数据采集电路和简易存储示波器设计

合集下载

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。

简易数字存储示波器电子综合实验项目设计

２实验要求
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示。１１，所
３实验原理
３．采样原理１
实时采样是在信号存在期间对其采
要求被测周期信号的频率范围为１ＩｚｌＭＨｚ，器输入阻抗为１０，示Ｏ～０Ｉ仪Ｍ显屏的刻度为８Ｖ× ｌｄＶ，直分辨率为ｄｉｉ垂０
．
ｅｉｎ，ｉｃｉｐｏｕｔｏｓｓｅｄｂｇｉｇｎｄｒｊｃａｃｐａｃｔｃｎｌｇｅｃＴｈｅｔｒｐｏｅｔｅｅｏｍｅｐｏｅｓｎｌｄｎｐｏａｅｈｏｏｙｔ．ｅｎｉｅｒｊｃｄｖｌｐｎｔｒｃｓｉｃｕｉｇｒｇｒｍｄｓｇｃｒｕｔｒｄｃｉｎ，ｙｔｍｅｕｇｎａｐｏｅｔｃｅｔｎｅ，
ห้องสมุดไป่ตู้
计，电路制作、到最后的调试验收整个项目开发过程。养学生应用已学的专业基础知识，行项目设计和开发的能力。直培进关键词：合实验数字存储示波器ＦＰ等效采样综ＧＡ中图分类号：２０ＴＮ６文献标识码：Ａ
ｈｅｐＤｅｖｅｌｌｏｐｉｓｕｄｅｎｔｃｎｇｔｓｏｍｐｒｅｈｅｎｓｖｅａｐｐｉａｔｏｒａｂｉｉｉｓ．ｉｌｉｌｃＩｔｅ
ＫｙＷｏｄＩｔｇａｅｅｐｒｍｅｔＤｉｔｌｓｏａｅｏｃｌｏｃｐＦＰｅｒｓ：ｎｅｒｔｄｘｅｔｎ；ｇｉａｔｒｇｓｉｌｓｏｅ；ＧＡ；ｕｖａｅｔＥｑｉｌｎ

简易数字存储示波器设计报告[]

简易数字存储示波器设计报告摘要本设计分为四个模块,分别是:信号前向调整模块，数据采集模块，数据输出模块和控制模块。

信号前向调整模块采用高速低噪音模拟开关(MAX4545）和宽带运算放大器（MAX817)构成可编程运算放大器，对幅度不等的输入信号分别进行不同等级的放大处理.数据采集模块采用可编程器件（EPM7128SLC84—15）控制高速Ａ／Ｄ（TLC5510)对不同频率的输入信号分别以相应的采样速度予以采样，并将采样数据存在双口ＲＡＭ（IDT7132）中.数据输出模块采用另一片可编程器件（EPM7128SLC84—15）控制两片Ｄ／Ａ（DAC0800）分别输出采样信号和锯齿波，在示波器上以Ｘ－Ｙ的方式显示波形.控制模块以AT89C52单片机为控制核心，协调两片可编程器件的工作,并完成其它的测量,计算及控制功能.一．总体方案设计与论证:方案一：数字示波器采用数字电路，将输入信号先经过Ａ／Ｄ变换器，把模拟波形变换成数字信息,暂存于存储器中。

显示时通过Ｄ／Ａ变换器将存储器中的数字信息变换成模拟波形显示在模拟示波器的示波管上。

对于存储器的地址计数及数据存取可通过数字电路对时钟脉冲计数产生地址，并选通存储器来实现；对输入信号何时触发采集可通过模拟比较器及其它简单的模拟电路实现。

但是，这种方法的硬件电路过于复杂,调试起来也不方便，不利于系统的其它功能扩展，因而不可采取。

方案二：采用AT89C52单片机。

单片机软件编程灵活，自由度大。

可通过软件编程实现对模拟信号的采集,存储数据的输出以及各种测量，逻辑控制等功能。

但是，系统要求的频带上限为５０ＫＨＺ，根据采样定理，采样速度的下限为１００ＫＨＺ，需要用高速Ａ／Ｄ进行采样.假设单片机系统用12M的晶体振荡器作为系统时钟，那麽一条指令就需要1us或2us,根本无法控制Ａ／Ｄ高速工作.因此，单纯用软件是不可能实现该系统的。

