廉、界面美观等特点，而且具有传统示波器中比较高端的存储、回显以及数字滤波等功能，更可以根据需要随时灵活修改程序，增加功能以满足更个性化的要求。
一、具备功能★实时显示：通过采集卡采集信号并能对输入信号实时显示在PC机终端上。
★数字滤波：采用数字IIR滤波器对信号进行滤波处理并实时显示，同时可以任意设置滤波器的最佳逼近函数类型、滤波器类型、阶次、上下截止频率等参数。
★截波显示：即可满足波形的瞬态显示，同时也可以将瞬态波形进行保存。
★波形存储：可随时将原始信号或处理后信号以LabVIEW特有的LVM文件格式存储在本地硬盘上，便于日后分析或处理。
其中瞬态信号在截波后以BMP图片格式存储在本地硬盘上供日后查看以及分析。
★波形回显：随时将存储的LVM格式波形文件重新读取然后显示在PC机端。
★频谱分析：对滤波后信号分别进行幅频相应分析以及相频响应分析并同时采取波形与表格方式实时显示。
二、基本原理硬件上利用采集卡采集信号，软件上利用NI提供的DAQmx READ采集信号，然后通过Waveform Graphs进行实时显示。
这就实现了一个最基本的示波器，信号显示后又利用Write To Measurement File将波形保存为LVM文件。
这就实现了基本的“存储”功能，反之通过Read To Measurement File可以将LVM读取显示，从而完成“回显”功能。
由于在硬件上是以PC机以及采集卡为基础的，所以本示波器在采样极限速率，带宽，分辨力等参数上受到限制。
而程序响应时间上则依赖于PC的配置以及程序的执行效率。
三、主要的函数DAQmx Read、Digital IIR Filter、Waveform Graphs、Write To Measurement File、Read To Measurement File等主要函数四、前面板介绍1、完整界面（截图）左边为设置滤波器，左下为IIR滤波器的部分参数设置，正中为显示区域，最上面为各种显示界面的切换按钮，下方为滤波器的相关信息显示以及通道选择和时间、幅度轴控制，右边自上而下分别为采样模式选择、采样速率以及采样点数的设置、STOP按钮以及文件保存选择按钮。
基于单片机的数字存储式示波器设计与实现
基于单片机的数字存储式示波器设计与实现引言示波器是电子工程师在电路设计和故障排除过程中必不可少的工具之一。
传统的示波器通常是使用模拟技术实现的，但随着数字技术的发展，数字存储式示波器逐渐取代了模拟示波器的地位。
本文将介绍一种基于单片机的数字存储式示波器的设计与实现方法。
设计方案硬件设计基于单片机的数字存储式示波器的硬件设计包括信号采集模块、数字化模块和存储模块。
信号采集模块信号采集模块用于将待测信号转化为电压信号，并进行放大和滤波处理。
常用的信号采集电路包括电阻分压、电容耦合和电流放大器等。
在设计中，我们需要根据待测信号的频率范围和幅值范围选择合适的信号采集电路。
数字化模块数字化模块将采集到的模拟信号转化为数字信号，通常使用模数转换器（ADC）实现。
ADC可以将连续的模拟信号转换为离散的数字信号，其分辨率决定了示波器的精度。
我们可以根据需要选择适当的ADC芯片，常见的有12位和16位的ADC。
存储模块存储模块用于存储数字化后的信号数据，以供后续处理和显示。
常见的存储介质有RAM和Flash，我们可以根据需要选择合适容量的存储芯片。
此外，还需要设计合适的存储控制电路，以实现对存储数据的读写操作。
软件设计基于单片机的数字存储式示波器的软件设计主要包括信号采集、数据存储和显示。
信号采集在信号采集阶段，首先需要对采样率进行设置。
采样率决定了示波器能够精确地表示待测信号的频率。
我们可以通过设置ADC的采样速率来实现对采样率的控制。
然后，需要给ADC提供时钟信号，并设置采样模式。
常见的采样模式有单次采样和连续采样两种。
在单次采样模式下，示波器只进行一次采样并存储数据；而在连续采样模式下，示波器会不间断地进行采样，直到停止命令被发送。
数据存储在数据存储阶段，需要将采样到的数据存储到存储芯片中。
存储数据的方式有多种，可以选择将数据逐个存储到存储芯片的不同地址上，也可以选择使用循环缓冲区方式。
显示在显示阶段，可以选择使用LCD显示屏或者串口传输方式将存储的数据显示出来。
数字存储示波器设计
简易数字存储示波器的设计一、任务设计并制作一台用普通示波器显示被测波形的简易数字存储示波器，示意图如下：二、要求1. 基本要求(1) 要求仪器具有单次触发存储显示方式，即每按动一次“单次触发”键，仪器在满足触发条件时，能对被测周期信号或单次非周期信号进行一次采集与存储，然后连续显示。
