基于单片机的等效采样示波器设计
stm单片机adc等效采样编程
stm单片机adc等效采样编程STM32单片机是一种先进的嵌入式系统，具有高性能、低功耗、丰富的外设和强大的开发工具。
其中，ADC（模数转换器）是STM32单片机中一个重要的外设，用于将模拟信号转换为数字信号。
ADC的等效采样是指将模拟信号离散化为一系列等效采样值，并将其以数字形式存储在内存中。
等效采样编程是指如何通过配置ADC外设和相关的寄存器来实现等效采样。
本文将以STM32F103单片机为例，介绍如何进行ADC等效采样编程。
一、ADC简介STM32F103单片机中的ADC是一个具有先进功能的12位模数转换器。
该ADC可以将模拟信号转换为12位数字值，并通过DMA或中断方式将其传送到内存。
二、ADC的配置和初始化在进行ADC等效采样之前，我们首先需要对ADC进行配置和初始化。
以下是ADC的配置和初始化步骤：1. 使能ADC时钟：通过设置RCC寄存器的对应位来使能ADC时钟。
2. 配置GPIO：选择合适的引脚作为模拟输入。
3. 配置ADC模式：选择合适的ADC模式和采样时间。
4. 配置转换序列：选择要转换的通道和转换顺序。
5. 使能ADCDMA：如果要通过DMA方式传输数据，需要使能ADC的DMA功能。
6. 使能ADC：通过设置CR2寄存器的对应位来使能ADC。
以下是一个简单的ADC初始化代码示例：```c// 使能ADC时钟RCC->APB2ENR |= RCC_APB2ENR_ADC1EN;// 配置GPIOGPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_0;GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_ANALOG;GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);// 配置ADC模式ADC1->CR1 &= ~ADC_CR1_SCAN;ADC1->CR2 |= ADC_CR2_CONT;ADC1->SMPR2 |= (ADC_SMPR2_SMP0_0 |ADC_SMPR2_SMP0_1);// 配置转换序列ADC1->SQR1 &= ~ADC_SQR1_L;ADC1->SQR3 |= ADC_SQR3_SQ1_0;// 使能ADCDMAADC1->CR2 |= ADC_CR2_DMA;// 使能ADCADC1->CR2 |= ADC_CR2_ADON;```三、开始转换完成ADC的配置和初始化后，我们可以开始进行转换。
51单片机电压电流采样电路设计
51单片机是一种常用的微控制器，广泛应用于各种电子设备中。
在很多电子设备中，需要对电压和电流进行采样和测量，以确保设备正常运行和安全使用。
设计一个稳定、精准的电压电流采样电路对于电子设备的正常运行至关重要。
本文将介绍51单片机电压电流采样电路的设计原理、实现方法和相关注意事项，希望能够为初学者提供一些帮助。
一、设计原理1.1 电压采样原理电压采样是通过模数转换器（ADC）将模拟电压信号转换为数字信号的过程。
在51单片机中，有多个模拟输入引脚可以用于电压采样。
通过选择合适的参考电压和采样精度，可以实现对不同电压范围的准确采样。
1.2 电流采样原理电流采样通常需要借助电流传感器或电流互感器来实现。
通过将电流信号转换为与之成正比的电压信号，然后使用ADC进行采样，可以实现对电流的准确测量。
二、电压采样电路设计2.1 电压采样电路原理图在设计电压采样电路时，需要考虑信噪比、采样精度和参考电压的稳定性。
一般来说，可以通过电阻分压网络将被测电压信号转换为微控制器可以接受的范围内的电压信号。
2.2 电压采样电路实现在实际设计中，可以选择合适的电阻数值和参考电压，使得被测电压在不损失精度的前提下可以被精准采样。
还需要注意电源滤波和去耦电容的设置，以提高电路的稳定性和抗干扰能力。
三、电流采样电路设计3.1 电流采样电路原理图电流采样电路通常需要借助电流传感器或电流互感器来实现。
在设计电流采样电路时，需要考虑到电流传感器的灵敏度、线性度和频率特性，以确保采样的准确性和稳定性。
3.2 电流采样电路实现在实际设计中，需要根据被测电流的范围和精度要求选择合适的电流传感器，并通过运算放大器等电路将电流信号转换为微控制器可以接受的范围内的电压信号。
还需要注意电流传感器的电源和接地，以确保电路的正常工作。
四、电压电流采样电路的综合设计4.1 电压电流采样电路整体连接在设计完成电压和电流采样电路后，需要将两者连接到51单片机的模拟输入引脚，并编写相应的程序进行数据采集和处理。
数字示波器 全国大学生电子设计竞赛论文(最终版)
摘要示波器是使用广泛的测量仪器，传统的模拟示波器在观察周期性、重复频率较高的波形时比较精准，但是在测量不能重复出现的单次信号、持续的非周期信号以及重复频率较低的周期信号时却表现不佳。
数字示波器正是根据上述要求而被提出来的。
目前数字示波器主要有独立仪器、附加仪器及虚拟仪器等工作形式。
本设计是附加仪形式的数字示波器。
本设计以89S52单片机和CPLD为控制核心，配合触发滤波电路、前级信号放大电路、取样保持电路、数据采集电路和后级信号处理电路等外围电路处理模块，完成信号波形数据处理及显示的功能。
本系统遵循智能化、操作方便、测量精准等思想。
可以完成以实时采样和等效采样方式对输入频率在10Hz－10MHz范围内的信号进行采样和处理并在水平和垂直方向分别分档显示的功能。
此系统还可以实现单次触发、波形存储等功能。
关键词数字示波器单片机CPLD X-Y显示方式一、方案论证与比较示波器是使用广泛的测量仪器，是观察和测量信号波形不可缺少的工具。