方案三：采用AT89C52单片机作为控制核心，采用可编程器件(ALTERA公司的EPM7128SLC84—15）来实现对数字系统的控制。

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)

简易数字存储示波器设计

简易数字存储示波器设计【摘要】：该简易数字存储示波器的设计是介绍基于FPGA高速数据实时采集与存储、显示技术，采用FPGA中的A/D采样控制器负责对A/D模拟信号的采样控制，并将A/D转换好的数据送到FPGA的内部RAM中存储；RAM的地址信号由地址发生计数器产生。

当完成1至数个周期的被测信号的采样后，在地址发生计数器的地址扫描下，将存于RAM中的数据通过外部的D/A进入示波器的Y端；与此同时，地址发生计数器的地址信号分配后通过另一个D/A构成锯齿波信号，进入示波器的X端。

从而实现数字存储示波器的功能。

本设计的ADC0809芯片作为高速信号的A/D转换，SRAM6264存储器作为采样后数据的存储，DAC0832芯片作为信号的 D/A转换。

程序设计采用超高速硬件描述语言VHDL描述，对其A/D转换、A/D采样控制器及数据的存储、数字输出进行编程、仿真，完成硬件和软件的设计，以及实验样机的部分调试。

关键词：数字存储示波器，FPGA，0809ADC，0832ADC, S RAM6264存储器Abstract:The simple design of digital storage oscilloscope is to introduce high-speed FPGA-based real-time data acquisition and storage, display technology, the use of FPGA in the A / D sampling controller is responsible for A / D analog signal to control the sampling and A / D conversion to the good data in the FPGA is internal RAM memory; RAM address signal generated by the address counter. Upon the completion of cycle 1 to a few samples of the measured signal, the address counter in the address scan, will keep the data in RAM through the external D / A into the scope of the Y-side; At the same time, address counter After the allocation of the address signal through a D / A constitute a sawtooth signal, the X-side into the oscilloscope. In order to achieve the functions of digital storage oscilloscope.The design of the chip as a high-speed signal ADC0809 the A / D converter, SRAM6264 memory for data storage after sampling, DAC0832 chip as a signal of D / A conversion. Programming using ultra-high-speed hardware description language VHDL description of its A / D conversion, A / D sampling controller and data storage, digital output programming, simulation, the completion of the design of hardware and software, as well as some of the experimental prototype debugging .Key words:digital storage oscilloscope, FPGA, ADC0809, DAC0832, SRAM6264 memory目录【摘要】 1【Abstract】：错误！未定义书签。

简易数字存储示波器电子综合实验项目设计

简易数字存储示波器电子综合实验项目设计
简易数字存储示波器电子综合实验项目设计详述如下：本实验要
求设计一台简易数字存储示波器（以下简称DSO），完成对信号的观察、测量和分析。

DSO在两个不同时间尺度上对电子信号进行测量，以查看
信号的周期性变化。

它的典型用途包括检测波形的工作，分析低频信
号的幅度变化，检测瞬态信号的持续时间，跟踪数字电路的时间变化等。

本实验以AD8009-18G作为DSO的A/D转换器,该模块带有基于CPLD设计的熔丝接口和控制单元，用于控制和监控示波器工作状态。

此外，本实验将使用AT89C51作为微控制器，主要用来提供操作系统，通过HD44780液晶显示屏与用户进行交互，控制数据采集和存储。

另外，为了实现示波器多功能功能，本实验系统中还设有一个键
盘输入单元，用户可以通过该单元输入控制信号，以控制显示器的分
辨率和数据采集的时间等；同时，系统还集成了一个EEPROM，用于存
储系统参数，方便用户查看和修改参数。

本实验的最终目标是通过本实验的设计，使学生能够掌握示波器
所对应的原理，了解数字存储技术，熟悉相关芯片的操作，以及学d
习数字系统设计和控制等方面的知识。

简易数字存储示波器设计

简易数字存储示波器设计任务及要求：1、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：2、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）仪器的触发电路用内触发，要求上升沿触发、触发电平可调。

