数字存储示波器的设计与制作报告
简易数字存储示波器实验报告
目录一．数字存储示波器简介及设计思路 (3)2．实验设计原理 (5)三、系统各模块的简单说明 (5)四．最终实现功能说明 (8)五．实验设计实现功能模块具体分析 (9)六、实验硬件分配及总体仿真波形 (15)一、数字存储示波器简介及设计思路数字存储示波器是20世纪７０年代初发展起来的一种新型示波器。
这种类型的示波器可以方便地实现对模拟信号波形进行长期存储并能利用机内微处理器系统对存储的信号做进一步的处理，例如对被测波形的频率、幅值、前后沿时间、平均值等参数的自动测量以及多种复杂的处理。
而我们此次要设计的便是一种简易的数字存储示波器。
数字存储示波器可实现以下功能。
通过对来自信号源的信号进行采集（可分为实时取样和等效时间取样），将获得的值存储在内置RAM内，后期操作有对波形的显示、波形的测量（如测量频率、幅值、上升下降时延等）和波形处理（如双踪两波形的相加、相减、X-Y显示等等）。
其工作示意图如下所示：而我们设计的简易数字存储示波器实现的功能有对单一信道信号进行采样存储显示（分实时显示和存储后期调用显示）、对信号进行频率测量并显示数值、对波形进行上移、下移、扩展、收缩操作、示例波形演示（包括正弦波、锯齿波、方波）。
我们所用的硬件有实验箱上的高速的模数转换器TLC5510、FPGA芯片、单片机、LCD显示屏、FPGA内置RAM、外围扩展的RAM和键盘。
以下框图为实验箱硬件使用说明图：下移、扩展、收缩和测频的处理。
二、实验设计原理设计总体逻辑思路如下：系统开始工作时，通过按键选择是否开始检测波形，若是，则首先由频率检测器检测频率，然后根据测得的频率选择适当的采样频率。
信号源产生的信号通过A/D采样，采样结果保存在FPGA内置的存储器中。
待存储完一帧数据时进行输出到LCD上显示。
待显示100ms后暂停100ms以消除视觉暂留效应，然后准备下一帧数据的存储和显示。
如若需要存储波形，则在当前显示的同时，将采样得到的数据送往片外的SDRAM存储，直至存储结束或者存储容量达到上限。
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：数字存储示波器是现代电子测量领域中常见的一种仪器。
它通过将模拟信号转换为数字信号，并进行存储和处理，能够更准确地显示和分析电路中的信号波形。
本实验旨在通过使用数字存储示波器，对不同信号的波形进行观测和分析，并探究其在电子实验中的应用。
一、实验原理：数字存储示波器的工作原理主要包括信号采样、信号转换和信号显示三个过程。
首先，示波器通过采样装置对模拟信号进行采样，将其转换为离散的数字信号。
然后，通过模数转换器将离散的信号转换为数字信号，并将其存储在示波器的存储器中。
最后，示波器通过显示器将存储的数字信号转换为波形图形进行显示。
二、实验步骤：1. 连接电路：将待测的电路与示波器进行连接，确保信号源与示波器的输入端正确连接。
2. 设置示波器参数：根据待测信号的特点，设置示波器的采样频率、触发方式和时间基准等参数。
3. 开始测量：打开示波器电源，观察显示屏上的波形图形，并对波形进行分析和测量。
4. 调整参数：根据需要，调整示波器的参数，如水平和垂直灵敏度、触发电平等，以获得更清晰和准确的波形图形。
5. 结束实验：关闭示波器电源，断开电路连接，整理实验器材。
三、实验结果：通过实验，我们得到了多个不同信号的波形图形，并进行了分析和测量。
以下是实验中得到的一些典型结果：1. 正弦波信号：我们首先对一个正弦波信号进行观测。
通过示波器的显示，我们可以清晰地看到波形的周期、幅度和相位等特征。
通过测量，我们还可以得到波形的频率和峰峰值等具体数值。
2. 方波信号：接下来，我们对一个方波信号进行观测。
方波信号具有明显的上升沿和下降沿，通过示波器的显示，我们可以观察到方波的占空比和频率等信息。
同时，我们还可以通过示波器的测量功能，得到方波的上升时间和下降时间等参数。
