基于单片机的虚拟示波器
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陕西理工学院毕业论文（设计）
3.3 串口接收模块 ..........................................28 3.4 绘图模块 ..............................................29 3.5 虚拟示波器界面设计 ....................................30 3.6 源程序代码 ............................................31
致
谢 .................................................. 53
参 考 文 献 .............................................. 54 外 文 翻 译 附 录
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陕西理工学院毕业论文（设计）
4
芯片介绍 .............................................. 36
4.1 单片机 AT89S52 .........................................36 4.1.1 AT89S52 主要性能 ................................36 4.1.2 AT89S52 功能特性描述 ............................36 4.1.3 功能引脚说明 ....................................37 4.1.4 中断 ............................................40 4.1.5 时钟振荡器 ......................................40 4.1.6 双数据指针寄存器 ................................40 4.1.7 存储器结构 ......................................40 4.1.8 MCS-52 的串行接口 ...............................41 4.2 模/数转换器 ADC0809 ...................................43 4.2.1 ADC0809 主要性能 ................................43 4.2.2 ADC0809 引脚功能及内部结构 ......................43 4.2.3 ADC0809 工作时序 ................................45 4.3 电平转换器 MAX232 .....................................45 4.3.1 引脚功能 ........................................45 4.3.2 实际 MAX232 接口电路 .............................46 4.4 通信接口 RS-232 .......................................46
Key words： virtual instrument, virtual oscilloscope, microcontroller, ADC 0809
陕西理工学院毕业论文（设计）
目 引百度文库1
录
言 .................................................... 5 虚拟示波器总体方案设计 ................................. 8
引
言
在数字电路实验中，需要使用若干仪器、仪表观察实验现象和结果，示波器作为一 种常用的电子测量仪器被广泛的使用。但传统示波器却是种较复杂的测量仪器，它是利 用电子示波管的特性，将人眼无法直接观测的交变电信号转换成图象，显示在荧光屏上 以便测量的电子测量仪器，它是观察数字电路的实验现象、分析实验中的问题、测量实 验结果必不可少的电子测量仪器。示波器有示波管和电源系统、同步系统、X、Y 轴偏转 系统、延迟扫描系统、标准信号源组成。 随着科学技术突飞猛进的发展，各行各业的工作、测试人员对传统仪器的要求越来 越高，主要集中在很难对大量测试数据进行存储分析、交互性差、功能单一、缺乏灵活 性、可扩充性差、技术更新周期长以及价格昂贵等缺点，如此之多的问题和要求加上工 作、测试人员所掌握科技知识的广泛，于是新的虚拟示波器就逐渐诞生。 本次设计的虚拟示波器就是针对传统示波器的局限性：交互性差、可扩充性差、技 术更新周期长以及价格昂贵等缺点。它是在计算机的显示屏上虚拟传统示波器面板，并 尽可能多地将原来由硬件电路完成的信号调理和信号处理功能，用计算机程序来完成。 本次设计中将硬件功能软件化，是虚拟示波器的一大特征。操作人员在计算机显示屏上 用鼠标和键盘控制虚拟仪器程序的运行，就像操作真实的仪器一样，从而完成测量和分 析任务。 虚拟示波器是利用最新的虚拟仪器技术来实现和扩展传统仪器的功能。 借助虚拟仪 器的良好平台在计算机的显示屏上虚拟传统示波器面板， 并尽可能多地将原来由硬件电 路完成的信号调理和信号处理功能，用计算机程序来完成。它可以利用互联网传输数据 实现远距离测量计算分析， 利用互联网的强大功能和无线技术的发展实现远距离控制仪 器设备。 虚拟仪器 Virtual Instruments 是基于计算机系统的数字化测量测试仪器 ,它充 分利用现有计算机资源 , 并配以独特设计的仪器硬件和专用软件 , 能实 ( 现普通仪器 如示波器、逻辑分析仪、信号发生器、频谱分析仪等的全部功能以及一些在普通仪器上 无法实现的特殊功能 ,常被称作“软件仪器” 。它利用数据采集模块完成一般测量测试 仪器的数据采集功能 ,利用计算机系统完成一般测量测试仪器的数据分析和输出显示 等功能。 虚拟仪器是计算机技术和现代测量技术共同发展的结晶 ,代表着当今仪器发展 的最新趋势。 虚拟仪器根据其采用的总线方式和计算机的发展 ,可分为以下五种类型:
5.1 数模转换模块 ..........................................50 5.2 串行通信模块 ..........................................50 5.3 系统有待改进的部分 ....................................51 5.4 系统可扩充模块 ........................................52