（6）观测波形无明显失真。

3、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。

方案选择及设计理念：数字存储示波器系统由信号调理电路、采样保持电路、触发电路、A/D、D/A、X输出电路、Y输出电路、控制处理器等组成。

下图所示为数字存储示波器的原理框图。

每隔一端时间对输入的模拟信号进行采样然后经过A/D转换，把这些数字化后的信息按一定的顺序存入RAM中，当采样频率走高时，就可以实现信号的不失真存储。

当需要观察这些信息时，只要以合适的频率把这些信息从存储器RAM中按原顺序取出，经D/A转化和LPF滤波后送至示波器就可以观察到稳定的还原后的波形。

方案讨论：采样方式的选择本题要求的单次信号测量，需采用实时采样；要求最高信号频率为50KHZ,为使该频率下每个周期内有20个采样点，就要求最高采样速率为1MHZ，A/D转换速率1Ms/s，在目前市场条件下满足1MHZ采样速率的A／D无论技术条件还是价格都不是困难的。

一款简易示波器的设计方案

款简易示波器的设计方案随着电子通信以及教学事业的发展，示波器的应用越来越广泛，它在教学中所起到的作用越来越重要，示波器可以测量信号的幅度，频率以及波形等等，但是高精度的示波器非常昂贵，对于非盈利事业的教学组织来说无疑不合适，所以提出了一种以单片机为控制核心的简易示波器设计方案。

它由前向控制部分，数据采集和存储部分， 51 单片机控制部分以及按键和 MS12864R 显示部分组成。

1 简易数字示波器的工作原理以及总体框架本设计硬件电路部分由单片机控制系统电路，前向输入调理电路，模数转换和存储电路，以及按键显示电路组成。

其工作的基本思路就是以单片机为控制核心，让 AD 芯片完成数据的离散化，采集数据经过缓冲暂存于存储器里面，当波形显示时，单片机从存储器的读使能端读取采集数据存于数组中，然后进行相应的数据处理并把所存取得数据按一定的顺序打在液晶显示器相应的位置上，从而再现波形信号 ;其中输入调理电路由阻抗变换电路，信号抬升电路以及频率测量电路构成，阻抗变换电路是为了提高输入阻抗，信号抬升是为了使信号的幅度满足 AD 芯片的输入幅度要求，频率测量电路主要是测量周期性信号的频率。

总体设计框图如图 1 所示。

2 硬件设计 2.1 前端信号的处理本模块具有两信号位置的变换主要由阻抗变换电路，信号抬升电路构成，阻抗变换采用 ua741 构建的阻随放大电路，信用 ua741 构成的加法电路，信号位置的处理主要是对被测输入信号在幅度与偏移方面进行线性处理，使信号在垂直方向处于 A/D 转换器的输入范围内。

波形变换电路是用来测量输入信号的频率，但是单片机属于数字器件，为此，我们需随着写入数据或者读取数据而使地址指针进行递增或者递减来实现寻址，两者中间接了一个缓冲器，这样可以起到数据缓冲作用，在MCU 与AD 之间接入FIFO 的作用是起到数据缓冲的作用，因为 AD 的时钟高于 MCU 的工作频率，所以让 AD 和 FIFO 同步工作来存储 AD 转换的输出数据，实验中 AD 与 FIFO 的时钟同步，来自于 ALE 引脚，为了使时钟更加稳定，可以让 ALE 信号先经过与门再送往采集存储模块;FIFO 有3个标志位引脚，FF 满标志，HF 半满标志以及 EF 空标志，本设计只利用了 FF 满标志，当 FIFO 存满时通知单片机来读取数据，这是单片机使 FIFO 的写使能禁止，大功能，是输入信号位置的变换 ;二是信号波形的变换号抬升电路采要对输入信号进行波形变换以及脉冲整形;硬件电路设计如图2 所示。

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。

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。

EDA课程设计题目

1.数控分频器的设计2.8位16进制频率计设计3.数据采集电路和简易存储示波器设计利用FPGA直接控制0809对模拟信号进行采样，然后将转换好的8位二进制数据迅速存储到存储器中，在完成对模拟信号一个或数个周期的采样后，由外部电路系统(如单片机)将存储器中的采样数据读出处理。

4.8位移位相加硬件乘法器设计5.16阶数字滤波器的设计6.基于DSP Builder的FIR数字滤波器设计7.基于DSP Builder的IIR数字滤波器设计实验8. 基于FPGA的十字路口交通灯控制器9. 通用十进制加法器（动态扫描显示）设计一个双4 位的BCD码全加器，其框图如图1所示。