3. 脉冲信号：最后，我们对一个脉冲信号进行观测。
脉冲信号具有较短的脉宽和较高的幅度，通过示波器的显示，我们可以观察到脉冲信号的上升时间、下降时间和脉宽等特征。
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。
数字存储示波器设计制作报告
数字存储示波器设计制作报告
孙吉吉 孙士友 周洪亮 （控制科学系 0004101） 指导教师：蔡惟铮
1．立项依据
1.1.1 课题研究的目的、意义： （1）课题研究的目的： ① 通过课题的研究进一步巩固所学的知识，同时学习课程以外的知识，培 养综合应用知识的能力。 ② 锻炼动手能力与实际工作能力，将所学的理论与实践结合起来。 ③ 培养团队精神，加强协作能力，增进同学间的友谊。 ④ 尽力研究出预期成果，如有可能的话申报相关的知识产权，并使成果产 业化。 （2）课题研究的意义： ① 研究过程本身可以使参与者得到极大的锻炼，为将来参加实际工作做好 准备。 ② 研究的预期成果可以弥补现有示波器的不足，如能实现产业化，将在低 档型方面有较大市场。 1.1.2 现状分析： 示波器在电子、电气、控制等领域应用十分广泛。随着计算机技术的发展， 数字示波器已经实现与计算机互联、共享数据，但市场现有的示波器也有诸多不 足，如价格昂贵、体积重量偏大、携带不方便等，而齐全的功能在很多的场合并 不一定能够得到充分的应用。 本课题所研究的可存储虚拟示波器定位为低档型，即在性能上只需满足大多 场合的基本应用，努力实现小型化，价格尽可能低廉，这样在财力有限的小用户 （电子爱好者、小型企业）中能够普及，在大用户的使用中发挥便携性强的优势， 与高档示波器配合使用，互相取长补短。
87
数字存储示波器设计制作报告
图二 A：直接采样方案示意图点是可以采集很高频率的周期性输入信号。但该方案的难点 也是很明显的：如何准确获取 T/n 的时间。 在本课题的研究过程中，我们曾尝试用集成锁相环 CC4046 来实现此功能， 通过计数器与 CC4046 可以实现对经过整形的输入信号 2101 分频，再 21 倍频， 1 实质上就是锁定输入信号周期的 100 的时间。但发现在倍频时 CC4046 很难锁 21 定，几乎得不到稳定的输出波形。因此该方案最终被放弃。 事实上，该方案还是有前景的。可以考虑使用稍高档的集成锁相环，可能可 以解决失锁的问题，另外，如果采用数字锁相环，或者用单片机结合 PLD，可以 实现数字锁相，从而得到更精确更稳定的取样控制脉冲信号。
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。
简易数字存储示波器报告
号的的光迹要重叠。 3.4 控制器的设计
控制器的作用：控制、数据处理； 控制器的组成：控制器自身、人机接口。 1） 键盘 性质：矩阵扫描非编码键盘 组成：（8 个键）
对键盘的解释： （1）按下的键状态为“0”； （2）s/div 和 V/div 为+1 键 编码关系见表 6.1； （3）默认的仪器工作状态：0.2ms/div 、0.1V/div； （4）扩展移动键每按一次+5； （5）底层控制器（CPLD）扫描键盘，有键按下时向顶底层控制器 申请中断； （6）仪器的复位键（RESET）不属于键盘管理。
1
（2）总的不可调误差： ADC0808 为± 2 LSB,ADC 0809 为±1LSB。 （3）转换时间： 取决于芯片时钟频率，如 CLK=500kHz 时，TCONV=128 μs。 （4）单一电源： +5V。 （5）模拟输入电压范围： 单极性 0～5V；双极性±5V,±10V(需外 加一定电路)。 （6）具有可控三态输出缓存器。
INPUT3
R1
13k
+18v
C2
100pF
U1:A
8
R2
3
13k
1 2
4
C1
100pF
R4
50k
LF353
R3
50k
-18V
OUTPUT3
4）电平移位电路
