简易数字示波器设计_本科论文

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基于ARM的简易数字示波器设计

基于ARM的简易数字示波器设计张伟超(福州理工学院，福建福州35〇5〇6)摘要：系统提出一种基于在入式ARM7微处理器的简易数字示波器的设计与实现方案。

以ARM7微处理器为控制核心，高速A/D器件TLC5510采集信号，实现信号的存储与测量。

使用彩色液晶屏显示信息内容丰富，人机界面好。

系统软件采用模块化、层次化结构易于维护和扩展。

关键词:数字示波器;TLC5510;ARM7中图分类号:TM935.3 文献标识码:A文章编号:1673-1131(2017)04-0066-02〇引言随着电子技术快速发展，ARM处理器架构也不断升级换代，现有实验室ARM7开发板不能满足教学需要，导致大量开发板闲置,造成资源浪费。

为了改善实验室这种现状，通过利用ARM7开发板设计简易的数字示波器。

而数字示波器是一种用途广泛的电子测量仪器，它体积小、功耗低、使用方便、强大分析能力在电子电信类实验室中广泛使用，但是数字示波器普遍价格昂贵。

实验证明，通过在ARM7开发板可以实现数字示波器常用测量功能，性能优良，可供学生普通学习测量使用，所以研究简易数字示波器有重要意义。

1系统总体方案设计硬件系统主要由五个部分组成:ARM7开发板、信号预处理电路、A/D信号采集模块、L C D显示模块、键盘模块。

其工作原理是:首先信号预处理电路对输入的信号进行阻抗变换、放大(衰减)、电平调整,处理后的信号在送到A/D信号采集模块的模拟输入端，A/D转换器将模拟信号转换为数字信号，采集的数据存储在ARM7开发板中，在采集完一帧数据后，经过数字信号处理算法，计算出信号的相关参数，最后通过数据重构波形并通过LCD液晶屏输出。

总体方案图如下图1所示。

梭拟信号图1总体方案图2硬件模块设计系统采用模块化设计,各个模块间相互独立，调试灵活方便，易于扩展。

2.1 ARM7开发板配置开发板的微处理器是Samsung公司的ARM7TDMI内核的 S3C44BOX,微处理器提供了丰富的内置资源，包括:8KB cache,可选内部SRAM,LCD控制器,2通道的UART,4通道DMA,存储系统管理器，PWM功能的6通道定时器，71个通用I/O端口，实时时钟RTC，8通道10位ADC等资源。

数字示波器制作

定性和可靠性
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19. 在使用数字示波器时，需要注意操作安全和规范问题。由于数字示波器是一种精密的测量仪器，其操作需要一定的技能和经验。因此，需要遵守操作规程和规范，确保数字示波器的正确使用和保护
20. 在使用数字示波器时，需要注意数据的可重复性和精度问题。由于数字示波器的测量结果受到多
3 种因素的影响，其测量结果的可重复性和精度可能会受到影响。因此，需要进行充分的校准和维护，
在使用数字示波器时：需要注意数据的存储和处理。由于
1 数字示波器可以捕捉到大量的数据，因此需要使用合适的
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数据存储和处理方法来保存和分析这些数据。例如，可以使用SD卡或其他存储设备来存储数据，或者使用计算机来
处理和分析数据
总之，制作数字示波器需要仔细考虑硬件连接、Байду номын сангаас件设置、注意事项等多个方面的问题。只有综合考虑并仔细操作，才能制作出高质量的数字示波器，并获得准确的测量结果
24. 在制作数字示波器时，需要考虑其成本和性价比。由于数字示波器是一种较为昂贵的测量仪器，因此需要考虑其成本和性价比。在保证数字示波器的性能和质量的前提下，需要尽可能地降低其制造成本和提高性价比
总之，制作和使用数字示波器需要综合考虑多个方面的问题，包括硬件设计、软件开发、操作安全、数据可重复性和精度等等。只有全面考虑并仔细操作，才能制作出高质量的数字示波器，并获得准确可靠的测量结果 26. 在使用数字示波器时，可以结合多种工具和软件进行更全面的信号分析。例如，可以使用Matlab、LabVIEW等软件来处理和分析数字示波器采集到的数据，或者使用专门的信号分析软件来对信号进行频谱分析、波形绘制等操作 27. 在使用数字示波器时，需要注意数据的存储和处理问题。由于数字示波器可以捕捉到大量的数据，因此需要使用合适的数据存储和处理方法来保存和分析这些数据。例如，可以使用计算机来存储和处理数据，或者使用专门的存储设备来保存数据 28. 在进行数字示波器的设计和制作时，需要考虑其可视化和人机交互功能。数字示波器应该能够提供清晰、直观的波形显示和数据输出，同时也应该具备简单易用的操作界面和交互功能，以便用户能够方便地进行测量和操作