图中的“进位出”C即是本位的进位输出。

全加器的16个输入所对应的管脚同16位拨码开关相连，16个输入管脚是（被加数）A1(3..0)、（被加数）B1(3..0)和（被加数）A2(3..0)、（被加数）B2(3..0)。

相加的十进制结果经译码电路译为7段显示输出，和与进位的值。

要求显示器动态显示两位十进制相加的结果。

10、通用十进制减法器（动态扫描显示）设计一个双4 位的BCD码全减器，其框图如图2所示。

图中的“借位出”C即是本位的借位输出。

全减器的16个输入所对应的管脚同16位拨码开关相连，16个输入管脚是（被减数）A1(3..0)、（被减数）B1(3..0)和（减数）A2(3..0)、（减数）B2(3..0)。

相减的十进制差经译码电路译为7段显示输出，差与借位的值。

要求显示器动态显示两位十进制相减的结果。

11、六人抢答器抢答台数为6；具有抢答开始后20秒倒计时，20秒倒计时后六人抢答显示超时，并报警；能显示超前抢答台号并显示犯规报警；系统复位后进入抢答状态，当有一路抢答按键按下，该路抢答信号将其余各路抢答信号封锁，同时铃声响起，直至该路按键松开，显示牌显示该路抢答台号。

12、出租车计费器实现计费功能，计费标准为武汉起步3元，车行3公里后为1.4元/公里，当计费达到20元后，每公里加收50%的车费，车停止每3分钟增加0.7元。

简易存储示波器的设计与实现

简易存储示波器的设计与实现摘要本系统基于单片机最小系统,以高速模数转换器TLC5510为核心，利用CPLD 构成高速逻辑控制器件控制高速A/D 芯片采样转换和双口RAM 存储数据、回放波形。

本系统主要由七个子模块电路构成：前级程控放大电路、TLC5510高速采样电路、基于CPLD 的高速逻辑控制电路、数据存入与读出的双口RAM 电路、AD7523 D/A 转换电路、触发电路、单片机最小系统。

系统实现了单/双踪显示、多触发方式、波形存储等多种功能。

系统硬件设计应用了EDA 工具，软件设计采用模块化编程方法。

关键字程控增益放大高速模数转换器数模转换器双口RAM CPLD一、方案设计与论证1。

1 总体方案设计数字存储示波器是可以方便的实现对模拟信号进行存储，并能利用微处理器对存储数据做进一步处理的示波器，它具有实时显示和存储两种工作模式,其实时采样工作方式决定了系统设计方案必须采用高速数据的采集和处理技术，因而,高速数据采集、存储和回放电路的设计成为系统设计的难点.由于受单片机时钟频率的限制,数据采集过程必须由高速逻辑器件控制，因此本设计以高速A/D 转换器TLC5510为核心，利用CPLD 产生高速的逻辑控制器件控制高速A/D 芯片采样转换，并利用双口RAM 存储数据、回放波形。

总体方案设计如图1所示图1 CPLD 高速逻辑控制实现简易数字存储示波器原理框图1. 2模块电路设计1.2.1前级信号处理模块的设计利用模拟开关MAX333A 构成单、双踪切换及程控放大电路。

此模块的主要功能是控制两路信号的分时选通，并对输入信号的幅值进行程控放大，使输入信号的幅度满足模数转换器所要求的动态转换范围，并满足垂直灵敏度指标要求。

CH1、CH2两路波形信号分别经过OP07构成的射随器后，输入到模拟开关MAX333A ，由CPLD 产生的地址信号的最低位AR0控制CH1和CH2的高速轮流切换.分时采样两路信号。

简易数字存储示波器

简易数字存储示波器摘要本简易数字存储示波器由信号输入电路、数据采集与存储电路、A/D与转D/A换电路以及AT89C51单片机系统组成。

本仪器利用软件的强大功能，配合普通示波器可以实现任意波形输入信号的单次触发存储显示、存储回放，并按要求进行了扫描速度和垂直灵敏度的档位设置，波形显示无明显失真。

关键词：简易采集存储单片机转换电路一、方案设计与比较论证数字存储示波器的一般设计原理是：先用A/D转换器将被测信号数字化，并写入数字存储器，在需要显示时，再从存储器中读出，经过D/A转换器还原为模拟信号，送到示波器的相应输入口。