tutor: Zhai Renhe
Abstract：Along with the industry technology development,the traditional oscilloscope
function is not flexible enough, does not have a computer interface,also the function can not expand, so it is difficult to meet the needs of modernization.Virtual oscilloscope is a new type of electronic equipment,it integrates the electronic measurement technology and computer technology deeply and has a good development prospects.This paper is based on the concept of the virtual instrument, integrated the advantages and disadvantages of analog and digital oscilloscope, designs a virtual oscilloscope based on the microcontrolle,the virtual oscilloscope is a virtual testing equipment and a computer peripherals, a powerful test system composed with the computer. This design of virtual oscilloscope is mainly composed with ADC 0809, AT89S52 and PC, it is simple and flexible expanding, easy to upgrade and has a friendly interface and so on..
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陕西理工学院毕业论文（设计）
4.4.1 RS-232C 信息格式标准 ............................47 4.4.2 RS-232 串行接口电气标准 .........................47
5 系统性能分析和总结 ..................................... 50
3
系统软件设计 .......................................... 25
3.1 数据采集模块程序 ......................................25 3.2 串口发送模块 ..........................................27
1.1 系统概述 ...............................................8 1.2 技术方案 ...............................................8 1.3 系统设计中遇到的主要问题 ..............................10
陕西理工学院毕业论文（设计）
virtual oscilloscope
Zhang Longgang
(Grade03,Class032,Major Observation and control technology and instrument，School of Mechanical engineering.，Shaanxi University of Technology，Hanzhong 723000，Shaanxi）
陕西理工学院毕业论文（设计）
虚拟示波器
张龙岗
（陕理工机械工程学院测控技术与仪器专业电测 031 班，陕西 汉中 723000）
指导教师：翟任何 [摘要] 随着工业技术的发展，传统示波器由于灵活性不够，不具有计算机的接口， 且功能不能扩展，已很难满足现代化的需要。虚拟示波器是电子测量技术与计算机技术 深层次结合、具有良好发展前景的新一类电子仪器。本文是在虚拟仪器概念的基础上结 合模拟、数字示波器的优缺点，设计出的一种基于单片机的虚拟示波器，它既是一个虚 拟的测试仪器， 也是一个计算机的外设， 它和计算机一起组成一个功能强大的测试系统。 本次设计的虚拟示波器主要由 ADC0809、 AT89S52 和 PC 机等组成， 它具有扩展简单灵活， 界面友好，易于升级等特点。 [关键词] 虚拟仪器、虚拟示波器、单片机、ADC0809
2 硬件设计 ............................................... 12
2.1 信号调理 ..............................................12 2.2 数据采集 ..............................................12 2.2.1 常用的 A/D 转换器 ................................12 2.2.2 A/D 转换器的主要技术指标 ........................13 2.2.3 A/D 转换器的选用 ................................14 2.2.4 ADC0809 与 MCS-52 单片机连接 .....................15 2.3 数据处理 ..............................................16 2.4 串行通信 ..............................................17 2.4.1 串行通信方式 ....................................18 2.4.2 MCS-52 单片机与 PC 机连接 ........................21 2.4.3 MCS-52 单片机与 PC 机串行通信波特率的计算 ........22 2.4.4 上位机 MSComm 通信方法设计 .......................23
