波形采集储存与回放系统毕业论文
波形采集、存储与回放系统的设计

波形采集、存储与回放系统的设计作者:钟秀娟来源:《软件工程师》2013年第10期摘要:本系统利用MSP430F149单片机控制,可以同时采集单极性和双极性两路周期信号,并存储到FLASH存储器,系统断电重启后,能连续回放已采集的信号,同时测量信号周期和电平并显示。
本设计主要有输入电路模块、信号放大处理模块、单片机控制电路模块、D/A转换模块和输出模块等组成。
本系统特点是功耗低,高输入阻抗,低输出阻抗,回放信号与原信号误差小,能显示信号周期和高低电平。
关键词:MSP430F149单片机;A/D转换器;D/A7524转换器中图分类号:TP274.2 文献标识码:A1 总体方案设计及框图本系统主要由输入电路(集成运放和整形电路)部分、A/D转换电路模块、单片机及显示电路模块、D/A转换(DA7524转换电路)和输出电路模块[1]。
输入信号经电平移位电路,经A/D转换后存入储存器并实时显示,回放时经D/A转换,显示在示波器上。
具体框图如图1所示。
2 电路的设计与流程图设计(1)采样信号处理通过电阻分压方式实现电压的零点偏置,将电压整体抬高。
电阻分压方式具有结构简单,成本低的优点,且允许幅值较大的双极性模拟信号在板内传输,在外界干扰一定的时候,提高了信噪比[2]。
对于MSP430F149内部的积分型ADC而言,电阻分压方式的输入阻抗较大,为保证片内电容的充电时间,以达到应有的测量精度,需相应延长采样的时间。
(2)输入电路的设计由于MSP430F149内置的模数转换器(ADC)只能对低于3.3V的电压采样,而系统要求能完成对A通道高电平约4V,低电平接近0V信号的采样,所以系统在输入部分设计了一个同相比例运放电路,将输入信号衰减一倍,使之达到单片机对电压的采样要求。
(3)整形电路频率测量时,利用MSP430F149单片机捕获输入信号上升沿,计算两个上升沿之间的时间差,即信号的周期。
但设计的电路是正弦信号,有上升沿,不能达到电路的测量要求,所以本系统设计了一个整形电路,将正弦波信号转换为同频率的方波信号输出,以使单片机能准确捕捉到每一个上升沿信号。
毕业设计论文(2)数字化语音存储与回放系统设计

数字化语音存储与回放系统设计摘要本文介绍了一种以单片机为核心控制单元的数字化语音存储与回放系统的组成以及系统软硬件的设计。
该系统的基本原理是对语音信号的录制和回放的数字化控制。
该系统以AT89C52单片机为微处理器,实现对系统的控制以及数据的处理。
系统采用闪存28F512作为外部数据存储器来存放语音数据,以满足能够较长时间存储语音信息。
语音采集部分采用ADC0809进行模数转换,语音回放部分采用DAC0832实现数模转换,并通过键盘等接口电路实现人机交互,单片机工作在中断查询模式,能够快速响应按键要求,以控制信号的采集、存储和回放等。
同时,外围电路辅以带通滤波器和增益、功率放大等电路对信号进行滤波放大,以保证信息的高质量存储与回放。
关键词:数字化存储,回放,数字滤波,采样,模/数转换目录1绪论 (1)1.1课题背景 (1)1.2课题研究的意义 (1)1.3数字化处理的前景 (1)1.4课题任务要求 (2)1.5本文的主要内容 (3)2系统总体方案设计 (4)3硬件部分设计 (7)3.1拾音器 (7)3.2放大器的设计 (7)3.2.1前置增益放大器 (7)3.2.2输出功率放大器 (8)3.3滤波器设计 (9)3.4单片机选型 (12)3.4.1AT89C52介绍 (12)3.4.2引脚简介 (13)3.4.3主要功能及其特性 (14)3.4.4中断 (14)3.5采样保持电路 (15)3.6 D/A转换器DAC0832 (15)3.6.1DAC0832内部结构及引脚 (16)3.6.2 DAC0832工作方式 (16)3.7 A/D转换电路设计 (18)3.7.1 A/ D转换的常用方法 (18)3.7.2 ADC0809的主要特性和结构 (18)3.7.3 ADC0809管脚功能及定义 (19)3.7.4 ADC0809工作方式 (20)3.8键盘电路 (22)3.9存储器的选取 (23)4软件设计 (26)4.1编程工具软件Keil C51 (26)4.2 Protrus软件设计 (26)4.3软件程序的设计 (27)4.3.1程序总体流程图 (27)4.3.2子程序设计 (28)4.3.3系统仿真 (30)5结论 (32)6致谢 (33)参考文献 (34)附录 (36)外文资料 (41)外文翻译 (48)1绪论1.1课题背景语音信号处理是信息科学的一个重要分支,伴随着大规模集成技术的高度发展以及计算机技术的飞速前进,推动了语音信号处理技术的快速发展。
波形采集_存储与回放系统的设计_李德尧