1．模拟通道：系统需要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。

方案一：利用集成放大器AD524组成模拟通道。

考虑到本题目的要求，垂直灵敏度的档位不是很多。

可以利用AD公司生产的AD524，其组成的差分放大器，外电路简单，可以实现本题要求，但其价格非常高，用在此处性价比不是太高，所以不采用此电路。

方案二：利用模拟开关和运算放大器组成增益可控的放大器，这样可以较为方便的控制增益，可以利用较少的级数达到较好的要求，这样有利于减少误差便于逐级累加。

本电路采用常用集成电路，电路非常成熟，性价比高，所以本电路采用了该方案。

2、控制模块方案论证方案一：采用大规模可编程逻辑器件作为系统的控制核心。

目前，大规模可编程逻辑器件容量不断增大，速度不断提高，且多具有ISP 功能，也可以在不改变硬件电路的情况下改变功能。

但其对数据的采集速率要求较高，对数据的处理相对较弱，必须使用高速大规模可编程逻辑器件作为控制核心。

普通的可编程逻辑器件难以满足对采样速率的要求。

高速可编程逻辑器件时钟频率不过几十兆，其价格昂贵，普及程度不高。

考虑到以上因素，没有采用此方案方案二：利用现在较为流行的单片机控制高速A/D转换器和RAM实现高速数据采集。

单片机虽速度不是特别快，但使用较少的外围器件就可以实现复杂的逻辑和时序控制功能，是较为理想的方案，所以本电路采用该方案。

数据采集电路和简易存储示波器设计

数据采集电路和简易存储示波器设计一、实验目的掌握LPM RAM模块VHDL元件定制、调用和使用方法；熟悉A/D和D/A与FPGA 接口电路设计；了解HDL文本描述与原理图混合设计使用方法。

1、ADCINTLIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;ENTITY ADCINT ISPORT(D : IN STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0); --来自0809转换好的8位数据CLK : IN STD_LOGIC; --状态机工作时钟EOC : IN STD_LOGIC; --转换状态指示，低电平表示正在转换ALE : OUT STD_LOGIC; --8个模拟信号通道地址锁存信号START : OUT STD_LOGIC; --转换开始信号OE : OUT STD_LOGIC; --数据输出3态控制信号ADDA : OUT STD_LOGIC; --信号通道最低位控制信号LOCK0 : OUT STD_LOGIC; --观察数据锁存时钟Q : OUT STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0)); --8位数据输出END ADCINT;ARCHITECTURE behav OF ADCINT ISTYPE states IS (st0, st1, st2, st3,st4) ; --定义各状态子类型SIGNAL current_state, next_state: states :=st0 ;SIGNAL REGL : STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0);SIGNAL LOCK : STD_LOGIC; -- 转换后数据输出锁存时钟信号BEGINADDA <= '1';--当ADDA<='0'，模拟信号进入通道IN0；当ADDA<='1'，则进入通道IN1Q <= REGL; LOCK0 <= LOCK ;COM: PROCESS(current_state,EOC) BEGIN --规定各状态转换方式CASE current_state ISWHEN st0=>ALE<='0';START<='0';LOCK<='0';OE<='0';next_state <= st1; --0809初始化WHEN st1=>ALE<='1';START<='1';LOCK<='0';OE<='0';next_state <= st2; --启动采样WHEN st2=> ALE<='0';START<='0';LOCK<='0';OE<='0';IF (EOC='1') THEN next_state <= st3; --EOC=1表明转换结束 ELSE next_state <= st2; END IF ; --转换未结束，继续等待WHEN st3=> ALE<='0';START<='0';LOCK<='0';OE<='1';next_state <= st4;--开启OE,输出转换好的数据WHEN st4=> ALE<='0';START<='0';LOCK<='1';OE<='1'; next_state <= st0;WHEN OTHERS => next_state <= st0;END CASE ;END PROCESS COM ;REG: PROCESS (CLK)BEGINIF (CLK'EVENT AND CLK='1') THEN current_state<=next_state; END IF; END PROCESS REG ;-- 由信号current_state将当前状态值带出此进程:REG LATCH1: PROCESS (LOCK) -- 此进程中，在LOCK的上升沿，将转换好的数据锁入BEGINIF LOCK='1' AND LOCK'EVENT THEN REGL <= D ; END IF;END PROCESS LATCH1 ;END behav;编译无误后，生成元件：2、CNT10BLIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;ENTITY CNT10B ISPORT (LOCK0,CLR : IN STD_LOGIC;CLK : IN STD_LOGIC;WE : IN STD_LOGIC;DOUT : OUT STD_LOGIC_VECTOR(8 DOWNTO 0);CLKOUT : OUT STD_LOGIC );END CNT10B;ARCHITECTURE behav OF CNT10B ISSIGNAL CQI : STD_LOGIC_VECTOR(8 DOWNTO 0);SIGNAL CLK0 : STD_LOGIC;BEGINCLK0 <= LOCK0 WHEN WE='1' ELSECLK;PROCESS(CLK0,CLR,CQI)BEGINIF CLR = '1' THEN CQI <= "000000000";ELSIF CLK0'EVENT AND CLK0 = '1' THEN CQI <= CQI + 1; END IF; END PROCESS;DOUT <= CQI; CLKOUT <= CLK0;END behav;编译无误后，生成元件：3、定制LPM RAM4、调用以上三个元件，绘制电路图5、编译无误后，仿真6、配置引脚7、再次编译后，下载配置文件。