陕西理工学院毕业论文（设计）
3.3 串口接收模块 ..........................................28 3.4 绘图模块 ..............................................29 3.5 虚拟示波器界面设计 ....................................30 3.6 源程序代码 ............................................31
致
谢 .................................................. 53
参 考 文 献 .............................................. 54 外 文 翻 译 附 录
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芯片介绍 .............................................. 36
4.1 单片机 AT89S52 .........................................36 4.1.1 AT89S52 主要性能 ................................36 4.1.2 AT89S52 功能特性描述 ............................36 4.1.3 功能引脚说明 ....................................37 4.1.4 中断 ............................................40 4.1.5 时钟振荡器 ......................................40 4.1.6 双数据指针寄存器 ................................40 4.1.7 存储器结构 ......................................40 4.1.8 MCS-52 的串行接口 ...............................41 4.2 模/数转换器 ADC0809 ...................................43 4.2.1 ADC0809 主要性能 ................................43 4.2.2 ADC0809 引脚功能及内部结构 ......................43 4.2.3 ADC0809 工作时序 ................................45 4.3 电平转换器 MAX232 .....................................45 4.3.1 引脚功能 ........................................45 4.3.2 实际 MAX232 接口电路 .............................46 4.4 通信接口 RS-232 .......................................46
Key words： virtual instrument, virtual oscilloscope, microcontroller, ADC 0809
陕西理工学院毕业论文（设计）
目 引百度文库1
录
言 .................................................... 5 虚拟示波器总体方案设计 ................................. 8
引
言
在数字电路实验中，需要使用若干仪器、仪表观察实验现象和结果，示波器作为一 种常用的电子测量仪器被广泛的使用。但传统示波器却是种较复杂的测量仪器，它是利 用电子示波管的特性，将人眼无法直接观测的交变电信号转换成图象，显示在荧光屏上 以便测量的电子测量仪器，它是观察数字电路的实验现象、分析实验中的问题、测量实 验结果必不可少的电子测量仪器。示波器有示波管和电源系统、同步系统、X、Y 轴偏转 系统、延迟扫描系统、标准信号源组成。 随着科学技术突飞猛进的发展，各行各业的工作、测试人员对传统仪器的要求越来 越高，主要集中在很难对大量测试数据进行存储分析、交互性差、功能单一、缺乏灵活 性、可扩充性差、技术更新周期长以及价格昂贵等缺点，如此之多的问题和要求加上工 作、测试人员所掌握科技知识的广泛，于是新的虚拟示波器就逐渐诞生。 本次设计的虚拟示波器就是针对传统示波器的局限性：交互性差、可扩充性差、技 术更新周期长以及价格昂贵等缺点。它是在计算机的显示屏上虚拟传统示波器面板，并 尽可能多地将原来由硬件电路完成的信号调理和信号处理功能，用计算机程序来完成。 本次设计中将硬件功能软件化，是虚拟示波器的一大特征。操作人员在计算机显示屏上 用鼠标和键盘控制虚拟仪器程序的运行，就像操作真实的仪器一样，从而完成测量和分 析任务。 虚拟示波器是利用最新的虚拟仪器技术来实现和扩展传统仪器的功能。 借助虚拟仪 器的良好平台在计算机的显示屏上虚拟传统示波器面板， 并尽可能多地将原来由硬件电 路完成的信号调理和信号处理功能，用计算机程序来完成。它可以利用互联网传输数据 实现远距离测量计算分析， 利用互联网的强大功能和无线技术的发展实现远距离控制仪 器设备。 虚拟仪器 Virtual Instruments 是基于计算机系统的数字化测量测试仪器 ,它充 分利用现有计算机资源 , 并配以独特设计的仪器硬件和专用软件 , 能实 ( 现普通仪器 如示波器、逻辑分析仪、信号发生器、频谱分析仪等的全部功能以及一些在普通仪器上 无法实现的特殊功能 ,常被称作“软件仪器” 。它利用数据采集模块完成一般测量测试 仪器的数据采集功能 ,利用计算机系统完成一般测量测试仪器的数据分析和输出显示 等功能。 虚拟仪器是计算机技术和现代测量技术共同发展的结晶 ,代表着当今仪器发展 的最新趋势。 虚拟仪器根据其采用的总线方式和计算机的发展 ,可分为以下五种类型:
5.1 数模转换模块 ..........................................50 5.2 串行通信模块 ..........................................50 5.3 系统有待改进的部分 ....................................51 5.4 系统可扩充模块 ........................................52