收稿日期:2012-01作者简介:李德尧(1966—),男,副教授,研究方向为自动控制技术。
波形采集、存储与回放系统的设计李德尧(湖南工业职业技术学院,湖南长沙410208)摘要:该系统以单片机和FPGA 为核心控制器件,实现了波形采集、存储与回放功能。
整个系统由信号调理、比较电路、采集存储、数据处理、人机交互等模块组成。
信号调理模块采用高速低躁声运放AD8038实现高阻输入、幅度控制;比较电路采用LM311实现被采集信号周期的测量;数据采集模块采用AD5540芯片,在FPGA 时序控制下采样;C8051F020单片机作为总控制器,与FP-GA 内部的双口RAM 和读写信号相结合,实现数据的存储,以及回放前数据的读取;信号输出部分采用DA 芯片THS5651和高速运放AD8039相结合,实现了低输出阻抗和信号幅度的控制。
经测试,系统功能齐全,波形完整,回放频率非常准确。
关键词:C8051F020;FPGA ;数据采集;数据存储与回放中图分类号:TN7文献标识码:A文章编号:1006-2394(2012)05-0015-04Design of Waveform Acquisition 、Storage and Playback SystemLI De-yao(Hunan Industry Polytechnic ,Changsha 410208,China )Abstract :It uses microcontroller and FPGA as the core control device to achieve a waveform acquisition ,storage and playback in the system.The system consists of modules of signal conditioning ,comparator ,acquisition and storage ,data processing ,human-computer interaction and other modules.The signal conditioning module uses high-speed low noise op-amp AD8038to achieve high-impedance input amplitude control.The comparator selects LM311to measure signal cycles ,and the data acquisition module use AD5540chip to sample under the control of the timing in the FPGA.C8051F020MCU ,the master control devices ,combining with dual-port RAM inside the FPGA and read and write sig-nals ,realize data storage and read before playback.Signal output section uses DA chip THS5651combined with high-speed op-amp AD8039to realize low output impedance and the control of signal amplitude.Tests prove that the system has complete waveform and accurate playback frequency.Key words :C8051F020;FPGA ;data acquisition ;data storage and playback0引言波形采集、存储与回放系统要求能同时采集两路周期信号波形,在系统断电回复后,能连续回放已采集的信号,并显示在示波器上。
波形采集、存储与回放系统的设计

波形采集、存储与回放系统的设计钟秀娟【期刊名称】《软件工程师》【年(卷),期】2013(000)010【摘要】This system uses MSP430F149 MCU control, can simultaneously capture two unipolar and bipolar periodic signal, and stored in FLASH memory, the system is rebooted, continuous playback of the acquired signal, the signal cycle and level measurement and display. This design has an input circuit module, a signal amplification processing module, the MCU control circuit module, D/A converter and output modules and other components. The system is characterized by low power consumption, high input impedance, low output impedance, the playback signal with the original signal error is small, can display signal cycles and high and low.%本系统利用MSP430F149单片机控制,可以同时采集单极性和双极性两路周期信号,并存储到FLASH存储器,系统断电重启后,能连续回放已采集的信号,同时测量信号周期和电平并显示。
本设计主要有输入电路模块、信号放大处理模块、单片机控制电路模块、D/A转换模块和输出模块等组成。
基于LPC1758的波形采集存储与回放系统设计

