简易数字存储示波器中信号显示模块的设计

简易数字存储示波器中信号显示模块的设计
熊 董兆 。 开盛 ， 鑫
（． １武汉 工程 大学 电气信 息 学院 ， 湖北 武 汉 ４０ ７ ；． ３ ０４２ 国防科技 大 学 电子 工 程 学 院， 南 长 沙 ４ ０７ ） 湖 １０３
摘 姜 ： 了设计 出一种价廉物美 的简 易数字存储示波器 ， 为 在介绍简易数字存储示波器工作原理 的基础上 ， 对
简易数字存储示波器 的设 计方 案进行 了研究 ， 并采用单片机 和集 成电路技术 ， 对该简 易数字存 储示波器 的信
号显示模块进行 了设计 ， 具体给 出了数／ 模转换 器和信号显示 模块 的硬 件电路图． 该显示 模块可 以应用于简易
数字存储示波器 中．
； 键 词 号 Ｉ 波 器 ； 示 Ｉ 块 Ｉ 件 ｌ 皂 信 示 显 模 硬
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第２卷 第 １ ９ 期
２０ 年 Ｏ ０７ １月
武
汉
工
程
大
学
学
报
Ｖ０ ． ９ Ｎｏ １ １２ ．
Ｊ Ｗ ｕ ａ Ｉ ｓ． Ｔｅ ｈ ． ｈｎ ｎｔ ｃ．
Ｊ ｎ ２ ０ ａ． ０７
文 章 编号 ：０４—４ ３ （０ ７０ —０ ６ ０ １０ ７ ６ ２ ０ ） １ ０ ２— ３
中圈分类号 ： Ｐ ３ Ｔ ９
文献标识 码 ； Ａ
Ｏ 引 言
示 波器作 为 一种 有效 的信 号测 试 、 试工 具 ， 调 已从 ２ ｏ世纪 六 十年代 的 电子 管模 拟示 波 器 ， 展 发 到 目前 功能齐 全 、 性能 先 进 的数字 存储 示 波器 ． 但
拟 示 波 器将 被 测 信 号 显 示 出来 ． 这样 的示 波 器 即 是 简易 数字 存储示 波 器 ．
确显示被测信 号， 信号输入通道必须按 照信号的
变化速 率选择 相应 的采样 速率 ， 是 ， 但 在将 采样 的 数据 恢复 为模 拟信 号 时 ， 用 一 个适 宜 于人 们 观 采
数转换 、 数据 存储 及分 析 处理 的简 易 逻辑 电路 ， 并 和 数 据 通信 接 口组成 ［ ］由于 篇 幅 所 限 ， 介绍 ２． 仅 将该 电路与 模 拟示 波 器 结 合 起来 使 用 ， 由普 通模 信 号模 块的 设计 ．
图 １ 简 易 数 字存 储 示 波器 的 组 成 结 构
被 测 信 号 同频 同相 的 扫 描锯 齿 波 ， 可 在模 拟示 便 波器 上显示 被 测信 号 的波形 ． 此 ， 为 在信号 显示模 块部分 ， 须设 计相 应 的 ｙ输 出通 道 和 ｘ 输 出通 必
作 者 简 介 ： 开 盛 （９ ０一 ， ， 北 通 城 人 ， 师 ， 士． 究 方 向 ： 信 与 电 子 系 统 及 管 理 信 息 系 统 熊 １７ ）男 湖 讲 硕 研 通
１ 简 易 数 字 存 储 示 波器 的 组成 结构
通 过 对 简 易 存 储 示 波 器 的功 能 分 析 ， 以得 可 由于数 字示 波器 价 格 偏 高 ， 内还 在普 遍 使 用 各 到 其 组 成结 构 如 图 １所 示． 个 系统 由控 制 器模 国 整 种传 统 模拟 示 波 器． 设计 一种 具 有 数 据 采 集 、 ／ 块 、 机 界 面接 口、 号 输 入 通道 、 模 人 信 信号 显 示 模块
收 稿 日期 ：０ ６ ０ ８ ２ ０ 一ｉ —０ 基 金 项 目 ： 北 省 教 育 厅 科 研 计 划 项 目（ ０ ３ Ｃ１） 湖 ２ ０ Ｂ ０
平 偏 转 系 统 （ 轴 ） 电 源 供 给三 部 分 组 成 ， ｘ 、 只要
在 ｙ轴 输入 被测 信 号波形 的同时 ， ｘ 轴输 入与 在
的输 入数 据进 入输 入 寄存 器 ； Ｉ Ｅ、 Ｓ ＷＲ１不 当 Ｉ Ｃ、
由于在 设计 的简 易 数 字 存 储示 波 器 中 ， 储 存 在Ｒ ＡＭ 中 的 被测 信 号 数据 是 ８比特 的 ， 因此 选
用 ８位 的数／ 转 换 器 即可 将 采样 数 据 恢 复 为被 模
同时有效 ， Ｅ Ｉ １为低 电平 时， 输入 寄存器 中原有
Ｆｉ ． Ｃｏ ｆ ｕ ａ ｉｎ ｄ ａ ｒ ｍ ｆｓ ｇ １ ｎ ｉ ｒ ｔ ｉｇ ａ ｏ ｉ ｌ ｄ ｇｔ ｌ ｔ ｒ ｇ ｓ ｉ ｏ ｒ ｐ ｇ ｏ ｍｐ ｅ ｉｉａ ｏ ａ ｅ ｏ ｃｌ ｇ ａ ｈ ｓ ｌ
２ 信 号 显 示模 块 设计 方 案
信号显 示模 块 的作用 是将 存储 的数 字 信号恢 复为模 拟信 号并 显示 于普 通模 拟示 波 器的荧 光屏 上． 而模 拟示波 器 主要 由垂直偏 转 系统 （ ｙ轴 ）水 、
轴和 ｘ 轴输 出被采样波形信号和 同步扫描电压 信号 ， 以显示 被 采样 存 储 的信 号 波 形 ． 由此 可见 ，
信号显 示模 块必 须具 备 数模 转换 器 （ Ａ） Ｄ／ 和相 应 的输 出 电路 ．
转换 器 的输 入ຫໍສະໝຸດ 端 ．Ｌ Ｃ 、 ＩＥ、 Ｓ ＷＲ１为 输 入寄 存 器 的 选 通 信 号 ， ＩＥ、 Ｓ ＷＲ１全 部 有效 ，Ｅ１为高 当 Ｉ Ｃ 、 Ｌ 电平 时 ， 选通 输 入 寄 存 器 ， 据 总线 Ｄ ０ 数 １￣ＤＩ ７上
数据 被 锁 存 ． Ｅ Ｗ Ｒ ＸＦ Ｒ、 ２为 Ｄ ＡＣ寄 存 器 的选 通
测模 拟信 号． 简 易数 字存 储 示波 器 中 ， 了能 正 在 为
信 号 ， ＸＦ 当 ＥＲ、 ＷＲ２同 时 有 效 时 ， ２为 高 电 Ｉ Ｅ
平， 选通 ＤＡＣ寄存 器 ， 入 寄 存 器 中锁 存 的 数据 输
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第１ 期
熊 开盛等 ： 简易数字存储示波 器中信号 显示 模块的设计
道， 并经 数／ 转换 电路 （ ／ 分 别 向示 波器 的 ｙ 模 Ｄ Ａ）
器、 ８位 Ｄ ＡＣ寄 存 器 、 ８位 Ｄ／ 转 换 电路 及 转 换 Ａ
控制 电路组 成 ． 字 量 通 过两 级 寄 存器 送 至 Ｄ Ａ 数 ／