传统的模拟示波器在观察周期性、重复频率较高的波形时比较精准，但是在测量不能重复出现的单次信号、持续的非周期信号以及重复频率较低的周期信号时却表现不佳。
数字示波器正是根据上述要求而被提出来的。
随着科学技术的不断发展，人们对测量仪器的精度要求越来越高，数字示波器性能也不断取得新的突破。
目前数字示波器主要有独立仪器、附加仪器及虚拟仪器等工作形式。
本设计是附加仪形式的数字示波器。
(一)数据采集数字示波器采样方式包括实时采样、等效采样。
等效采样又分为随机采样和顺序采样。
实时采样对每个采集周期的采样点按时间顺序采取，对这些采样点的数据进行顺序表达就可以再现信号波形。
根据奈奎斯特采样定理采样频率必须至少是被测信号的2倍。
为了避免产生混选现象，目前实时采样DSO的采样频率一般为带宽的4-5倍，同时还必须采用适当的内插算法，否则采样速率还要更高才能达到要求。
随机采样是指每个采样周期采集一定量的样点，经过多个采样周期的样点积累，最终恢复出被测波形。
基于单片机简易数字存储示波器
摘要随着计算机技术的发展，数字示波器也得到飞速发展，并给电子测量领域带来巨大变化，它能直接测量信号的幅度、频率等许多基本参数，不仅具有基本的波形显示功能，而且具有相当强的数据处理能力。
数字化测量仪器正越来越多地位用于电子、自动化、机械等各个领域。
比起模拟设备，数字化仪器有许多优点，如抗干扰能力强，数字化后的信号便于存储及输入计算机处理等。
本文详细介绍了一种以单片机和可编程逻辑器件为控制核心，用D/A,A/D 芯片和运放进行前置信号处理和数据采集，以液晶显示模块为终端显示设备的设计方案，并分析了该方案的优缺点，同时给出了硬件和软件设计的结构及思路。
关键词：数字存储示波器，单片机，可编程逻辑器件，液晶AbstractWith the development of computer technology, digital oscilloscope has been rapid development of electronic measurement and to bring about great changes in the field, it has a direct measurement of the signal range, frequency and many other basic parameters, not only has the basic waveform display function, but with a very strong data-handling capacity. Digital measuring instruments are increasingly being used to position electronic, automation, mechanical and other areas. Compared with analog equipment, digital equipment has many advantages, such as anti-interference capability, Digital signal facilitate the importation of computer storage and handling.This paper describes a microprocessor and programmable logic devices for the control of the core, with parallel connectors, etc, D chip and analog switches front signal processing and data collection, a liquid crystal display module for the terminal display device design, and analysis of the advantages and disadvantages of the program. also given pieces of hardware and less on the structure and design ideas.Keywords : Digital Storage Oscilloscope, microcontroller, programmable logic devices, liquid crystal目录第一章方案选择和确定 (4)1.1方案选择 (4)1.1.1控制器选择 (4)1.1.2数据采集 (4)1.1.3数据存储器 (5)1.1.4 幅度控制 (5)1.1.5 显示 (6)1.2方案确定 (6)第二章硬件设计 (8)2．1前级信号处理模块 (8)2.1.1 TLC7528芯片介绍 (8)2.1.2程控衰减 (9)2.1.3 放大电路 (10)2.2数据采集电路 (12)2.2.1 TLC5510介绍 (12)2.2.2数据采集电路 (15)2.3触发电路设计 (15)2.3.1触发电路作用 (15)2.3.2触发电路原理图 (16)2.4存储控制及数据处理电路 (17)2.4.1 AT89C52的简介 (17)2.4.2 EPM7128SLS84-15介绍 (18)2.4.3存储控制及数据处理电路 (21)2.5显示电路设计 (23)2.5.1 JRM19264A 介绍 (23)2.5.2 液晶驱动电路 (26)第三章软件设计 (27)3.1主程序 (27)3.2 显示程序 (28)3.2.1液晶驱动程序 (28)3.2.2波形绘制程序 (29)3.3信号采集及存储程序 (30)3.4键扫程序 (31)第四章调试 (32)4.1软件调试 (32)4.2硬件调试 (33)4.3实测波形 (33)结束语 (35)1设计体会 (35)2谢辞 (35)参考文献 (36)附录 (37)毕业设计任务书一、任务设计并制作一台简易数字存储示波器，示意图如下。