GND
图 2 电 压跟 随器
十 V 5
图 2所 示 』 。
因本 系统 A通 道 输 入 的 电压 信 号 约 为 4V, 于 A D转换 器所 能处 理 信 C 大 / 号 的 电压 , 采 用运放 T 0 1 衰 减 电 故 L6 做
路 , 图 3所 示 。 如
C
t cua l cl l etes nl y l.E g mpn lo tm wa sdfr vfr sae u g n.T eD A c nes ns n f rpoes g oacrt y ac a i a cce d ej iga rh sue eom hp d met h / o vr o i a at rcsi e ut h g u gi o wa j i gl e n
122 A通 道后 级信 号处 理 电路 图 . . 1 )A通道 后级 信号 处理 框 图 将 存放 在 Fah中的数 据 取 出送 入 l s
片内 R M 中, A 通过 R M传人单片机内 A 部 D A转 换 器 中 ,/ / D A转 换 的输 出信 号经 过 一 级 固定 增 益 放 大 和 滤 波 后 , 即 可 达 到所 要 求 的波 形 , 后 再 将 其 然 送 入 示 波 器 显 示 , 样 就 形 成 了 一 个 这 信 号 回放 系 统 。 2 )固定 增益 放 大 电路 固定 增 益 放 大 电路 如 图 4所 示 ,
罗 乐, 李可为 , 贤进 笪
( 都工业学院 成 通信工程 系, 都 成 6 03 ) 10 1
摘要 :为解决波形采集 、 存储及 回放的 问题 , 详细介 绍其基本原理 、 电路及程序设计 。系统采用 电压跟随器将信号 衰减后经低
通 滤 波 器 送入 A D 转换 器 , / 完成 数 据 采 样 , 时 实现 阻抗 匹 配 并达 到 隔 离效 果 。采 用 高性 能低 功 耗 L C 7 8微 处理 器作 为 主 同 P 15
波形采集、存储与回放系统设计(硬件设计)_任务书

怀化学院本科毕业论文(设计)任务书论文题目波形采集、存储与回放系统(硬件设计)学生姓名黄津毅系别物理与信息工程系专业电子信息科学与技术指导老师姓名张仁民职称讲师题目来源1.科学技术□ 2.生产实践□ 3.社会经济□4.自拟□ 5.其他√毕业论文(设计)内容要求:设计并制作一个波形采集、存储与回放系统,示意图如图1所示。
该系统能同时采集两周期信号波形,要求系统断电恢复后,能连续回放已采集的信号,显示在示波器上。
图1 系统示意图主要参考资料:[1] 马明建,周长城.数据采集于处理技术.第二版.西安:西安电子科技大学出版社,2005.[2] 周浩敏.信号处理技术基础.第一版.北京:北京航空航天大学出版社,2001.[3] PICMG 2.0 R3.0 CompactPCI Specification October 1,1999.[4] 杨跃江.3U_导冷VPX信号采集、处理系统解决方案.深圳:研祥智能科技股份有限公司,2011.[5] Xilinx 7 Series FPGAS : Breakthrough Power and Performance, Dramatically Reduceddevelopment Time毕业论文(设计)工作计划:进度安排工作内容2011年10月15日-2011年11月25日文献资料查阅2011年11月26日-2012年01月15日方案论证与系统方案仿真2012年01月16日-2012年02月16日硬件电路的设计2012年02月17日-2012年03月20日单元模块电路调试2012年03月21日-2012年05月10日联调与毕业论文的撰写接收任务日期2012 年10月15日要求完成任务日期2012 年05 月10日学生(签名)年月日指导教师(签名)年月日系主任(签名)年月日说明:本表为学生毕业论文(设计)指导性文件,由指导教师填写,一式两份,一份交系(部)存档备查,一份发给学生。
FPGA数据采集与回放系统设计论文