(2) 要求仪器的输入阻抗大于100kΩ，垂直分辨率为32 级/div，水平分辨率为20 点/div；设示波器显示屏水平刻度为10div，垂直刻度为8div。
(3) 要求设置0.2s/div、0.2ms/div、20μs/div 三档扫描速度，仪器的频率范围为DC～50kHz，误差≤5%。
(4) 要求设置0.1V/div、1V/div 二档垂直灵敏度，误差≤5%。
(5) 仪器的触发电路采用内触发方式，要求上升沿触发、触发电平可调。
(6) 观测波形无明显失真。
2. 发挥部分(1) 增加连续触发存储显示方式，在这种方式下，仪器能连续对信号进行采集、存储并实时显示，且具有锁存（按“锁存”键即可存储当前波形）功能。
(2) 增加双踪示波功能，能同时显示两路被测信号波形。
(3) 增加水平移动扩展显示功能，要求存储深度增加一倍，并且能通过操作“移动” 键显示被存储信号波形的任一部分。
(4) 垂直灵敏度增加0.01V/div 档，以提高仪器的垂直灵敏度，并尽力减小输入短路时的输出噪声电压。
(5) 其它。
一、模拟量输入部分系统用于对模拟信号的实时采集存储，模拟通道的性能直接影响系统的性能。
利用模拟开关和运算放大器组成增益可控的放大器（可编程增益控制放大器AD524），这样可以较为方便的控制增益，可以利用较少的级数达到要求，这样利于减少误差得逐级累加。
示波器要求可以测量各种信号，要对输入被测信号按其“大小进行适当的处理，因而采用模拟通道”来实现放大倍数的选择；为了保证此模块的输出电压不会超出后面A/D 转换器的动态范围，还要考虑在某些模拟通道前加一个“衰减器”。
毕业设计论文基于FPGA技术的数字存储示波器设计
毕业设计（毕业论文）系别：电子与电气工程学院专业：电子信息工程技术班级：学生姓名：学生学号：设计（论文）题目：基于FPGA技术的数字存储示波器设计指导教师：设计地点：起迄日期：毕业设计（论文）任务书专业电子信息班级姓名一、课题名称：基于FPGA技术的数字存储示波器设计二、主要技术指标：（1）带宽：100MHz （2）垂直灵敏度：10mv—5v/div （3）水平灵敏度：2.5ns—5s/div （4）输入阻抗：1MΩ（5）存储深度：4KB （6）显示：LED（7）通道：单通道等三、工作内容和要求：本设计的数据采集采用高速模／数转换器ADl674(A／D)，直接用FPGA准确定时控制ADC的采样速率，实现整个频段的全速采样。
数据的存储采用双口RAM(UT62-256)存储采样量化后的波形数据，同样用FPGA控制RAM的地址线。
整个系统采用单通道的方式，信号进来首先经过前端的调理电路把信号电压调整到AD的输入电压范围之内，这里调节电路主要是由信号衰减电路和信号放大电路所组成。
调节后的信号再送到AD变换电路里面完成信号的数字化。
然后把AD转换后的数据送到FPGA中，并把数据保存到FPGA中的FIFO中，FPGA中的电路主要包括有FIFO、触发系统、峰值检测、时基电路等。
四、主要参考文献：[1]杨刚、龙海燕．现代电子技术一VHDL与数字系统设计[M]．北京：电子工业出版社．2004．[2]侯伯亨、顾新．VHDL硬件描述语言与数字逻辑电路设计[M]．西安：两安电子科技人学．1999．[3]潘松下、国栋帅．L实用教程[M]．成都：成都电子科技大学出版社．2000．[4]潘松下、黄继业．EDA技术实用教程[M]北京：科学出版社．2002．[5]王振红．VHDL数字电路设计与应用实践教程[M]．北京机械工业出版社．2003．学生（签名）2010年5月7日指导教师（签名）2010年5月10日教研室主任（签名）2010年5月10日系主任（签名）2010年5月12日毕业设计（论文）开题报告目录摘要Abstract第1章前言 (1)1.1 数字存储示波器的发展概况 (1)1.2 本文所做的研究工作 (1)第2章示波器的工作原理 (3)2.1 模拟示波器的基本工作原理 (3)2.2 数字存储示波器的工作原理 (4)第3章 D S P处理器和F P G A的开发过程简介 (5)3.1 DSP处理器的开发过程和应用 (5)3.2 FPGA的开发过程与应用 (6)第4章整体设计方案 (8)4.1 系统整体设计流程图 (8)4.2 整个系统的性能指标 (9)4.3 系统的实现方案 (9)4.4 元器件的选择 (11)第5章整个系统硬件设计 (12)5.1 前端数据采集部分硬件电路设计 (12)5.2 FPGA外围电路的设计和内部逻辑电路设计 (17)5.3 DSP部分的硬件设计 (24)第6章系统软件设计 (29)6.1系统初始化 (29)6.2数据处理的相关算法 (33)6.3波形显示程序 (35)第7章结束语 (37)答谢辞参考文献摘要数字存储示波器在仪器仪表领域中占有重要的地位，应用范围相当广泛，所以对示波器的研制有重要的理论和实际意义。