简易数字示波器的设计论文

简易数字示波器的设计摘要示波器是用量最多、用途最广的测量仪器之一，是观察和测量电子波形不可缺少的工具。

传统的模拟示波器在观测周期性重复频率较高的波形方面仍然得到普遍使用，但对于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则显得无能为力。

数字存储示波器正是基于上述要求而出现的。

数字示波器是新型智能化示波器，其技术基础是数据的采集，该技术可以应用于更广泛的数据采集产品中，具有深远意义。

本论文对示波器的工作原理进行了介绍，提出了一种基于STC12C5A60S2单片机和12864点阵液晶屏的数字示波器设计方案，实现对被测信号的采样、存储以及显示；扫描频率可调，幅度可调；设置10ms/div、2ms/div、1ms/div、500μs/div、400μs/div五档扫描速度，仪器的频率范围为DC～3kHz。

其依据是利用STC12C5A60S2芯片的AD转换器对输入的模拟信号进行采样，将采样值存入缓冲区经程序处理后在LCD液晶屏上显示出对应的波形。

实验结果表明本设计电路结构简单，运算速度高，频率显示准确，可以实现快速读取，波形显示刷新速度较快。

设计中采用的模块化设计方法，提高了设计效率。

整个系统成本廉价，并且实现了数字示波器的所有功能要求，达到了较高的性能指标。

关键词：单片机，液晶显示，数字示波器，AD采样THE DESIGN OF SIMPLE DIGITAL OSCILLOSCOPEABSTRACTThe oscilloscope is one of the most widely used measuring instruments, is an indispensable tool of observation and measurement of electronic waveform. Traditional analog oscilloscope observation cyclical high repetition frequency waveform is still widely used, but for a single signal that can not be repeated, sustained non-periodic signal, and low repetition frequency of periodic signals look powerless. Digital storage oscilloscope is based on the above requirements emerge. The digital oscilloscope is a new intelligent oscilloscope, its technology is based on the data acquisition, and the technology can be applied to a wider range of data acquisition products and has far-reaching significance.The paper describes the working principle of the oscilloscope, it puts forward a solution that based microcontroller STC12C5A60S2 and 12864 dot matrix LCD screen, digital oscilloscope design to achieve the measured signal, sampling, storage and display; scanning frequency is adjustable, amplitude adjustable; set 10ms/div、2ms/div、1ms/div、500μs/div、400μs/div fifth gear scanning speed, the frequency range of the instrument for DC ~ 3kHz. It is based on the AD converter in STC12C5A60S2 chip sample the input analog signal, the sampled values are stored in the buffer, then shows the corresponding waveform on the LCD screen after procedures.Experimental results show that this design is a simple circuit structure, high-speed operation, accurate frequency display, can be quickly read, waveform display refresh rate faster. Equivalent