EDA_VHDL_数据采集电路和简易存储示波器设计

EDA数据采集电路和简易存储示波器设计(1) 实验目的：掌握LPM RAM模块VHDL元件定制、调用和使用方法；熟悉A/D和D/A与FPGA接口电路设计；了解HDL文本描述与原理图混合设计方法。

先用文本输入方式分别完成对元件ADCINT、元件CNT10B的VHDL的源程序设计，然后采用图形输入方式将元件ADCINT、元件CNT10B、元件RAM8B连接起来，绘制出符合要求的原理图，如图1所示。

(2) 实验原理：本设计项目是利用FPGA直接控制0809对模拟信号进行采样，然后将转换好的8位二进制数据迅速存储到存储器中，在完成对模拟信号一个或数个周期的采样后，由外部电路系统(如单片机)将存储器中的采样数据读出处理。

采样存储器可以有多种方式实现：1、外部随机存储器RAM。

其优点是存储量大，缺点是需要外接芯片，且常用的RAM 读写速度较低；与FPGA间的连接线过长；特别是在存储数据时需要对地址进行加1操作，进一步影响数据写入速度。

2、FPGA内部EAB/ESB等。

在Altera的大部分FPGA器件中都含有类似于EAB的模块。

3、由EAB等模块构成高速FIFO。

FIFO比较适合于用作A/D采样数据高速存储。

基于以上讨论，A/D采样电路系统可以绘成图1所示的电路原理图。

其中元件功能描述如下：1. 元件ADCINT。

见程序1，ADCINT是控制0809的采样状态机，其VHDL描述以及其输入输出信号的含义与试题26完全相同。

2. 元件CNT10B。

见程序2，CNT10B中有一个用于RAM的9位地址计数器，此计数器的工作时钟CLK0由WE控制：当WE=’1’时，CLK0=LOCK0；LOCK0来自0809采样控制器的LOCK0（每一采样周期产生一个锁存脉冲），这时处于采样允许阶段，RAM的地址锁存时钟inclock=CLKOUT=LOCK0；每一个LOCK0的脉冲通过0809采到一个数据，同时将此数据锁入RAM（RAM8B模块）中。

便携式数字存储示波器设计

大学毕业论文便携式数字存储示波器设计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，本文提出了一种新的设计思路，并详细论述了其设计和实现过程。