毕业设计论文——数字示波器
常州信息职业技术学院学生毕业设计（论文）报告系别：电子与电气工程学院专业：微电子技术班号：微071学生姓名：俞斌学生学号：0706033136设计（论文）题目：数字示波器指导教师：刘明建设计地点：常州信息职业技术学院起迄日期：2009.8.1~2009.8.22毕业设计（论文）任务书专业微电子班级微071姓名俞斌一、课题名称：数字示波器二、主要技术指标：1：带宽:1GHZ2：抽样率:5GS3：记录长度:15KPts4：垂直分辨率8bit5：垂直精度±105%6：带限20250MHZ三、工作内容和要求：本设计的设计方案大致可分为几个步骤：首先我们要先了解数字示波器是什么东西其次就是我们要了解数字示波器的一些数据和作用还有特点。
然后我们才能来设计数字示波器的方案，大致列出数字示波器的的内容和所要设计的内容，搜索资料更多的了解数字示波器会对写设计有帮助，根据列表一步步完成设计。
要求：认真有耐性，要对每一个设计方案的步骤要熟悉，条理要分明清晰。
要进行多次修改争取做到最完善。
\四、主要参考文献[1] 全国大学生电子设计竞赛组委会.全国大学生电子设计竞赛获奖作品选编[M].北京：北京理工大学出版社.2007.[2] 黄智伟.全国大学生电子设计竞赛电路设计[M].北京：北京航空航天大学出版社 2006.[3] 雷志勇.江建尧.数字存贮示波器的随机采样原理.学生（签名）俞斌2009年6 月26 日指导教师（签名）刘明建2009年6 月26 日教研室主任（签名）2009年6 月27 日系主任（签名）2009年6 月28 日毕业设计（论文）开题报告目录【摘要】【关键词】第一章方案比较与选择1．1：核心处理器选择……………………………………………………………1．2：前级信号调理方案设计………………………………………………………………第二章理论分析与参数计算2. 1 等效采样分析 (12)2. 2垂直灵敏度 (13)第三章电路分析与设计3. 1输入通道调理电路 (21)3. 2采样保持电路 (21)第四章系统程序设计4. 1扫描速度测试 (24)4. 2 采样速率与扫描速度的关系 (27)第五章结束语 (34)第六章答谢词………………………………………………………………参考文献 (36)数字示波器的工作原理摘要：摘要本数字示波器以单片机和FPGA为核心，对采样方式的选择和等效采样技术的实现进行了重点设计，使作品不仅具有实时采样方式，而且采用随机等效采样技术实现了利用实时采样速率为1MHz的ADC进行最大200MHz的等效采样。
基于单片机和FPGA的数字示波器的设计
ｃｏ ｋ ｇ ｎ ｒｔ ｎ，ｓ ｍｐ ｉ ｇ ｃ ｎ ｒ ｌ ｒ ｑ ｅ ｃ ａ ｕ ｅ ｎ ｎ ａｉ ｒ ｔ ｎ ｓｇ ａ ｅ ｅ ａｏ ｄ ｌ．Ｍｅ ｓ ｒ ｂ ｅ ｆｅ ｕ ｎ ｙ ｌｃ ｅ ｅ ａ ｉ ｏ ａ ｌ ｏ ｔｏ ，ｆ ｕ ｎ ｙ ｍｅ ｓ ｒ ｍｅ ｔ ｄ ｃ ｌ ａｉ ｉｎ ｌ ｎ ｒ ｔｒｍｏ ｕ ｅ ｎ ｅ ａ ｂ ｏ ｇ ａ ｕ ａ ｌ ｑ ｅ ｃ ｒ
中图 分 类 号 ： Ｍ９ ５３ Ｔ ３． ７ 文献 标 识 码 ： Ａ 文 章 编 号 ：１ ７ — ２ ６ ２ １ ） ８ ０ ７ — ４ ６ ４ ６ ３ （０ １ １— ０ ８ ０
Ｄｅ ｉ ｎ ｏ ｉ ｉａ ｓ ｉｌ ｓ ｏ ｅ ｂ ｓ ｄ ｏ ｍ ｉｒ ｃ ｎ ｒ ｌ ｒ ａ ｄ ｓｇ ｆｄ ｇ ｔ ｌｏ ｃｌｏ ｃ ｐ ａ ｅ ｎ ｃ ｏ ｏ ｔ ｏ ｌ ｎ ＦＰＧ Ａ ｅ
比较 该 图 可 知 ， 要 采 集 起 始 点 和 时 间 相 同 ， 出 样 值 与 只 输
基于单片机的简易数字示波器的设计毕业设计
第2章
2.1
2.1.1 数字存储示波器的组成原理
数字示波器是数据采集，A/D转换，软件编程等一系列的技术制造出来的高性能示波器。数字示波器一般支持多级菜单，能提供给用户多种选择，多种分析功能。还有一些示波器可以提供存储，实现对波形的保存和处理。目前高端数字示波器主要依靠美国技术，对于300MHz带宽之内的示波器，目前国内品牌做的示波器在性能上已经可以和国外品牌抗衡，且具有明显的性价比优势。峴扬斕滾澗辐滠兴渙藺。
32单片机adc采样电路设计
32单片机adc采样电路设计
32单片机ADC采样电路设计需要考虑以下几个步骤：
1.选择ADC：选择一个适合您需求的ADC。
需要考虑输入通道数、分辨率、采样速率、参考电压、电源电压等参数。
2.选择采样电路：根据您的需求选择合适的采样电路。
如果需要采样模拟信号，可以使用电阻、电容等元件组成采样电路；如果需要采样数字信号，可以使用逻辑电路等元件。
3.选择参考电压：ADC需要一个参考电压来确定输入信号的幅度范围。
您需要根据您的输入信号范围选择一个合适的参考电压。
4.设计电源电路：为ADC和采样电路提供稳定的电源是保证采样准确性的关键。
您需要设计一个稳定的电源电路，并考虑电源噪声和干扰等问题。
5.设计接口电路：根据您的需求，设计一个与ADC和采样电路相匹配的接口电路。
例如，如果需要将采样数据传输到计算机中，您需要设计一个USB接口电路或者RS-232接口电路等。
6.调试和测试：完成电路设计后，需要进行调试和测试。
您可以使用示波器等工具来观察采样信号和ADC输出信号，并调整采样电路和ADC的参数以达到最佳的采样效果。
需要注意的是，ADC采样电路的设计需要考虑多个因素，包括采样精度、采样速率、电源稳定性、接口类型等。
因此，建议在进行电路设计前进行充分的调研和论证。
基于单片机的简易数字示波器的设计制作