为了适应 A／D 的要求，在进行模数转换之前必须将双极性信号 通过电平移位为单极性的，设计中将其移位为正极性信号。电路图及 仿真图如下：
-18V
3.1
前
向
通
道
作用：对被测信号进行调理、量化，并将量化结果写入存储器，
以备显示之用，它是核心部分。（初步构思）下图为前向通道的系统
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。
数字示波器设计制作报告
数字存储示波器设计制作报告1．立项依据1.1.1课题研究的目的、意义：（1）课题研究的目的：①通过课题的研究进一步巩固所学的知识，同时学习课程以外的知识，培养综合应用知识的能力。
②锻炼动手能力与实际工作能力，将所学的理论与实践结合起来。
③培养团队精神，加强协作能力，增进同学间的友谊。
④尽力研究出预期成果，如有可能的话申报相关的知识产权，并使成果产业化。
（2）课题研究的意义：①研究过程本身可以使参与者得到极大的锻炼，为将来参加实际工作做好准备。
②研究的预期成果可以弥补现有示波器的不足，如能实现产业化，将在低档型方面有较大市场。
2．课题研究的主要内容及实施方案2.1.1课题研究的主要内容：本课题研究的主要内容是如何建立一套可存储虚拟示波器系统，其具体组成为：①硬件系统：硬件系统由计算机硬件系统和外部硬件系统组成。
这里主要研究外部硬件系统，其主要目标是实现数据采集、AD转换、数据缓冲及压缩、数据存储、向计算机系统传输。
②软件系统：软件系统的主要任务是通过计算机硬件系统读取由外部硬件设备传输来的数据，进行解压、变换、排除干扰信号、将波形显示在显示器上，并进行波形的存储、打印与分析。
在实现以上基本功能的前提下，还可以进行进一步的扩展国，如硬件系统性能的担高、成本的降低、体积重量的减小、接口的扩展；软件系统功能的完善、用户界面的改进、数据的格式化、网络化，最终目标是产业化。
2.1.2实施方案：本系统实施方案如下页图一所示：2.1.3工作条件：信号源、单片机编程器、普通数字示波器、带RS －232串口的计算机系统。
随着工作的进展对实验条件的要求可能会有所变化。
3．问题的分析与几种主要实施方案的讨论3.1.1问题的分析本课题的主要问题在于模拟信号向数字信号的转换。
为了测试高频模拟信号，必须采用高速的模数转换技术。
采样定理指出，要不失真地复现输入信号，采样频率必须大于等于输入信号频率上限的二倍，但在实际工作中，要得到较理想的输入信号的波形，在输入信号的每个周期必须采十个以上的数据点。
简易数字存储示波器实验报告.doc
简易数字存储示波器实验报告基于FPGA的简易数字存储示波器的设计ⅰ.数字存储示波器的介绍和设计思路ⅱ。
实验设计原则三。
系统模块四简述。
最终实施功能描述八。
实验设计实现功能模块具体分析9六.实验硬件和整体仿真波形的分配15数字存储示波器简介及设计思路数字存储示波器是XXXX早期开发的一种新型示波器。
这种示波器可以方便地实现模拟信号波形的长期存储，并且可以通过使用机内微处理器系统进一步处理存储的信号，例如自动测量参数，例如频率、幅度、前后沿时间、平均值等。
和各种复杂的过程。
这次我们将设计一个简单的数字存储示波器。
数字存储示波器可以实现以下功能。
通过从信号源收集信号(可分为实时采样和等效时间采样)，获得的值存储在内置的随机存取存储器中。
后期操作包括波形显示、波形测量(如测量频率、幅度、上升和下降时间延迟等)。
)和波形处理(例如两个波形的加法、减法、X- 3，以及系统的每个模块的简要描述...............六.实验硬件和整体仿真波形的分配15数字存储示波器简介及设计思路数字存储示波器是XXXX早期开发的一种新型示波器。
这种示波器可以方便地实现模拟信号波形的长期存储，并且可以通过使用机内微处理器系统进一步处理存储的信号，例如自动测量参数，例如频率、幅度、前后沿时间、平均值等。
和各种复杂的过程。
这次我们将设计一个简单的数字存储示波器。
数字存储示波器可以实现以下功能。