虚拟数字存储示波器设计
虚拟数字存储示波器设计张佑春;张公永【摘要】Aiming at series of problems of traditional digital oscilloscope,such as difficult signal analy-sis, weak data storage capacity, high cost and so on, a design scheme of virtual digital storage oscilloscope based on LabVIEW is proposed.The hardware system consists of four parts, namely, attenuation and gain control, A/D conversion, sampling control and data storage.The software system is constructed on the basis of LabVIEW platform which has friendly interface and easy operation.The virtual digital storage oscilloscope has functions of seven gear vertical sensitivities, eighteen scanning speeds, seven trigger modes chosen freely etc., which can realize signal acquisition, analysis, processing, display and so on.After three kinds of signal test, such as sine wave, square wave and triangle wave, the virtual digital storage oscilloscope has stable oper-ation, high reliability, good performance and certain application prospect.%给出了一种基于LabVIEW的虚拟数字存储示波器设计方案，硬件部分由衰减和增益控制、A／D转换、采样控制和数据存储4部分构成，软件部分基于LabVIEW平台搭建。
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模块电路设计
放大衰减电路
电路采用两级集成运算放大电路，集成放大芯片采用 56’%+，它是精密高速运算放大器，高速和快建 立时间使得它与模 ! 数转换电路、采用保持电路进行较好的配合 # 第一级电阻参数的计算，从设计要求已知第一级输出电平为 %1 ! ()，那么： 第一级输出电平 !2 % 7 输入信号" ’ 根据公式： " # !2 %& #$ %% "
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设计方案比较及论证
方案一：控制电路部分采用中小规模数字集成电路，放大衰减电路采用分离半导体元件，模 ! 数、数 ! 模转换电路采用大规模集成电路，触发电路和锯齿波电路采用模拟电路，完成 "入 测试信号及 $入 同步锯 齿波信号等功能 # 该方案的特点是中小规模集成电路、模拟电路应用技术成熟，能可靠完成简易数字存储 示波器的基本功能 # 但由于系统功能及频率要求较高，所以电路过于复杂 # 方案二：控制电路部分采用功能较强、兼容性好、性能价格比高的 +34&*/% 单片机作为核心，放大衰减 电路采用中小规模模拟集成电路，模 ! 数、数 ! 模转换电路采用大规模集成电路，触发电路采用中小规模模 拟集成电路，锯齿波电路采用数 ! 模转换集成电路，完成 "入 测试信号及 $入 同步锯齿波信号等功能 # 该方 案的特点是使用了单片机使整个系统具有极为灵活的可编程性，简化硬件电路，能方便地对系统进行功能 扩展与改进 # +34&*/% 单片机应用技术成熟能可靠完成简易数字存储示波器的基本功能 # 但作者对 +34&*/% 单片机编程系统对其使用经验不足 # ［&］ 方案三：控制电路部分采用大规模数字可编程逻辑电路作为核心 ，放大衰减电路采用中小规模模拟 集成电路，模 ! 数、数 ! 模转换电路采用大规模集成电路，触发电路采用中规模模拟集成电路，锯齿波电路 采用数 ! 模转换集成电路，完成 "入 测试信号及 $入 同步锯齿波信号等功能 # 该方案的特点是使用了大规模 数字可编程逻辑电路，利用计算机对系统进行方案设计和功能划分，反复修改反复对可编程逻辑芯片写 入，能方便地对系统进行功能扩展与改进 # 整个系统具有极为灵活的可编程性、具有很高稳定性、可靠性， 而使系统和控制电路简单 # 该系统设计采用了方案三 #