基于单片机的波形发生器设计
基于单片机的波形发生器设计
基于单片机的波形发生器设计是一种新兴的技术，它利用单片机
来发出不同的波形信号，以满足不同的测量需求。
这种技术的核心部
分就是使用微处理器（单片机）来生成和控制信号，以及支持信号实验。
首先，为了发出不同的波形，使用微处理器（单片机）需要进行
控制程序设计，以将不同的波形转变为数字信号。
这要求开发者在硬
件上设计一个模拟输入的控制信号，以便发出不同的波形。
程序设计
中需要考虑波形的持续时间、信号的幅度等，并编写相应代码来表示
不同的波形。
一旦波形发生器已经通过发出不同的波形通过单片机设计，就可以将此模拟信号输出到一系列设备。
此外，为了确保实验能够取得有效的结果，还需要对基于单片机
的波形发生器进行测试和校准。
在这方面，使用电子测量仪表来检查
实验中的信号，确保不同的波形能够准确的在一系列的设备中传播，
以及数据采集是否能被准确的捕获。
同时，根据波形的持续时间，来
进行相应调整，确保发出不同波形的准确性。
总而言之，基于单片机的波形发生器设计是一项很有前景的技术，可以有效的处理和传送信号，同时也为测量和实验提供准确的信号。
然而，这也要求开发者具有扎实的单片机知识和信号处理能力，以及
对测量仪表、信号传输和数据采集的理解，才能将这项技术发挥出最
大的效果。
基于单片机的简易交流采样
基于单片机的简易交流采样摘要：随着电力系统的快速发展，电网容量不断增大，结构日趋复杂，电力系统中实时监控、调度的自动化显得尤为重要，而电力参数的数据采集又是实现自动化的重要环节，如何快速准确地采集系统中各元件的电参数（电压、电流、功率、频率等）是实现电力系统自动化的一个重要因素。
基于此，此次设计采用单片机AT89C52实现电力监控系统的交流采样,即系统采集的是交流电压和电流，不需变送器进行交直流转换。
模数转换器ADC0809对三相交流电压和电流分时进行模数转换，把得到的数字量送单片机进行数据处理，然后通过LED数码管显示电压和电流的实时值。
关键词：AT89C52单片机；电力参数测量；交流采样；模数转换器目录摘要.....................................................................( ) 1 概述.. (2)1.1 题目的意义 (2)1.2组员所做的工作情况 (2)1.3系统的主要功能 (2)2 硬件电路设计及描述 (3)2.1方案的选择背景及设计思想 (3)2.2原理框图及各功能单元之间的逻辑关系 (4)2.3 系统工作原理 (4)2.4原理电路图及各元器件之间的实际连接关系 (5)2.5元器件清单列表 (5)3软件设计流程及描述 (6)3.1系统模块层次结构图 (6)3.2程序流程图 (8)3.3源程序代码 (9)4 系统组装调试 (13)5 总结 (13)参考文献 (14)概述1.1 题目的意义在微机技术发展初期，电力监控系统普遍采用经过变送器的直流采样方法，即经过变送器整流后的直流量。
这种方法软件设计简单，对采样值只需作一次比例变换即可得到被测量的数值，因而采样周期短。
由于以上特点，该方法在微机应用初期得到了广泛的应用。
但经过变送器的直流采样方法存在一些问题，如测量精度直接受变送器的精度和稳定性的影响，设备复杂，监控系统造价高等。
基于等效采样原理的数字示波器
采用 内部软件触发 方式 ， 触发 电平可调 。具有单次触发 。 波形存储 ， 自动档 ， 校准信号输 出等功 能。
ａ ｅ，ａ ｔｍａ ｉ ｒ ｎ ｍｉｓｏ ｇ ｕｏ ｔ ｔａ ｓ ｓ ｉｎ，ｃ ｌ ｒｔ ｎ ｓｇ ａ ｕｐ ｔｆ ｎ ｔ ｎ ． ｃ ａｉａ ｉ ｉｎ ｌ ｔ ｕ ｕ ｃｉ ｓ ｂ ｏ ｏ ｏ Ｋｅ ｄ ｙ ｗｏｒｓ：ｄｇｔ ｌ ｓ ｉ ｓ ｏ ｅ；ｅ ｕｖ ｌｎ ａ ｉｉ ｃｌ ｃ ｐ ａ ｏ ｌ ｏ ｑ ｉａｅ ｔｓ ｍｐｌ ｅ ａ－ｍｅ ｓ ｍ ｐｉｇ ｅ；ｒ ｌｉ ａ ｔ ｌ ｎ
关键词 ： 字示波器 ； 数 等效采样 ；实时采样
中图分类号 ： Ｍ９ ５ ３ Ｔ ３ ．７ 文献标 志码 ： Ｂ
Ｄｅ ｉ ｎ ｏ ｉ ｉａ ｓ ｉｌｓ ｏ ｓ ｄ ｏ ｑ ｖ ｌｎｔｓ ｍ ｐ ｉ ｓｇ ｆｄ ｇ ｔ ｌｏ ｃｌ ｃ ｐｅ ｂａ ｅ ｎ ｅ ｕｉａ ｅ ａ ｏ ｌ ｎｇ
时采样速 率不大 于 １ ａ ｓ 并采用 顺序 等效 采样 的 方式 使等效 采样 速 率达 到 ２ ０ ａ ｓ 系统 输入 频率 范 围为 １ Ｈｚ～ ＭＳ ／ ， ０ ＭＳ ／ 。 ０ １ ＭＨｚ 输入幅值范 围为 １ ｍＶ一８ 垂 直灵敏 度有 １ ／ ｉ、 ． Ｖ ｄｖ ２ ／ ｉ ０ ， ６ Ｖ， Ｖ ｄｖ ０ １ ／ ｉ、 ｍＶ ｄｖ三档 。 平 灵敏 度有 ２ ｍｓｄｖ ２ ／ ｉ、 水 ０ ／ ｉ、 ｍｓｄｖ
表4加m墨mv档测试数据周期20m误差100ms误差200m8误差测得周期19ms599msl200im0周期2u8误差lous误差20u8误差div数2010mo19us5周期100误差200m误差500m误差div数99m1200mo50004结束语系统电压测量误差主要来源于前级信号调理电路被测信号是宽带宽高动态范围的信号对前级放大器要求很高主要是由于运放在ｒｓｌｓ ａ ％ ． ｈ ｔｒａ ｓ ｆ ｒ ｉ ｅ ｄ ， ｒ ｇ ｒｅ ｅ ｉ ａ ｊｓａ ｌ．Ｗｉ ｉ ｌ ｉｇ ｒ ｗａ ｅｏｍ ｓ ｒ ｒ ｓｔ ｎ ｏ ｉ ｅ ｈ ５ Ｔ ｅｉ ｅｎ ｌ ｏｔ ｅｔｇ ｒ ｎ ｗａ ｒ ｇ ｍｏ ｅ ｔｇ ｅ ｖ ｌｓ ｄｕ ｔｂｅ ｉ ｌ ｔ ａｓｎ ｅｔｇ ｅ ， ｖ ｆｒ ｔ 。 ｈ ｇ ｒ ｏ
基于等效采样原理的数字示波器