sampling techniques used in the design, can be a good high-speed periodic signal measurements require high-speed sampling, to reduce the requirements for the A / D conversion rate, reduce thehardware cost of the oscilloscope. The modular design approach adopted in the design, improves design efficiency highly. The whole system is very cheap, and fulfills all the functional requirements of the digital oscilloscope to achieve a higher performance.KEY WORDS：Single-chip Microcomputer, LCD, Digital Oscilloscope, AD Sample目录第1章绪论 (1)§1.1 课题背景 (1)§1.2 课题研究的目的和意义 (2)§1.3 课题的主要研究工作 (2)第2章系统设计方案的研究 (3)§2.1 系统设计的总体思路 (3)§2.2 系统设计任务 (3)§2.3系统设计的原理 (4)§2.4总体方案的选定 (5)§2.4.1 方案论证 (5)§2.4.2 系统框图 (5)第3章硬件电路设计 (7)§3.1 单片机的选型 (7)§3.1.1 STC12C5A60S2的内部结构 (7)§3.1.2 STC12C5A60S2的管脚说明 (8)§3.1.3 STC12C5A60S2的时钟 (9)§3.1.4 STC12C5A60S2的复位 (10)§3.2 A/D采样 (11)§3.2.1 A/D采样的基本原理 (11)§3.2.2 STC12C5A60S2的A/D结构和操作方法 (12)§3.3 12864液晶显示模块 (14)§3.3.1液晶显示模块概述 (14)§3.3.2显示RAM (14)§3.3.3点阵LCD的显示原理 (15)§3.4信号保持电路 (16)§3.5串口通信电路 (18)§3.6键盘控制电路 (19)第4章系统软件设计 (21)§4.1 软件架构 (21)§4.2 主程序的设计 (22)§4.3 波形显示程序的设计 (23)§4.4 按键检测程序的设计 (25)§4.5 软硬联调结果 (26)结论 (28)参考文献 (29)致谢 (30)附录 (31)第1章绪论§1.1课题背景本世纪70年代起，数字集成电路和微处理机技术获得了迅速发展，示波器也开始应用这些新技术来适应各种需要。

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。

一种高精度便捷式全数字示波器的设计

一种高精度便捷式全数字示波器的设计摘要：设计制作了一台便捷式数字示波器，能对小于20 MHz的任意周期的赫兹信号进行频率、幅值测量，同时也能对信号波形实时显示。

该示波器以数字信号处理器TMS320VC33和可编程逻辑器件EPF10K50V为核心，以OP37进行信号预处理，再由A／D芯片AD7667完成信号采集，通过总线将信号传输给主处理器，采用LJD-ZN-3200K智能终端设备实现人机交互，具有对周期信号进行测量、连续和单次触发及存储等功能，并可对被测信号无失真显示。

系统测试结果表明，系统频率测量误差小于0．05％，信号幅值测量误差小于1％。

关键词：数字示波器；数字信号处理器；可编程逻辑器件；信号测量0 引言示波器是一种用途十分广泛的电子测量仪器。

电子技术的日新月异，使各类电信号越来越复杂，在工程应用中对信号实时采样率和波形捕获率也有较高的要求，数字示波器成了各个岗位的硬件开发和测试人员必不可少的工具。

针对当前柔性工业测量系统的需要，本文给出DSP+CPLD的方案，实现了一种高精度、高集成的便捷式数字化存储示波器的设计，系统尽可能地采用数字集成电路，结构简单，测量结果可靠性高，具有友好的人机界面，同时具有高采样率、高分辨率及低误差等特点。

1 系统设计方案该数字示波器主要由测量控制和显示输出两部分组成。

输入信号在测量电路前端，经由信号变换电路处理成各次级单元能处理的等效信号，主要是由比较电路处理输出正方波和峰-峰值为2．5 V的等效运算放大输出信号。

方波信号作为记数脉冲，触发可编程逻辑器件CPLD来实现频率值的测量。

同时，经运算放大器输出的信号输入至采样保持器，由主控制器DSP向其相关引脚发出锁存信号来实现对待测信号的采样和锁存输出的功能切换。

当控制端置“1”时为锁存输出，这时，输出的信号可供A／D转换器件进行数据采集；置“0”时实现对信号的采集。

A／D采集回来的数据送给DSP，再由DSP先把外部数据存储在外部存储器中，然后进行分析，最后，把经过处理的数据通过RS 422标准接口以数据包的形式发送给液晶显示器显示输出。