tutor: Zhai Renhe
Abstract：Along with the industry technology development,the traditional oscilloscope
function is not flexible enough, does not have a computer interface,also the function can not expand, so it is difficult to meet the needs of modernization.Virtual oscilloscope is a new type of electronic equipment,it integrates the electronic measurement technology and computer technology deeply and has a good development prospects.This paper is based on the concept of the virtual instrument, integrated the advantages and disadvantages of analog and digital oscilloscope, designs a virtual oscilloscope based on the microcontrolle,the virtual oscilloscope is a virtual testing equipment and a computer peripherals, a powerful test system composed with the computer. This design of virtual oscilloscope is mainly composed with ADC 0809, AT89S52 and PC, it is simple and flexible expanding, easy to upgrade and has a friendly interface and so on..
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陕西理工学院毕业论文（设计）
4.4.1 RS-232C 信息格式标准 ............................47 4.4.2 RS-232 串行接口电气标准 .........................47
5 系统性能分析和总结 ..................................... 50
3
系统软件设计 .......................................... 25
3.1 数据采集模块程序 ......................................25 3.2 串口发送模块 ..........................................27
1.1 系统概述 ...............................................8 1.2 技术方案 ...............................................8 1.3 系统设计中遇到的主要问题 ..............................10
陕西理工学院毕业论文（设计）
virtual oscilloscope
Zhang Longgang
(Grade03,Class032,Major Observation and control technology and instrument，School of Mechanical engineering.，Shaanxi University of Technology，Hanzhong 723000，Shaanxi）
陕西理工学院毕业论文（设计）
虚拟示波器
张龙岗
（陕理工机械工程学院测控技术与仪器专业电测 031 班，陕西 汉中 723000）
指导教师：翟任何 [摘要] 随着工业技术的发展，传统示波器由于灵活性不够，不具有计算机的接口， 且功能不能扩展，已很难满足现代化的需要。虚拟示波器是电子测量技术与计算机技术 深层次结合、具有良好发展前景的新一类电子仪器。本文是在虚拟仪器概念的基础上结 合模拟、数字示波器的优缺点，设计出的一种基于单片机的虚拟示波器，它既是一个虚 拟的测试仪器， 也是一个计算机的外设， 它和计算机一起组成一个功能强大的测试系统。 本次设计的虚拟示波器主要由 ADC0809、 AT89S52 和 PC 机等组成， 它具有扩展简单灵活， 界面友好，易于升级等特点。 [关键词] 虚拟仪器、虚拟示波器、单片机、ADC0809
2 硬件设计 ............................................... 12
2.1 信号调理 ..............................................12 2.2 数据采集 ..............................................12 2.2.1 常用的 A/D 转换器 ................................12 2.2.2 A/D 转换器的主要技术指标 ........................13 2.2.3 A/D 转换器的选用 ................................14 2.2.4 ADC0809 与 MCS-52 单片机连接 .....................15 2.3 数据处理 ..............................................16 2.4 串行通信 ..............................................17 2.4.1 串行通信方式 ....................................18 2.4.2 MCS-52 单片机与 PC 机连接 ........................21 2.4.3 MCS-52 单片机与 PC 机串行通信波特率的计算 ........22 2.4.4 上位机 MSComm 通信方法设计 .......................23