基于等效采样原理的数字示波器刘璐【摘要】本作品以单片机和FPGA为控制核心,实现了基于等效采样技术的数字示波器.具有实时采样和等效采样方式,其实时采样速率不大于1MSa/s,并采用顺序等效采样的方式使等效采样速率达到200MSa/s.系统输入频率范围为10Hz～10MHz,输入幅值范围为16mV～8V,垂直灵敏度有1V/div、0.1V/div、2mV/div 三档,水平灵敏度有20ms/div、2ms/div、1 ms/div、40μs/div、20μs/div、2μs/div、200ns/div、100ns/div八档.信号幅度测量误差小于5％,周期测量误差小于5％.采用内部软件触发方式,触发电平可调.具有单次触发,波形存储,自动档,校准信号输出等功能.【期刊名称】《仪器仪表用户》【年(卷),期】2011(018)004【总页数】3页(P85-87)【关键词】数字示波器;等效采样;实时采样【作者】刘璐【作者单位】武汉大学电子信息学院,武汉430079【正文语种】中文【中图分类】TM935.370 引言在数字示波器技术中，常用的采样方法有两种［1］：实时采样和等效采样。
实时采样是指在触发信号到来后，一次性完成整个数据采集过程，其特点是顺序，等时间隔，通常对信号的实时采样都必须满足Nyquist采样定理［2］，采样频率至少为待采样信号频率的2倍。
然而，在数字示波器应用中，通过对信号采样，在时域内完成波形的重绘，一个周期内仅采集信号的两个点是远远不够的。
为了准确恢复时域上的波形，一个完整的周期至少有10个以上的采样点，即采样频率至少为待采样信号的10倍。
对高频信号进行实时采样，必然要求更高速的A/D采样芯片，同时高速转换会使转换精度下降，系统成本上升。
为了解决对高频周期信号的数据采集，发展出了等效采样技术［3］。
等效采样(Equivalent Sampling)是指对多个信号周期连续样来复现一个信号波形，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。
基于STM32单片机的微型数字示波器研究
基于STM32单片机的微型数字示波器研究发布时间：2021-10-22T06:26:30.645Z 来源：《教学与研究》2021年10月下作者：宋巍[导读] 本文介绍了示波器设计的两大关键环节，提出了信号输入通路的设计方案，展示了系统实物图及各部分功能，最后总结了该系统的创新点和实用价值。
江苏省无锡技师学院宋巍摘要：本文介绍了示波器设计的两大关键环节，提出了信号输入通路的设计方案，展示了系统实物图及各部分功能，最后总结了该系统的创新点和实用价值。
1引言示波器是电子技术应用领域中的一款常用仪器设备，它可以对瞬时波形进行实时检测并显示，为工程技术人员提供了极大的便利。
但目前主流的示波器普遍体积较大、价格较高、便携性较差。
本文旨在研究一种以STM32单片机为控制核心的微型数字示波器，以实现示波器常用的功能，可随身携带，而且造价低，特别适合用于设备故障检测和课堂教学使用。
对于示波器而言，有两大特别关键的环节，一是信号的采集，二是信号的处理与显示。
由于篇幅限制，本文仅对设计的主要环节进行阐述。
2系统设计2.1信号输入通路设计图1 信号输入通路示波器首先要解决的就是信号的采集问题，该部分的功能完全借助硬件来实现，硬件电路图如图1所示，J1BNC为探头接插口，SW1A 为耦合方式选择开关，可以选择电容器耦合（交流通路），直接耦合（交直流通路）和接地三种方式；SW2A为灵敏度选择开关1，通过改变阻容耦合的方式将信号衰减，以改变灵敏度；SW3A为灵敏度选择开关2，通过改变集成运算放大器的放大倍数的方式进行有源改变灵敏度。
信号最终经过同相比例放大器进入STM32单片机进行软件处理。
2.2设计实物简介由于显示波形的需要，采用彩色液晶显示器，分辨率为128×160，屏幕虽小，但是图像较为清晰，可以满足一般条件的需要，显示效果如图2所示，显示器在整个电路板上占据了绝大部分的位置，采用双面电路板设计，以减小电路板的面积，更有利于实现便携。
单片机电流采样电路
单片机电流采样电路引言：单片机是一种集成了处理器、内存、I/O接口等功能的微型计算机，广泛应用于各个领域。
在很多应用中，对电流的采样是必不可少的，例如工业自动化、电力监控、电子设备等。
本文将介绍一种基于单片机的电流采样电路，实现对电流的准确测量和采样。
一、电流采样原理电流采样是通过测量电流的大小来获取电流波形的过程。
常用的电流采样方法有两种：电流互感器法和霍尔元件法。
电流互感器法是通过电流互感器将被测电流转换为与之成正比的电压信号，再通过放大电路进行采样和测量。
而霍尔元件法是利用霍尔元件的霍尔效应来测量电流，将电流转换为与之成正比的电压信号。
二、电流采样电路设计基于单片机的电流采样电路主要由电流传感器、信号放大电路和单片机采样电路组成。
电流传感器可选用电流互感器或霍尔元件，根据具体应用需求选择合适的传感器。
信号放大电路用于放大传感器输出的微弱电压信号，提高采样精度。
单片机采样电路则负责对放大后的信号进行采样和处理，实现电流的准确测量和采样。
三、电流传感器的选择1. 电流互感器电流互感器是一种能将电流转换为电压信号的传感器。
它由铁芯和绕组组成，被测电流通过绕组产生磁场，磁场作用于铁芯上，产生感应电动势，进而输出与被测电流成正比的电压信号。
电流互感器具有线性度高、频率范围广、阻抗低等优点，适用于高精度的电流测量。
2. 霍尔元件霍尔元件利用霍尔效应来测量电流，将电流转换为与之成正比的电压信号。
它由霍尔片、电压调节电路和输出电路组成。
当被测电流通过霍尔片时，霍尔片两侧产生的电势差与电流成正比，通过电压调节电路和输出电路输出电压信号。
霍尔元件具有结构简单、响应速度快、工作可靠等特点，适用于电流测量的实时性要求较高的场合。
四、信号放大电路设计信号放大电路主要用于放大电流传感器输出的微弱电压信号，提高采样精度。