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电路调试
对电源调试 电源是对电路提供电压、电流、功率，要求它的电压、电流稳定性要好，如是直流电源要求交流分量为
零 ’ 此电路采用外接正负 &% A， + A 电源电压 ’ 首先用万用表调整正负 &% A， + A 电压，然后分别连接模块电 路接通开关观察是否有短路现象 （即电压源的过载指示灯亮） 如有立即断开电源检查短路原因 ’ 其次如无短 路现象手触摸各集成芯片是否发烫如发烫断开电源检查电流大的原因 ’ 检查短路、电流大的原因应该从电 路原理图上短路、发烫元件周围的查起，再查 B=C 电路板是否短路，找出问题立即排除 ’ "#% 干扰调试 电源调试完后，对模拟通道信号进行测试，测试发现信号上叠加了干扰谐波，检查电路原理没有发现 错误，分别替换集成芯片干扰谐波仍然存在，最后分析是否是电源产生干扰谐波，分别在正负 &% A， + A电 压输入端并联 %0& ! 4， D0$ ! 4 的电容，模拟通道信号叠加的干扰谐波消除 ’ 然后测试模 * 数、数 * 模转换器的 控制波形，发现波纹很严重，分析是控制电路设计造成的问题，返回控制电路修改设计直到波纹消失 ’ "#& 对 BE) 调试 BE) 是可编程序逻辑设计简称，此电子系统的核心是 BE) 芯片，对 BE) 的主要测试电源、接地，时钟 脉冲及控制信号的幅值及频率是否与设计指标一致，如果不一致修改 BE) 中电路及设计，再写入 BE) 芯片 中 ’ 反复多次，直到控制信号与设计指标一致为止 ’ "#’ 对模 * 数、数 * 模电路调试 测试模 * 数、数 * 模转换的电源电压，控制信号时序是否正常，不正常须进行修改 ’ 然后调整模拟信号 的幅植达到要求为止 ’ "#! 对触发电平调试 在集成芯片 E!$&% 的反相端接入信号，测试集成芯片 E!$&% 的输出端无触发电平，调整 F 脚的 !&G 电 位器，直到触发电平出现，改变 !&G 的电阻值可以改变触发电平上升沿的时间 ’ "#" 系统总体调试 各模块电路调试完毕以后，根据控制电路设计参数测试模 * 数、数 * 模、H"!、BE) 的控制脉冲，分别转 换控制开关测试控制脉冲是否按设置 %0I J * ?1， I% 1J * ?1， I 1J * ?1， %0I 1J * ?1， I% 8J * ?1 五挡扫描频率变化， 以及幅值是否达到要求 ’ 根据设计要求测试 #入 ， K入 波形，#入 应该是锯齿波随控制脉冲的变化而变化，K入
连续显示 3 模 5 数转换电路和存储电路各脚的参数设置如图 / 3
［/］ 辑芯片 O>;<2!7P:@7M Q 2J，它属于 ;(I<0000 系列器件，采用 @;RP OO>8R; 单元实现逻辑功能 3 这种 用户可编程结构可以容纳各种各样的、独立的组合逻辑和时序逻辑功能 3 在开发和调试阶段，可快速而有
的电路系统中除模 * 数转换、数 * 模转换外放大、比较、触发、控制等电路都进行了仿真 ’ 放大电路、比较电 路仿真波形如图 +、图 , ’
图+ -./0+
放大电路仿真波形图 -./0,
图,
比较电路仿真波形图
"123.4.56 7.1839:5 ;9<5 ).9/691
=>12969:>6 =.6?8.: 7.1839:.>@数字化存储功能的设计
&’3
被测输入信号分两路，一路通过放大衰减电路，模 ! 数转换电路把模拟信号转换成八位的二进制数，经 存储电路存储，再通过数 ! 摸转换电路把数字信号转换成模拟信号进入 " 输入端 # 另一路输入信号通过比 较触发电路将输入信号转变成可调延时触发电平，利用这个电平去触发控制电路开始工作，控制电路控制 （ $入 ） 频率与数 ! 模转换电路产生模拟信号 （ "入 ） 的频率同 模 ! 数、存储、数 ! 模电路工作 # 锯齿波电路信号
)
采集存储模块的原理及功能要求
设计原理框图如图 @ 所示 )
图@ H8IJ@
采集存储模块框图
K/235- L59’-< L’M( N(’=O E8/I-/9
!