本文设计的便携式数字存储示波器采用CPU+CPLD(复杂可编程逻辑器件)的智能仪器结构，使用液晶显示器(LCD)显示。

CPU﹢CPLD系统的最大特点是结构灵活，有较强的通用性，适用于模块化设计，从而能够提高算法效率;同时其开发周期较短，系统易于维护和扩展。

Winbond公司的单片机W77E58作为系统的核心，调控整个系统正常运行，同时完成对数据的处理。

Altera公司的EPM7064S作为系统的外围控制器，实现对系统的FIFO(先进先出存储器)与采样时钟的控制。

采用液晶屏显示，为用户提供友好的界面，并实现了系统的小型化和便携式。

本文详细地介绍了数字存储示波器的工作原理及其技术特点，接着给出了本系统硬件和软件设计的结构及思路。

硬件设计方面，本文主要讨论了信号调理电路、A/D变换电路、时基电路及触发电路的设计等。

通过具体的开发设计，解决了关于实时嵌入式系统的一些有意义的实际问题，基本实现了本文的设计目标。

关键词:数字存储示波器；单片机；复杂可编程逻辑器件；液晶显示AbstractWith 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 Oscil loscope (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.The system discussed in the dissertation has the architecture built with CPU and CPLD (complex programmable logic device), and use liquid crystal display (LCD). The structure's most important feature is flexible structure and general usage. It enables designer to develop product within shorter time, and the system can be expanded easily.The theory and characteristic of DSO are amply introduced, then the hardware-software design frame and thought are given. Signal condition circuit, A/D circuit, time-base circuit and trigger circuit are discussed. Some signality practical problems about the real time embedded system are resolved while developing the portable DSO. The paper's design object is basically achieved.Key Words: DSO；Single-chip Microcomputer；CPLD；LCD目录摘要 (I)Abstract ..................................................................................................................... I I第1章绪论 (1)1 .1示波器简介 (1)1.2示波器的国内外研究现状 (2)1.3课题背景及主要工作 (5)第2章数字存储示波器的原理及相关应用技术 (7)2.1数字存储示波器的基本原理 (7)2.2数字存储示波器的主要技术指标 (8)2.3数字存储示波器的主要特点 (11)2.4取样原理及数字示波器的取样方式 (13)2.4.1取样原理 (13)2.4.2数字示波器的取样方式 (14)2.5示波器的工作模式 (16)第3章系统方案设计及关键部件的选用和介绍 (18)3.1系统方案设计 (18)3.1.1实时信号处理系统概述 (18)3.1.2系统总体方案 (19)3.2系统关键部件的选用及介绍 (22)3.2.1 CPU部件 (22)3.2.2可编程逻辑器件 (25)3.2.3模数转换部件 (30)3.2.4系统缓存部件 (33)第4章数字存储示波器的硬件电路设计 (40)4.1前端信号的调理电路 (40)4.1.1高阻衰减电路 (41)4.1.2 阻抗变换 (42)4.1.3前置放大与1、2、5衰减电路 (42)4.1.4驱动放大 (44)4.2数据采集与存储电路的实现 (44)4.3时基电路设计 (45)4.3.1时基调整与系统采样速率 (45)4.3.2系统采样速率调节的实现 (47)4.3.3时钟分频电路设计 (48)4.4触发系统设计 (50)4.4.1触发信号的产生与整形 (50)4.4.2触发方式的实现 (52)4.5单片机系统I/0口的扩展 (53)4.5.1 8255可编程并行I/O扩展接口 (53)4.5.2串入并出扩展I/O口 (54)4.6入机接口 (55)4.7通讯接口 (57)第5章示波器的软件设计 (59)5.1软件设计概述 (59)5.2系统软件结构设计 (60)5.2.1上电初始化主要工作流程 (62)5.2.2数据处理及显示程序的实现 (63)5.2.3键盘的响应 (64)5.3混合编程技术 (65)5.3.1 C51和汇编语言的性能比较 (65)5.3.2混合编程的规则 (66)5.4示波器算法的研究 (67)5.5绘图的实现 (70)5.5.1波形显示方法 (70)5.5.2液晶显示器汉字输出技术 (71)第6章系统可靠性与抗干扰设计 (73)6.1硬件的抗干扰设计 (73)6.1.1信号完整性分析 (74)6.1.2高速电路设计注意事项 (75)6.2系统软件抗干扰设计 (76)结论 (79)致谢 (81)参考文献 (82)第1章绪论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。