常用的放大电路有运算放大器放大电路和差分放大电路。
运算放大器放大电路采用运算放大器作为放大元件，通过调整反馈电阻和输入电阻的比例关系，实现对电流信号的放大。
简易数字示波器设计报告
简易数字示波器设计报告学校：苏州大学学院：电子信息学院班级：电子与通信工程组员：王婷杨静芝范静第一章设计内容与要求1. 1 设计内容：设计并制作一台具有实时采样方式和等效采样方式的数字示波器，示意图如图1所示。
图1 数字示波器示意图1. 2 基本设计要求：（1）被测周期信号的频率范围为10Hz～10MHz，仪器输入阻抗为1M ，显示屏的刻度为8 div×10div，垂直分辨率为8bits，水平显示分辨率≥20点/ div。
（2）垂直灵敏度要求含1V/div、0.1V/div两档。
电压测量误差≤5%。
（3）实时采样速率≤1MSa/s，等效采样速率≥200MSa/s；扫描速度要求含20ms/div、2μs /div、100 ns/div三档，波形周期测量误差≤5%。
（4）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。
（5）被测信号的显示波形应无明显失真。
1. 3 扩展要求：（1）提高仪器垂直灵敏度，要求增加2mV/div档，其电压测量误差≤5%，输入短路时的输出噪声峰-峰值小于2mV。
（2）增加单次触发功能，即按动一次“单次触发”键，仪器能对满足触发条件的信号进行一次采集与存储（被测信号的频率范围限定为10Hz～50kHz）。
第二章系统的总体设计2. 1 总体框图：2. 2 硬件系统设计：2.2.1输入信号调理电路：图2输入信号调理电路该电路中涉及到的芯片有：（1）AD603：在很多信号采集系统中，信号变化的幅度都比较大，那么放大以后的信号幅值有可能超过A/D转换的量程，所以必须根据信号的变化相应调整放大器的增益。
在自动化程度要求较高的系统中，希望能够在程序中用软件控制放大器的增益，或者放大器本身能自动将增益调整到适当的范围。
AD603正是这样一种具有程控增益调整功能的芯片。
它是美国ADI公司的专利产品，是一个低噪、90MHz带宽增益可调的集成运放，如增益用分贝表示，则增益与控制电压成线性关系，压摆率为275V/μs。
基于STM32的数字示波器设计与实现
元 ， 号 输 入 阻抗 匹 配单 元 ， 号 调 理单 元 ， ／ 采样 与 信 信 ＡＤ
时采样率为 ６ ａ ｓ若进一步提高采样率可采用文献 ［ ］ ０ＭＳ／ ， ３
［］ ４ 提出的等效采样技术 ， 不过等效采样 技术的软硬 件和价 格成本很高 。为 了使示波器具有较高的信号波形分析 细节 ，
理 算法来重建和还原信号波形 ， 而改善 了信号波形显示 细节。最后 对研制样品进行 了实验 室测 试， 进 实验 结果表 明硬件设计思路 与软件及 算法 的处理是正确的， 性能参数达到设计要 求， 以应用在工程 实践 中。 可
关 键 词 ： 字示 波 器 ；Ｓ Ｍ ２ 数 Ｔ ３ ；数 字 内插 中 图 分 类号 ：Ｎ ３ ． Ｔ ９５ ３ 文 献 标 识码 ： Ａ
２ 数 字示 波器的硬 件设计
２ １ 系统 硬 件 总体 框 图 ．
采样率 主要取决 于 Ａ Ｄ转换 器的转 换速率 ， 用每秒 ／ 常 取样点数 Ｓ／ （ａ ｌ ｓｃｎ ） 表示。本 系统设计 最高实 ａ ｓｓｍｐ ／ｅｏｄ 来 ｅ
系 统 硬件 总体 框 图 如 图 １所 示 ， 要 由 Ｓ Ｍ３ 主 Ｔ ２控 制 单
点 ， 此垂 直 精 度 为 ０ ２ ／ 。 共设 计 ９个 灵 敏 度 档位 ， 因 ．５Ｖ 格 每 档 灵 敏 度 与 程 控 放 大倍 数 的 关 系 如表 ２所 示 。
表 ２ 垂 直 灵敏 度 与 放大 倍 数 的 关 系 表
１ 数 字示波器 的性 能参数设 计
数字存储示波 器 的指标 很多 ， 括采样 率 、 包 带宽 、 敏 灵 度、 通道数 、 存储 容量 、 扫描 时间和最大输入电压等。其 中关 键 的技术指标主要有采样率 、 垂直灵敏 度（ 分辨率 ） 水平 扫 、 描速度 （ 分辨率 ） 。这几 项指标直 接与所选 Ａ Ｄ ＦＦ ／ 、 ＩＯ和高 速运放器件的性 能 ， 以及电路设计有关 。下面根据所选 器件 的性能参数 ， 合理地分析和确定示波器的采样率 和分辨率。
基于stm32的数字示波器设计与实现
基于stm32的数字示波器设计与实现设计和实现基于STM32 的数字示波器是一个相对复杂的项目，涉及硬件和软件两个方面。
以下是一个简要的步骤和概述，以便你开始这个项目：硬件设计：1. 选择STM32型号：选择适合你需求的STM32 微控制器型号，考虑性能、内存和外设的需求。
2. ADC接口：连接模拟输入信号到STM32 的ADC（模数转换器）引脚，以便将模拟信号转换为数字信号。
3. 时钟和触发电路：设置系统时钟，并设计触发电路，以确保准确采样和显示波形。
4. 存储：考虑使用外部存储器（如SD卡）或内部Flash存储器来存储采样数据。
5. 显示：连接一个合适的显示器，如液晶屏，用于显示波形。
6. 控制：添加控制电路，如旋钮、按钮或触摸屏，用于调整设置和控制示波器。
软件设计：1. 嵌入式固件：使用STM32的开发工具，如STM32CubeIDE，编写嵌入式C代码来配置和控制STM32的各种外设。
2. ADC配置：配置STM32的ADC以进行模拟信号的采样。
3. 数据处理：编写代码以处理采样数据，进行数据分析和波形处理。
4. 存储管理：如果使用外部存储器，编写代码以读写数据到存储器。
5. 显示控制：实现代码以在显示器上绘制波形，并考虑缩放、移动等用户操作。
6. 用户界面：编写代码以处理用户输入，例如旋钮、按钮或触摸屏。