通过从信号源收集信号(可分为实时采样和等效时间采样)，获得的值存储在内置的随机存取存储器中。
后期操作包括波形显示、波形测量(如测量频率、幅度、上升和下降时间延迟等)。
)和波形处理(如加法、减法和双迹X两种波形)。
我们设计的简易数字存储示波器具有单通道信号的采样、存储和显示(包括实时显示、存储和后期调用显示)、信号的频率测量和数值显示、波形的向上、向下、扩展和收缩以及采样波形的演示(包括正弦波、锯齿波和方波)等功能。
我们使用的硬件包括实验箱上的高速模数转换器TLC55。
数字示波器的制作-数字存储设计制作报告
数字存储示波器设计制作报告孙吉吉孙士友周洪亮（控制科学系0004101）指导教师：蔡惟铮1．立项依据**课题研究的目的、意义：（1）课题研究的目的：①通过课题的研究进一步巩固所学的知识，同时学习课程以外的知识，培养综合应用知识的能力。
②锻炼动手能力与实际工作能力，将所学的理论与实践结合起来。
③培养团队精神，加强协作能力，增进同学间的友谊。
④尽力研究出预期成果，如有可能的话申报相关的知识产权，并使成果产业化。
（2）课题研究的意义：①研究过程本身可以使参与者得到极大的锻炼，为将来参加实际工作做好准备。
②研究的预期成果可以弥补现有示波器的不足，如能实现产业化，将在低档型方面有较大市场。
**现状分析：示波器在电子、电气、控制等领域应用十分广泛。
随着计算机技术的发展，数字示波器已经实现与计算机互联、共享数据，但市场现有的示波器也有诸多不足，如价格昂贵、体积重量偏大、携带不方便等，而齐全的功能在很多的场合并不一定能够得到充分的应用。
本课题所研究的可存储虚拟示波器定位为低档型，即在性能上只需满足大多场合的基本应用，努力实现小型化，价格尽可能低廉，这样在财力有限的小用户（电子爱好者、小型企业）中能够普及，在大用户的使用中发挥便携性强的优势，与高档示波器配合使用，互相取长补短。
2．课题研究的主要内容及实施方案**课题研究的主要内容：本课题研究的主要内容是如何建立一套可存储虚拟示波器系统，其具体组成为：①硬件系统：硬件系统由计算机硬件系统和外部硬件系统组成。
这里主要研究外部硬件系统，其主要目标是实现数据采集、AD 转换、数据缓冲及压缩、数据存储、向计算机系统传输。
② 软件系统：软件系统的主要任务是通过计算机硬件系统读取由外部硬件设备传输来的数据，进行解压、变换、排除干扰信号、将波形显示在显示器上，并进行波形的存储、打印与分析。
在实现以上基本功能的前提下，还可以进行进一步的扩展国，如硬件系统性能的担高、成本的降低、体积重量的减小、接口的扩展；软件系统功能的完善、用户界面的改进、数据的格式化、网络化，最终目标是产业化。
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。
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”。
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。
报告范例-数字存储示波器
简易数字存储示波器摘要：本系统基于数字存储示波器的工作原理，采用高速数据采集和数据处理技术，以微控制器（MCU）和可编程逻辑器件（FPGA）为核心，由模拟通道信号调理、触发控制、数据采集、数据处理、波形显示和人机接口等功能模块组成。
此存储示波器既具有一般示波器实时采样显示的功能，又可以对某段瞬时波形进行即时存储和连续回放显示。
整个设计实现了存储示波器的功能要求，达到了较高的性能指标。
关键字：数字存储；示波器；FPGA一．系统总体方案设计与论证（汉字“一、二、三、……”作为序号时，其后应用顿号，即“一、”下同）1．方案比较与选择数字存储示波器整体结构由三个部分组成：数据采集、波形存储和波形回放。
方案一：纯单片机方式。
有（由）单片机、A/D转换器、D/A转换器及存储器等组成系统，单片机承担所有的逻辑和时序控制。