基于单片机的简易数字示波器设计-电子信息

摘要示波器是设计制造和维修电子设备必不可少的一种硬件设施，在多个领域都有广泛的应用。

近年来微型集成电路和计算机信息都有着稳固的发展和提升，也就使得示波器也有了一定技术层次上的提高，逐渐开始被应用到了很多领域。

本次的设计方案主要是制作一个简易的数字示波器，主要研究的方向是硬件设施的选用以及有效构成，配合的软件程序的编写这两大部分。

硬件设施主要选用的是A/D转换设备，运行时间短，设备准确程度高，选用的是单片机at89c52和At89c51，有效的提高设备的运行速率，在同等状态的工作时间下，能够高质量高速度的完成作业。

数据最终的呈现效果选用液晶设备，能够有效地展现呈现效果，并且简单易识别，数据频率的显示设备也非常便捷。

有效的实现了数据的采集和读取，提高准确程度。

AbstractOscilloscope is an indispensable hardware facility for the design, manufacture and maintenance of electronic equipment, which is widely used in many fields. In recent years, micro-integrated circuits and computer information have developed and improved steadily, which makes the oscilloscope have also improved at a certain technical level, and gradually began to be applied to many fields.The design of this project is mainly to make a simple digital oscilloscope, the main research direction is the choice of hardware facilities and effective composition, with the compilation of software program these two parts. Hardware facilities mainly choose A/D conversion equipment, which has short running time and high accuracy. The micro-integrated circuits connected with AT89c52 and AT89c51 are selected to effectively improve the operation speed of the equipment. Under the same working time, it can complete the operation with high quality and high speed. The final display effect of data is LCD device, which can effectively show the presentation effect, and is easy to identify, and the display device of data frequency is also very convenient. Effective realization of data acquisition and reading, improve accuracy.Key Words: SCM ; Real-time sampling; Waveform; Frequency关键词：单片机；实时采样；波形；频率目录前言 (6)1.1选题的背景意义和研究现状 (6)1.1.1选题的背景和意义 (6)1.1.2国内外研究现状 (6)1.2 本设计所要实现的目标 (6)1.3 设计内容 (7)1.4 本章小结 (7)第二章单片机简易数字示波器的系统设计 (8)2.1简易数字示波器的基本原理 (8)2.1.1 简易数字示波器的组成 (8)2.2简易数字示波器的运作方式 (8)2.2.1简易数字示波器的功能 (8)2.2.2简易数字示波器驱动方式 (8)2.3简易数字示波器的特点 (9)2.4本章小结 (9)第三章单片机简易数字示波器硬件设计与实现 (7)3.1 频率测量及显示电路的硬件设计 (7)3.1.1 测频电路总体构成 (7)3.1.2 信号调理电路设计 (7)3.1.3 数码管显示模块 (9)3.1.4 数码管显示驱动模块 (9)3.2 幅度测量及显示模块的硬件设计 (10)3.2.1 显示电路总体结构 (15)3.2.2 单片机外围电路设计 (16)3.2.3 信号波形采集模块 (17)3.2.4 显示模块 (17)3.2.5 电源设计 (18)3.3 本章小结 (10)第四章系统软件设计 (39)4.1 测频系统软件设计 (39)4.2 显示系统软件设计 (40)4.3 信号采集系统软件设计 (41)4.4 本章小结 (41)第五章调试及仿真 (42)结论 (43)致谢 (44)参考文献 (45)附录 (46)1 前言1.1选题的背景意义和研究现状1.1.1选题的背景和意义世界上第一台示波器是阴极射线管示波器，他诞生于1897年，至今还被许多德国人称为布朗管。