7. 通信：考虑通过串口或其他通信方式将数据传输到计算机或其他设备。
测试和调试：1. 仿真：在开发过程中使用仿真工具，如STM32CubeIDE提供的仿真器，验证软件逻辑。
2. 硬件测试：在实际硬件上进行测试，确保电路正常工作，波形正确显示。
3. 调试工具：使用调试工具，如逻辑分析仪，帮助解决硬件和软件问题。
4. 性能优化：优化代码以提高性能，确保示波器能够快速响应和准确显示波形。
请注意，以上步骤和概述是一个简单的指南，实际的项目可能涉及更多细节和复杂性。
在开始之前，建议详细阅读STM32的数据手册和参考资料，以确保正确理解和使用STM32的功能。
STC单片机ADC采样程序设计
STC单片机ADC采样程序设计单片机是一种集成电路，拥有微处理器、内存和外设接口等功能，可用于控制各种电子设备。
ADC（模拟数字转换器）是单片机的一个重要外设，用于将模拟信号转换为数字信号，便于单片机进行处理。
以下是一个示例的STC单片机ADC采样程序设计：1.硬件准备：-STC单片机（例如STC51或STC89系列）-ADC外设（通常内置于单片机）-模拟信号源（例如电位器）2.硬件连接：-将模拟信号源连接到单片机的ADC引脚（例如P3.0）-连接电源和地线3.软件设计：-引入头文件和定义常量：在程序开始处引入相关头文件，并定义ADC引脚和其他常量。
```c#include <STC89.H>#define ADC_PIN P3_0#define ADC_RESULT P2```-配置ADC参数：设置ADC的工作模式、参考电压等参数。
```cvoid ADC_InitADC_CONTR=0x80;//打开ADC电源，设置ADC模式ADC_CONTR&=0xFE;//清除ADC_BUSY标志位ADC_RES=0;ADC_CONTR&=0x9F;//设置参考电压为VDD}```-ADC采样过程：通过设置ADCCONTR和ADCRES寄存器进行ADC采样。
```cunsigned int ADC_Read(unsigned char channel)unsigned int ADC_value;ADC_CONTR&=0xF8;//清除原通道配置ADC_CONTR ，= channel; // 选择ADC通道ADC_CONTR，=0x08;//启动ADC转换_nop_(; // 延时等待ADC转换完成_nop_(;_nop_(;while (!(ADC_CONTR & 0x10)) //等待ADC转换完成;}ADC_CONTR&=~0x10;//清除ADC完成标志位ADC_value = ADC_RES; // 读取ADC结果ADC_value = (ADC_value << 2) ， ADC_RESL; // 合并ADC高位和低位return ADC_value;}```- 主函数：在主函数中调用ADC_Init初始化ADC，并使用ADC_Read 进行采样。
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$8=>96;? % 是 指 对 多 个 信 号 周 期 连 续 采 样 来 复 现 一 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&
! 总体设计
由于所设计的示波器输入频率范围较宽!本系统采 用了等效和实时两种采样方式& 若输入频率小于
@A)B1CD ! 选 用 实 时 采 样 ’ 反 之 ! 选 用 等 效 采 样 & 根 据 输
控 时 钟 和 液 晶 的 控 制 工 作 ’ K-L) 完 成 测 频 ( ,+- 输 出 和键盘接口处理功能& 两单片机通过串口通信& $) % 测 频 模 块 本 系 统 输 入 信 号 的 频 率 范 围 较 宽 $ @ CDNFOKPD % H 幅
程控二五十 进制分频器
控制器 图 ) 等效采样系统框图
计算机应用
基于单片机的等效采样示波器设计
长 沙 国 防 科 学 技 术 大 学 ! (@OOTQ[ 张 王已
摘
王艳玲
扈 啸
要 ! 介 绍 了 基 于 单 片 机 系 统 的 精 密 时 钟 发 生 电 路 对 高 频 信 号 J@1CD NFO1CD[ 进 行 等 效 采 样
的 方 法 ! 设 计 并 实 现 一 个 模 拟 带 宽 为 @CDNFO1CD 的 简 易 数 字 示 波 器 " 关键词! 单片机 等效采样 数字示波器
正常采样
" G87 K E +,! BC I
*2 +
笔者利用本文介绍的算法$实现了等效采样$能够 对 0!345D7!34 的 周 期 信 号 进 行 波 形 复 现 $ 效 果 令 人 满 意% 这种简易示波器在人机界面上为用户提供手动和自 动两种工作模式$性价比高$有广阔的市场空间 % 参考文献 0 沈 兰 荪1 高 速 数 据 采 集 系 统 的 原 理 与 应 用1 北 京 &人 民 邮 电 出 版 社 $ 0992 + 杨乐平R吕英军1虚拟数字示波器的设计和实现1电子技术 应 用 $ +777S+L * T + @ !BUVWX "YVZ1 %& D98+9: .[\[ ![C][X 1 +777 1 ^\\Z _ K K ‘‘‘1 aBUVWX1 UYa 8 !BUVWX "YVZ1 %& Db8+b: )ZZXBU[\BYC /Y\W1 +7771 ^\\Z_ K K
X( % 程 控 时 钟 电 路
程控时钟电路是本系统实现等效采样的关键!其核 心 是 可 编 程 频 率 合 成 芯 片 $%FI()I* & $%FI()I* 的 输 出 时 钟 范 围 是 )BKPDN (GGKPD ! 步 进 值 GY@)B1CD N@1CD & 它内部采用高频锁相环结构!对干扰很敏感!在硬件上 采取了一定的抗干扰措施保证其稳定工作&
!"