这种方案要求单片机除了完成基本的处理分析任务以外，还需要完成信号的采集、存储、显示等控制与变换工作。
其优点在于系统规模小，有较大的灵活性，在低频示波示有明显的优势，但是不适宜于观察高速信号或复杂信号，难以达到题目要求。
方案二：FPGA方式。
FPGA/CPLD或带有IP核的FPGA/CPLD完成采集、存储、显示及A/D、D/A转换等功能，由IP核实现人机交互及信号测量分析等功能。
这种方案的优点在于系统高度集成、结构紧凑、可以实现复杂测量与控制、操作方便；缺点是调试过程繁琐、难度大，难以在短时间完成系统设计。
方案三：单片机与FPGA结合方式。
即用单片机完成人机界面、系统控制、信号分析、处理变换等，而用FPGA完成采集控制逻辑生成相应控制时序，这种方案结合了单片机的处理能力和FPGA的高速性能，兼顾了前两个方案的优点。
同时大多数的FPGA里面都带有置的EAB存储阵列，相应的开发工具软件也提供了部SRAM的宏模块，可以方便的（地）将波形数据RAM置于FPGA部，省去了外部RAM 电路。
综合考虑和比较上述几种方案，我们选择第三种方案来实现我们的系统设计。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
课程报告学校：姓名：班级：学号：日期：2009年05月07日数字存储示波器的设计与制作摘要本文介绍了一种基于单片机和FPGA的简易数字存储示波器的设计方案。
与传统模拟示波器相比，数字存储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分析处理功能。
在电子测量领域，数字存储示波器正在逐渐取代模拟示波器。
本系统是以FPGA为核心，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。
单片机AT89S52控制整个系统键盘和点阵液晶模块实现人机交互。
通过面板按键可方便调整波形显示方式。
关键词：FPGA；示波器；AT89S52AbstractIn this paper, a single-chip and FPGA-based digital storage oscilloscope simple design. Compared with traditional analog oscilloscopes, digital storage oscilloscope can store not only has the waveform, small size, low power consumption, easy to use, etc., but also has powerful real-time processing of the signal analysis function. In the field of electronic measurement, digital storage oscilloscope is gradually replacing analog oscilloscope. FPGA system is at the core, including the front-end analog signal processing modules, single-chip module, display module and the keyboard input module. AT89S52 Single-chip control of the system keyboard and dot matrix LCD module to achieve human-computer interaction. Through the button panel can be easily adjust the waveform display.Keywords: FPGA；Oscilloscopes;AT89S521方案论证与分析1.1核心处理器选择方案方案一：纯单片机方式。