收稿日期：!##! #P !% 作者简介：周 明 （@PAA Q ） ，男，四川岳池人，高级工程师，主要从事电子技术研究 )
第&期 !"# 采集存储模块工作原理
"#$%! 4 5 6) 电压放大电路工作原理及调整同理 3 级间电容和分布电容产生相位移补偿在调试时根据具体情况补偿 3
比较放大电路的集成芯片采用 :;<20 高速电压比较器可用于高精度、高速的比较场合，它的输出电平 与所有集成逻辑电路相容，通过它组成电压比较电路能够适应高频输入信号，并且转换成逻辑电路的高低 电平提供触发电路使用 3 触发电路由 = 触发器、与非门、或非门组成 3 利用 = 触发器置 “2 端” “0 端” >8?、置 @:8? 来控制触发 器的输出是高电平或者是低电平，用这个电平与比较器脉冲电平作为闸门电平通过与非门控制时钟脉冲 （@:1） ，闸门电平为高电平时输出时钟脉冲；闸门电平为低电平时输出时钟脉冲为零 3 !"# 模 5 数转换电路和存储电路 根据速度要求转换时间 2GH，选用大规 模集成模 5 数转换电路 ;(I2J/，它的转换 时间 990 AH、2 ;KL 频带宽，输出八位二进 制数 3 转换时间、频带宽等都能满足设计 要求 3 存储电路是对模 5 数转换的数据进行 保存，主要是存储量的计算 3 根据示波器 显示 屏 从 左 到 右 扫 描 分 辨 率 计 算，采 用 9229 存储芯片，9229 存储芯片的存储量 7 "!1 能够满足要求 3 9229 存储芯片是静态 存储器，控制电路简单工作稳定 3 存储器 存储的信号长期保持然后通过数 5 模转换 !"$ 数 5 模转换电路 采用两片大规模集成芯片 ;(I<J!M，一片组成的数 5 模转换电路 把存储器中的数据转换成模拟电压信 号 3 另一片组成的数 5 模转换电路产 生锯齿波，要求锯齿波的频率要与数 5 模转换电路把存储器中的数据转换 成模拟电压信号的频率同步或者两个 频率比值为整数 3 这样才能使测试波 形不失真 3 ;(I<J!M 电路图如图 M 3 !"! 控制电路 控制电路是向各模块电路发出工 作指令，该电路采用大规模可编程逻 "#$%M 图M 数 5 模转换电路 =#$#C&’ NB (A&’B$ @BAD,-CB"#$%/ 图/ 模 5 数转换电路和存储电路 (A$&’B$ CB =#$#C&’ @BAD,-C,- (AE ;,)B-F (--&F
第I期
周
明，等：模拟示波器数字化存储功能的设计
ID&
效地反复编程 !"#$%%% 器件， 并保证可编程、 擦除 &%% 次以上 ’ 设计时可以在计算机上反复编程、 修改， 程 序最终确定后通过计算机接口直接与芯片连接写入程序 ’
!
模块电路仿真
仿真就是利用 ()" 提供的仿真环境，对电路进行仿真模拟试验，验证设计的模块电路正确性 ’ 在设计
［%］ 步，或者整数倍 # 只有在这种条件下 "入 与 $入 进入显象管合成才能出现测试信号的波形 # 当被测试输入 信号消失，而此信号已被存储，所以能够连续显示 # !"! 设计功能要求
（%）仪器在满足触发条件时，能对被测周期信号进行一次采集与存储，然后连续显示 # 连续触发存储 方式，在这种方式下，仪器能连续对信号进行采集、存储并实时显示，且具有锁存功能 # （&）具有双踪示波器显示方式，能同时显示两路被测波形 # （’）仪器垂直分辨率为 ’& 级 ! ()，水平分辨率为 &* 点 ! ()；设置示波器显示屏水平刻度为 %* ()，垂直 刻度为 + ()# （,）设置 *-& . ! ()， &* ). ! ()， & ). ! ()， *-& ). ! ()， &* ! . ! () 五挡扫描速度，误差!/0 # （/）设置 *-*% 1 ! ()， *-% 1 ! ()， % 1 ! () 三挡垂直灵敏度，误差!/0 # （2）仪器的触发电路采用内触发方式，触发电平可调 #