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。该示波器具备了基本的测量功能，能够采集和显示电信号的波形，并且能够保存和回放采集到的数据。本设计的示波器体积小巧，操作简单，适合学习和基本测量使用。当然，这仅仅是一个简易的设计，如果需要更高级的功能，还需要更为复杂的电路和软件设计。6. 具体实现

为了实现数字存储示波器的基本功能，需要采取多个措施来完成。

6.1 模拟前端电路设计

模拟前端电路是示波器的核心，它负责将输入信号进行放大和滤波，以保证信号的准确采集。一般情况下，模拟前端电路由

放大器、滤波器和输入电位器等组成。放大器负责将输入信号放大到适当的幅度范围内，滤波器则用于滤除不需要的噪声和高频成分。

6.2 数字转换电路设计

模拟信号需要转换为数字信号，才能被存储和进一步处理。常见的数字转换电路包括模数转换器（ADC）和采样保持电路。ADC负责将模拟信号转换为数字信号，采样保持电路则用于

将模拟信号进行采样并保持其幅度不变。

6.3 存储器设计

存储器用于存储采集到的数据，以便将其显示和进一步处理。在设计中，可以选用SRAM（静态随机存储器）或者Flash存

储器。SRAM具有存取速度快、写入多次不损坏等优点，但

是它需要保持电源供电才能存储数据。Flash存储器则更加适

合作为存储器，因为它不需要维持电源供电才能保存数据。

6.4 显示屏和按键设计

显示屏和按键是用户与示波器进行交互的界面，因此在设计中需要考虑到其易用性和可靠性。显示屏一般采用液晶显示屏，因为它具有较高的分辨率和对比度。按键可以采用触摸屏或机械按键，根据实际需求进行选择。

6.5 软件设计

软件设计主要包括数据采集、数据显示、触发控制和数据存储与回放等功能。数据采集需要根据设定的采样率对输入信号进行采样，并将采样的数据存储到存储器中。数据显示需要根据

采样的数据进行波形的绘制和显示。触发控制功能可以让用户设置合适的触发电平，以便最佳地显示波形。数据存储与回放功能可以将采集到的波形数据保存到存储器中，并在用户需要时重新显示出来。

7. 示例应用

数字存储示波器可以应用于多个领域，在电子工程、通信、医学等领域有着广泛的应用。

7.1 电子工程

在电子工程领域，数字存储示波器可以用于检测和分析各种电子设备和电路的工作情况。通过观察和分析输入和输出信号的波形，可以判断设备是否正常工作，帮助工程师诊断和解决问题。

7.2 通信

在通信领域，数字存储示波器可用于测量和分析各种通信信号的传输特性。通过观察和分析信号波形，可以判断信号的传输质量，帮助工程师优化通信系统的性能。

7.3 医学

在医学领域，数字存储示波器可以应用于生物信号的测量和分析。例如，心电图和脑电图信号的采集和分析都需要示波器来显示和存储波形，以帮助医生进行诊断。

8. 总结

本文介绍了一个简易的数字存储示波器的设计。通过合理的硬

件和软件设计，以及模拟前端电路、数字转换电路、存储器、显示屏和按键等组成，完成了基本的测量和数据存储功能。该示波器可以广泛应用于电子工程、通信和医学等领域，满足基本的测量需求。然而，值得注意的是，这只是一个简易示波器，如果需要更高级的功能和性能，还需要更为复杂的设计和实现。