完全由单片机来实现前级信号程控调理、采样保持电路及A/D转换器的控制、数据的处理及存储、波形显示和控制电路等功能。
方案二：单片机与FPGA结合的方式。
由单片机来完成信号调理和人机界面等顶层控制功能，而由FPGA来完成采集和信号处理等底层的核心计算。
方案一的最大特点是只用单片机，系统规模可以做得很小，成本较低。
但是，单片机在处理高速信号时有些吃力，而且在时序控制方面也显得精度不足。
相比之下，方案二则更加合理和可靠。
FPGA的应用已经相当的普遍和成熟。
用其进行采样时钟控制和信号处理，是提高系统性能和指标最有效的方法。
因此，选择单片机与FPGA的结合来作为系统的核心处理器。
1.2前级信号调理方案设计方案一：一路调理。
所有信号都通过同一路信号调理电路，经过相应的衰减或放大设计，将信号幅度控制在合适的范围内，以便后级的数据采样。
方案二：多路调理。
将不同频率范围或不同幅度范围的信号经过各自的电路进行调理。
示波器选择不同的档位，则选择了不同的信号通路。
方案一电路简洁，但由于信号的频率和幅度跨度都很大，给硬件电路的调试带来较大困难；方案二虽然可以对不同频率和幅度范围内的信号进行单独调试，降低了每一路通道对硬件电路的要求，但电路规模大、结构繁琐。
因此，选择方案一，精心设计实现电路，采用高速运放LM6361和高速比较器AD744组成的相应电路对输入信号进行调整。
1.3信号采样方式的选取方案一：实时A/D采样。
根据奈奎斯特采样定理，采样速率必须高于2倍的信号最高频率分量。
对于正弦信号，一周期内应有2个采样点。
为了不失真恢复被测信号，通常一周期内需要采样8个点以上。
为了配合高速模数转换器，采用FPGA控制M/D转换器的采样速率，以实现高速实时采样。
实时采样可以实现整个频段的全速采样，本系统设计选用ADI公司的12位高速A/D转换器AD9220，其最高采样速率可达10 MHz。
方案二：随机等效采样。
对于输入信号，设其周期为T，如果能够准确地得到其T/n的时间，那么就可以每隔一定时间采样一次，采n个数据点。
如果将逐次比较AD转换的各次比较过程分在各个不同的周期，但都对应相同的相位，从理论上来说于在一个周期内采样是等价的，而每次比较的时间总比完整的转换时间短得多，因此分周期逐次比较可以对频率更高的输入信号进行采样。
1.4双踪显示本系统设计的双踪显示模块是以高速切换模拟开关选通两路信号进入采样电路，两路波形存储在同一个存储器的奇、偶地址位。
双踪显示时，先扫描奇地址数据位，再扫描偶地址数据位。
采用模拟开关代替一个模数转换器，避免两片高速A／D转换器相互干扰，降低系统调试难度，并且实现系统功能。
1.5触发方式采用FPGA内部软件触发方式，通过软件设置触发电平，所设置的施密特触发器参数易于修改，从而抑制比较器产生的毛刺。
当采样值大于触发电平，则产生一次触发。
该方式充分利用了FPGA的资源，减少外围电路，消除硬件毛刺产生的干扰，易于调整触发电压。
1.6波形显示位置的调节1.6.1行扫描调节通过控制FPGA内部双口RAM(1 KB)的起始地址的偏移量确定来控制波形的移动。
其具体方法是将滑动变阻器R上的电平通过模数转换器转换为数字信号传输给FPGA，再与初始电平数字信号(显示位置复位时，滑动变阻器R的电平采样值)相比较决定起始地址ADR0的偏移量。
该方法可易于实现波形满屏和自动显示功能。
1.6.2 列扫描调节MAX197采样A、B通道的Position电位器值，所得采样值经FPGA送至16位串行D／A转换器，MAX542产生直流电平，该直流电平与列扫描波形相加送至模拟示波器显示，实现波形上下移动。
为分离A、B通道，在读A通道波形数据时，FPGA必须将Position A电位器的值送至D／A转换器；而在读B通道波形数据时，也必须将Position B电位器的值送至D／A转换器，这样可在调节某一电位器时，实现相应通道波形上下移动。