计算机应用
等 效 采 样 的 输 入 频 率 是 01+2!345 67!34 " 为 了 使 复 现 的 波 形 尽 量 精 确 # 系 统 设 计 在 01+2!34 5 87 !34 信 号 范 围 内 每 周 期 采 一 个 点 $ 在 87!34567!34 信 号 范 围 内 每两个周期采一个点来复现波形% 即采样频率范围要在 率范围内由程控时钟电路产生某一固定的基准时钟 $结 合相应的分频数进行采样" 具体设置如下&输入频率为
受 到 限 制 $ 可 以 采 用 控 制 ’)! 写 入 速 度 的 方 式 来 控 制 采 样 速 率 " 综 合 考 虑 $ 采 用 "<,. 器 件 $ 将 %&698+9: 芯 片 ;-%; 输出的 =>#; 频率经过程控二分频器 $ 一方面 提 供 给
27!34 采 样 时 钟 % !%! 等 效 采 样 的 实 现
‘‘‘1aBUVWX 1UYa O 收 稿 日 期 & +77+H00H +7 +
/
’( 理 数 据 ,". 显 示
图 * 总体软件流程图
!"
!"$ 实 时 采 样 的 实 现
实时采样中$ 为了使采样得到的波形尽量精确 $系 统 将 01+2!34 以 下 的 信 号 分 为 三 个 频 率 范 围 $ 在 每 个 频
波形显示开始 参考电压
"& $ 则 #’ 可 以 表 示 为 & #’ GE "! BC H "& IJ %
这时复现一个波形所需的采样点数为&
"! BC $ 根 据 输 入 频 率 设 定 芯 片 %&D98+9: 的 频 率 字 #$ * 只
取整数$用于控制输出信 号 的 频 率 +$经 过 % 分 频 后 产 生 采样频率, 根据等效采样的原理$采样频率与输入频率 相 近 E 对 于 输 入 频 率 为 87!34 567!34 的 情 况 $ 采 样 频 率 与 输 入 频 率 的 二 分 频 接 近F$ 二 者 频 率 代 值 的 差 值 记 做
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 $ 3456789:;< 度 范 围 较 大 $ OA@* N)A)* % ! 整 形 电 路 采 用 高 速 比 较 器
入频率确定时钟芯片的输出及分频数& 当输入频率高于
@ECD 时 ! 利 用 可 编 程 频 率 合 成 芯 片 $% F’()’* 产 生 基 准
时 钟 ’ 当 输 入 频 率 小 于 @ECD 时 ! 由 单 片 机 提 供 (GECD 的 基准时钟& 然后根据输入频率的大小对基准时钟使用不 同的分频数!从而产生采样时钟&
实现等效采样的系统框图如图 ) 所示&
+,-./ $ % &’()’ * !"#!
串行接口 程控 二分频器 数据线
图 @ 总体硬件框图
$@ % 控 制 器 控 制 器 部 分 任 务 较 重 H 通 过 两 片 &I-B) JK-L@ 和
0+1 2
K-L)M 来 完 成 & 其 中 ! K-L@ 负 责 采 样 ( 数 据 处 理 以 及 程
(." 作为 ",? 工作频率 $ 另一方面再经过程控二五 十 进 制 分频器控制 ’(! 写入速度 $ 作为低端信号的采样频率 "
! 软件设计
!"# 总 体 软 件 流 程
总 体 软 件 流 程 如 图 @ 所 示 " !"#0 接 收 !"#+ 的 测 频 结 果 $ 并 将 幅 值 信 息 传 递 给 !"#+ $ 由 !"#0 根 据 输 入 频 率 确 定 采 样 方 式 $ 并 控 制 精 密 时 钟 发 生 电 路 为 )." 提 供 采 样 时 钟 " 一 次 采 样 完 成 后 $ 由 !"#0 处 理 采 样 数 据 并 送 ,". 显 示 "
" 硬件设计
"#! 总 体 设 计
本系统在硬件上可分为五部分"控制器(测频及键 盘控制(波形采样(程控时钟和液晶模块& 系统功能如图
@ 所示&
程控时钟
JB % 液 晶 显 示
液 晶 部 分 由 点 阵 液 晶 显 示 器 3,1@RO@RO ( 液 晶 控 制 器 #3,@QQB ( #Z+1 C1R))BR ( 负 压 发 生 器 和 背 光 交 流 驱
!"# $ 粗 采 样
信号频率 确定采样方式 驱 动 扫 频 输 出
*0 + *+ +
!"# + 测 频
" GE "! BC H "& I K "&
本 系 统 选 用 的 液 晶 为 0L7J0L7 点 阵 $ 将 M 轴 上 87 个 点 所 表 示 的 时 间 定 义 为 一 格 时 基 $ 记 作 ($则 液 晶 屏 幕 上显示的周期个数为&
-\/
控制器 波形采样模块 输入信号
动电源发生器组成&
液晶 显示模块
"#" 等 效 采 样 的 实 现
等效采样是本系统的关键和创新点& 主要采用以芯 片 #%FI()I * 为 核 心 的 精 密 时 钟 发 生 电 路 ! 控 制 高 速
键盘
测频模块
+,- 对 高 频 信 号 进 行 循 环 间 歇 式 采 样 &
034 50A34 $ 由 单 片 机 提 供 87A34 采 样 时 钟 ’ 输 入 频 率 为 0A34 50!34 $ 由 芯 片 %&698+9 : 提 供 87!34 采 样 时 钟 ’
输 入 频 率 为 0!34 5 01+2!34 $ 由 芯 片 %&698+9: 提 供
0!34587 !34 之 间 $ 并 有 可 控 的 小 步 进 值 " %&698+9: 的输出频率为 +2!345877!34 $ 需 要 外 加 分 频 电 路 将 低 频 部 分 扩 展 " 同 时 $ 本 系 统 选 用 的 )." 为 ;,"2287 $ 其 转 换 速 率 是 2!%<%587!%<% $ 低 端 采 样 率 会