简易示波器设计

2 LM358
使用LF353直接跟踪信号发生器所产生的波形
3
5
AD转换
• 方案一:信号数据采集器件采用的是A/D转换器 ADC0832。 • ADC0832 为8位分辨率A/D转换芯片，其最高分辨可达256级，可以适应一般的模拟量转换要求。其内部电源输入与参考电压的复用，使得芯片的模拟电压输入在0~5V之间。芯片转换时间仅为 32μS，据有双数据输出可作为数据校验，以减少数据误差，转换速度快且稳定性能强。独立的芯片使能输入，使多器件挂接和处理器控制变的更加方便。通过DI 数据输入端，可以轻易的实现通道功能的选择。 • 本设计中的显示部分是由单片机控制的LCD显示的，采用LCD12864作为显示器件。
设计要求
基本要求： 1、液晶显示屏显示输入的波形（频率0-1KHZ， Vpp=2V的正弦波、三角波、方波）。 2、显示输入波的峰峰值、频率。 3、显示可用TFT彩屏或12864。发挥部分： 1、能显示的频率>1KHZ; 2、显示时基可调； 3、Y轴灵敏度可调； 4、触发方式可调；
Thank you!
采集数据的存储
• 方案二：使用STM32内部AD和 DMA（直接存储器存取），无CPU干预，数据可以通过DMA快速地移动，这就节省了CPU的资源来做其他操作。通过DMA方式在内存中开僻一段存储空间存储 AD采样数值。
示波器的同步
• 为了使扫描信号与被测信号同步，我们可以设定一些条件，将被测信号不断地与这些条件相比较，只有当被测信号满足这些条件时才启动扫描，从而使得扫描的频率与被测信号相同或存在整数倍的关系，也就是同步。这种技术我们就称为“触发”，而这些条件我们称其为“触发条件” 。
• 用作触发条件的形式很多，最常用最基本的就是“边沿触发”，即将被测信号的变化(即信号上升或下降的边沿) 与某一电平相比较，当信号的变化以某种选定的方式达到这一电平时，产生一个触发信号，启动一次扫描。例如在图 3 中，我们可以将触发电平选在 0V，当被测信号从低到高跨越这个电平时，就产生一次扫描，这样我们就得到了与被测信号同步的扫描信号。其他的触发条件有 “脉宽触发” 、“斜率触发” 、 “状态触发” 等等，这些触发条件通常会在比较高档的示波器中出现。

EDA_VHDL_数据采集电路和简易存储示波器设计

EDA数据采集电路和简易存储示波器设计（1）实验目的：主LPM RAM模块的VHDL组件定制，调用和使用；熟悉的A / D 和D / A与FPGA接口电路的设计；了解HDL文本描述和原理组合设计方法。

完成第一个文本输入元素ADCINT，组件CNT10B VHDL源设计，图形输入元素ADCINT，组件CNT10B，组件RAM8B连接原理图绘制符合要求，如图1 所示。

（2）试验原理：FPGA设计项目是使用直接控制0809对模拟信号进行采样，那么好的8位的二进制数据被转换迅速在存储器中，完成后的一个或几个周期的采样的模拟信号），供应链管理（SCM ）系统（例如，由外部电路的存储器读出处理中的样本数据。

样品内存在许多方面可以实现：1，外部随机存取存储器RAM。

其优点是大容量内存，缺点是需要外部芯片和RAM的读取和写入速度较低；电缆过长和FPGA，尤其是在存储数据时，需要解决的递增，并进一步影响数据写入速度。

2 FPGA内部EAB / ESB和等等。

Altera的FPGA器件包含类似EAB模块。

由EAB模块具有高速FIFO。

FIFO是更适合于作为一个高速的A / D采样的数据存储。

基于以上的讨论中，A / D采样电路系统可以被绘制在图1中所示的电路原理图。

其中的成员函数描述如下：1。

组件ADCINT。

见程序1，ADCINT，采样状态机控制0809，VHDL描述和含义的输入和输出信号具有相同的问题，26。

2。

组件CNT10B。

见CNT10B RAM 的9位地址计数器，这个计数器时钟CLK0 WE 控制：当WE = '1'，CLK0 = LOCK0; LOCK0 从0809 采样控制器LOCK0（每产生一个锁存脉冲采样周期），然后在采样允许阶段，RAM的地址锁存时钟in clock = CLKOUT = LOCK0; ，0809脉冲通过每一个LOCK0收集到数据，该数据被锁存到的RAM（RAM8B模块）。