1.7波形数据存储数字示波器存储波形数据可采用外接的双口RAM或通用静态RAM，同时FPGA 可控制RAM的地址线，从而实现波形数据的存储。
双口RAM可同时进行读写操作，由于本系统设计采用FPGA，因此可充分利用FPGA的逻辑阵列和嵌入式阵列，可将双口RAM写入FPGA内部，从而无需外接RAM，减少硬件电路，提高简易数字示波器的可靠性。
2系统设计方案本系统设计框图如图1所示。
整个系统是以FPGA为核心，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。
而信号的前级处理模块又包括射级跟随器、程控放大电路、整形电路。
A、B通道的信号经前级处理变为O～4 V，AD9220对其采样。
波形存储控制模块将其采样数据写入FPGA内部RAM，再由波形显示控制模块进行显示。
FPGA通过编程设置实现测频、键盘扫描、显示驱动、波形存储控制等功能。
单片机AT89S52控制整个系统键盘和点阵液晶模块实现人机交互，通过面板按键可方便调整波形显示方式。
2.1系统硬件设计2.1.1输入信号调理电路图2 前级信号调理电路2.1.2信号采集电路A/D转换器这里采用的A/D转换器是美国TI公司生产的新型模/数转换器件TLC5510（ADC）。
它是一种采用CMOS工艺制造的8位高阻抗并行A/D芯片，能提供的最小采样率为20MSPS。
TLC5510引脚说明如图3所示。
图3 TLC5510引脚存储器由于TLC5510高达20MSPS的采样率，单片机很难能达到这个速度，这时采用双口RAM——IDT7202，与之配合使用，以达到与单片机同步的目的。
IDT7202是AMD公司推出的一款先进/先出双口存储器。
存入数据的时间是12ns，即存入频率高达83MHz，完全可以与20MSPS的A/D匹配，所以两块芯片可以用同一时钟采样并存储。
IDT7202与TLC5510接口电路如图4所示。
图4 IDT7202与TLC5510接口电路2.1.3程控放大电路采用模拟开关CD4051、宽带运算放大器AD844及精密电位器实现10 mV／div～2 V／div的多档垂直分辨率。
FPGA含有通道选择寄存器模块，通过单片机写入通道号控制模拟开关以选通不同的反馈电阻，实现不同放大倍数，将信号调理在满足AD9220的0～4 V的范围内，具体电路如图5所示。
图4 程控放大电路2.1.4数据采集模块本系统设计采用ADI公司的高速模数转换器AD9220实现波形信号的采集，AD9220最高采样速率可达10 MHz，采用外部晶体振荡器8 MHz，FPGA内部通过采样实现波形存储。
AD9220有直流耦合和交流耦合两种输入方式。
本系统设计采用直流耦合，0~5 V的输入方式。
采用内部2．5 V参考电压。
由于系统垂直分辨率只需255级，故采用AD9220的高8位。
数据采集电路如图6所示。
图6 数据采集电路2.2 FPGA设计系统采用Verilog HDL语言，在QuartusII软件下对FPGA进行逻辑电路的描述编程，可灵活实现系统所需电路和控制模块。
2．2．1 触发模块单片机先向FPGA模块写入设置的触发电压，FPGA内部相比较后，当采样值大于该触发电压时，则产生一次触发。
图7为触发模块。
图7 触发模块2．2．2 程控放大控制模块单片机首先以100 mv／div的档位对信号采样，通过比较与该信号最近的模拟开关的通道号，然后写入控制字，产生相应通道号，实现垂直分辨率的调整。
2．2．3 波形存储控制模块该模块为RAM模块的写地址累加器，可控制波形的存储。
H_spring为单次和多次触发控制引脚，当为高电平时，单次触发，停止向RAM写入数据，所显示波形为存储波形；为低电平时，多次触发，当检测到一次触发时，即向RAM写一次数据，共l K个点，并在写操作时屏蔽触发。
写地址先写奇地址，存入通道一采样后的波形数据，后写偶地址，存入通道二采样后的波形数据。
如果连续多次检测不到触发时，向RAM中写入全0，显示一条直线，即实现自动捕捉功能。