基于STM32的简易数字示波器

山东科技大学课程设计报告设计题目：基于STM32的简易数字示波器专业：班级学号：学生姓名：指导教师：设计时间：小组成员：基于STM32的数字示波器设计-----------硬件方面设计摘要本设计是基于ARM(Advance RISC Machine)以ARM9[2]为控制核心数字示波器的设计。

包括前级电路处理，AD转换，波形处理，LCD显示灯模块。

前级电路处理包括程控放大衰减器，极性转换电路，过零比较器组成，AD的转换速率最高为500KSPS，采用实时采样方式，设计中采用模块设计方法。

充分使用了Proteus Multisim仿真工具，大大提高了设计效率，可测量输入频率范围为1HZ—50KHZ 的波形，测量幅度范围为-3.3V—+3.3V,并实现波形的放大和缩小，实时显示输入信号波形，同时测量波形输入信号的频率。

总体来看，本文所设计的示波器，体积小，价格低廉，低功耗，方便携带，适用范围广泛，基本上满足了某些场合的需要，同时克服了传统示波器体积庞大的缺点，减小成本。

关键词：AD ，ARM，实时采样，数字示波器目录前言---------------------------------------------------------------------------------3第一章绪论--------------------------------------------------------------------41.1课题背景---------------------------------------------------------------------41.2课题研究目的及意义----------------------------------------------------41.3课题主要的研究内容----------------------------------------------------5 第二章系统的整体设计方案--------------------------------------------62.1硬件总体结构思路--------------------------------------------------------6 第三章硬件结构设计------------------------------------------------------------73.1程控放大模块设计-------------------------------------------------------73.1.1程控放大电路的作用-------------------------------------------73.1.2程控放大电路所用芯片---------------------------------------73.1.3AD603放大电路及原理----------------------------------------83.2极性转换电路设计------------------------------------------------------103.3 AD转换电路及LED显示电路等(由组内其他同学完成)第四章软件设计(由组内其他同学完成)第五章性能能测试与分析--------------------------------------------------15第六章设计结论及感悟-----------------------------------------------17参考文献----------------------------------------------------------------------18前言由于传统示波器虽然功能齐全但是体积旁大，不方便使用，本设计针对这种缺点设计一种体积小、成本低、功耗小、便携数字示波器，同时达到学以致用，理论和实践相结合，进一步学习课外知识，培养综合应用知识，锻炼动手和实际工作的能力。

基于STM32的简易数字示波器设计

基于STM32的简易数字示波器设计作者：张本俊来源：《西部论丛》2018年第10期摘要：本文利用STM32微处理器为控制核心，结合外部信号处理单元，提出了A/D采样的定时器控制法，利用微处理器定时器的 PWM 输出模式作为系统A/D采样的触发源，并利用DMA 技术进行采样数据输送，形成了以定时器控制 A/D 采样、DMA 数据输送，最终将在TFT 上面显示波形信息。

与现有数字示波器相比，该数字示波器系统具有性价比高、可操控性好、低功耗、便携方便等优点。

关键词：数字示波器 STM32 触发采样速率定时器控制直接内存存取示波器是电子测量行业最常用的测量仪器之一，用来测量并显示被测信号的波形等参数，在很多领域得到广泛的应用。

现有示波器模拟带宽频率更高，作为示波器的衡量技术指标，其重要性显而易见；同时为不断满足行业测试标准，特别是电源设计领域，电子设计工程师在技术开发的过程中每天要面临着新技术带来的挑战。

1 系统总体方案设计示波器接上电池或外接DC电源，打开开关，如果白屏或花屏，按复位键重启；S-和S+为时间轴加减键；V-和V+为电压幅度加减键；在关机状态下按住出厂设置键，不松手，再开机然后松开‘出厂设置键’，这样所有的设置回到初始化状态；显示功能菜单键显示与隐藏；AUTO（自动）和HOLD（保持）按键为状态转换，按一下保持波形静止状态，具体性能参数如下：最高实时取样率：1Msps；精度：12位ADC取样；模拟带宽输入：最大200KHz；输入阻抗：0-2MΩ；最高输入电压：16Vpp（10：1探头和标准探头），150Vpp（100：1探头）；信号耦合方式：DC/AC/GND；自带1KHz /3.3V方波測试信号源与LCD背光调节；2 系统硬件设计根据系统的功能需求，系统结构主要包括：STM32最小系统模块，电源电路模块设计，信号处理模块，模式选择模块，显示器模块，AD转换模块，按键输入模块等。

2.1电源电路的设计用LM7805 供电，外侧加5 V电压，经过LM7805 稳压后，ASM1117将5 V的降压到3.3 V，ASM1117 通过输出电压采样，反馈调节并作用输出阻抗上，输出电压的高低与输出级阻抗的压降大小成反比。

基于单片机的简易数字示波器的设计制作

武汉理工大学学士学位论文
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目录
摘要.........................................................................................................................I Abstract ................................................................................................................. II 1 绪论....................................................................................................................1 1.1 示波器发展简史与现状..........................................................................1 1.2 示波器原理概述.....................................................................................3 1.3 模拟示波器与数字示波器.....................................................................5 1.4 设计任务与目标.....................................................................................9 2.数字示波器总体设计.......................................................................................10 2.1 数字示波器总体结构............................................................................10 2.2 数字示波器采样速率............................................................................ 11 2.3 数字示波器采样原理............................................................................12 3 数字示波器硬件设计......................................................................................15 3.1 信号调理电路........................................................................................15 3.1.1 输入衰减电路.............................................................................15 3.1.2 程控放大电路.............................................................................17 3.1.3 电平移位电路.............................................................................19 3.1.4 硬件触发电路.............................................................................20 3.1.5 AD 转换电路 ..............................................................................21 3.2 数字处理电路........................................................................................24 3.2.1 CPLD 电路 .................................................................................24 3.2.2 MCU 电路 ..................................................................................25 4.数字示波器软件设计.......................................................................................29 4.1 同步触发................................................................................................30

简易数字示波器设计报告

简易数字示波器设计报告学校：大学学院：电子信息学院班级：电子与通信工程组员：王婷静芝静第一章设计容与要求1. 1 设计容：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。

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。

简易数字示波器设计方案

简易数字示波器设计方案1课题任务利用单片机和12864液晶显示器，制作简易数字示波器。

要求如下：(1) 显示器显示频率围0－50HZ（2）示波器的输入阻抗为100K（3）示波器的输入信号围:-5~5V（4）测量显示被测信号的频率（周期）、峰值（有效值）参考方案如下：图错误!文档中没有指定样式的文字。

-1 总体设计结构2 设计方案选择2.1 显示器选择方案带中文字库的12864每屏可显示4行8列共32个16×16点阵的汉字，每个显示RAM可显示1个中文字符或2个16×8点阵全高ASCII码字符，即每屏最多可实现32个中文字符或64个ASCII码字符的显示。

带中文字库的128X64-0402B部提供128×2字节的字符显示RAM缓冲区（DDRAM）。

字符显示是通过将字符显示编码写入该字符显示RAM实现的。

根据写入容的不同，可分别在液晶屏上显示CGROM（中文字库）、HCGROM（ASCII码字库）及CGRAM（自定义字形）的容。

三种不同字符/字型的选择编码围为：0000～0006H（其代码分别是0000、0002、0004、0006共4个）显示自定义字型，02H～7FH显示半宽ASCII 码字符，A1A0H～F7FFH显示8192种GB2312中文字库字形。

字符显示RAM在液晶模块中的地址80H～9FH。

字符显示的RAM的地址与32个字符显示区域有着一一对应的关系，其对应关系如下表所示。

12864显示器图2-12.2 单片机芯片选择方案STC12C5A60S2是STC生产的单时钟/机器周期（1T）的单片机，是高速、低功耗、超强抗干扰的新一代8051单片机，指令代码完全兼容传统8051，但速度快8-12倍。

部集成MAX810专用复位电路，2路PWM，8路高速10位A/D转换，针对电机控制，强干扰场合。

STC12C5A60S2图2-22.3 TL082双运放选择方案运放电路是对输入的波形进行进一步的放大，已达到单片机的要求波形，以便对波形进行采集，从而达到设计目的，减少误差。

简易数字示波器设计

摘要本科毕业设计论文题目简易数字示波器设计I西安交通大学城市学院本科生毕业设计（论文）毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。

对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。

作者签名：日期：指导教师签名：日期：使用授权说明本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。

作者签名：日期：摘要学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。

除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。

对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。

本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。

作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。

本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。

涉密论文按学校规定处理。

作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日III西安交通大学城市学院本科生毕业设计（论文）注意事项1.设计（论文）的内容包括：1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作）2）原创性声明3）中文摘要（300字左右）、关键词4）外文摘要、关键词5）目次页（附件不统一编入）6）论文主体部分：引言（或绪论）、正文、结论7）参考文献8）致谢9）附录（对论文支持必要时）2.论文字数要求：理工类设计（论文）正文字数不少于1万字（不包括图纸、程序清单等），文科类论文正文字数不少于1.2万字。

一款简易示波器的设计方案

一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大功能，一是输入信号位置的变换;二是信号波形的变换。

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，信号抬升电路采用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，使信号在垂直方向上处于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。

2.2 信号的采集与存储数据采集部分㈣是本设计的核心部分，本设计采用BB公司的8位AD,试验中让AD完成数据采集，采集完数据送往FIFO,通过FIFO中继再送往单片机，FIFO是一种双口RAM,它没有地址线，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，只来读取数据以显示，硬件电路设计如图3所示。

基于S12的简易数字示波器的设计

基于S12的简易数字示波器的设计【摘要】设计了一台简易便携式数字示波器，能对任意小于1MHz的波形进行频率和峰峰值的测量，且能够对被测周期信号或单次非周期信号进行单次采集与储存，连续显示。

该设计以S12为主控单片机，制作出的示波器不仅可以测量低频的直流信号，也可以测量高频的交流信号。

【关键词】简易便携；数字示波器；信号测量；设计制作1.引言数字示波器的设计是对传统高速电子束示波器的改进，它能对被测周期信号或单次非周期信号进行一次采集与储存，便于分析波形。

目前对于数字示波器已经有比较丰富的研究，但有时在开发设计中只需要中低端数字示波器即可达标。

针对此本文给出了一种简易数字示波器的制作设计方案，尽可能采用数字电路，结构简单测量结果可靠且具高分辨率和低误差的特点。

2.系统设计方案本设计以S12单片机为主控芯片，通过程控放大电路将信号衰减放大后经TLC5510采样送入FIFO芯片进行缓冲存储和整形电路，然后S12从FIFO读取数据，进行处理后将波形和峰峰值在LCD上进行显示，另一方面从整形电路输入S12测频，并将频率显示在液晶屏上。

2.1 硬件设计硬件设计包括程控放大、高速AD转换与FIFO存储、时钟电路和电源，整形电路与单片机处理四个电路模块，各模块间联系如下：2.1.1 程控放大模块程控放大的作用是对输入信号进行衰减或放大调整，使输出信号电压在AD 转换器输入电压要求范围内。

设计采用LM6172运放组成多级运放实现信号的缩放，通过ULN2003驱动电磁继电器，由单片机决定衰减系数。

最后加上基线电压（AD转换器输入中点）以调整信号幅度在AD转换器采样范围内，送到AD 芯片进行转换和整形电路，分别进行AD转换和将处理信号转化成方波信号以便MCU测频。

2.1.2 高速AD转换与FIFO存储模块AD转换器将被测信号采样并转换成数字信号存入存储器，决定数字示波器所能测量的最高频率，根据乃奎斯特定理，采样频率至少是被测信号最高频率的2倍才能再现出被测信号。