FPGA数据采集与回放系统设计论文FPGA数据采集与回放系统设计论文在个人成长的多个环节中,大家或多或少都会接触过论文吧,论文是我们对某个问题进行深入研究的文章。
怎么写论文才能避免踩雷呢?下面是小编为大家整理的FPGA数据采集与回放系统设计论文,欢迎阅读,希望大家能够喜欢。
1系统及其原理基于通用信号处理开发板,利用FPGA技术控制AD9233芯片对目标模拟信号采样,再将采样量化后的数据写入USB接口芯片CY7C68013的FIFO中,FIFO写满后采用自动触发工作方式将数据传输到PC机。
利用VC++6.0软件编写上位机实现友好的人机交互界面,将传输到PC机上的数据进行储存和实时回放。
本系统主要实现以下两大功能:1)ADC模块对目标模拟信号进行采样,利用FPGA技术将采样后的数据传输到USB接口芯片CY7C68013的FIFO中存储。
2)运用USB2.0总线数据传输技术,将雷达回波信号数据传输到PC 机实时回放。
分为应用层、内核层和物理层3部分。
应用层和内核层主要由软件实现。
应用层采用VC++6.0开发用户界面程序,为用户提供可视化操作界面。
内核层基于DriverWorks和DDK开发系统驱动程序,主要起应用软件与硬件之间的桥梁作用,把客户端的控制命令或数据流传到硬件中,同时把硬件传输过来的数据进行缓存。
物理层主要以FPGA为核心,对USB接口芯片CY7C68013进行控制,通过USB2.0总线实现对中频信号采集。
系统设计采用自底向上的方法,从硬件设计开始逐步到最终的应用软件的设计。
2硬件设计FPGA在触发信号下,控制ADC采样输入信号,并存入FIFO中。
当存满时,将数据写入USB接口芯片CY7C68013,同时切换另一块FIFO接收ADC转换的数据,实现乒乓存储,以提高效率。
FPGA模块的一个重要作用是控制USB接口芯片CY7C68013。
当ADC采样后,数据进入FPGA模块,FPGA控制数据流将其写入CY7C68013的FIFO中,以便于USB向PC机传输。
波形采集、存储与回放系统.
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波形采集、存储与回放系统波形采集、存储与回放系统——武汉东湖学院陈鹏、费?、何凯摘要本设计以STM32F103ZET6作为控制芯片,把波形采集分为A、B 两个通道,对A通道的输入信号进行衰减,对B通道的输入信号进行放大,然后采用内部集成的高速AD对信号进行实时采样,方式为上升沿内触发,可以实现波形的单次和多次触发存储和回放显示,以及频率、周期、峰-峰值的测量和显示,并具有掉电存储功能。
整个系统操作简便,界面友好,达到了较好的性能指标。
关键字:STM32、波形采集、波形存储、波形回放一、系统方案1.1题目要求及相关指标分析题目的要求是将待测信号进行数字存储,并通过普通示波器将被测信号显示出来。
由于被测信号为模拟信号,存储过程为数字方式,故应该将模拟信号进行量化处理,然后存储到存储器中,当需要显示的时候,从存储器输出数据并恢复为模拟信号,然后送往普通示波器进行显示。
本设计的重点是模拟信号的处理与采样、数字信号的存储、系统的控制三个方面。
1.2系统设计与框图:系统整体设计框图如图1-1所示。
模拟信号通过信号调理模块(阻抗变换、固定衰减/放大、触发电路)将模拟信号的幅值大小调理到高速AD的输入范围0——3.3V。
同时,两路信号经比较器得到方波,送处理器STM32进行测频。
处理器测得输入信号频率后控制内部AD以输入信号频率的80倍速率采样。
在STM32内部增加波形存储控制模块,当满足触发条件时ARM对AD转换得到的数据进行存储。
图1-1系统整体设计图图1图1图1 A通道信号调理B通道信号调理存储、显示与控制STM32F103ZET6比较器比较器A通道信号调理输出B通道信号调理输出内部集成A\D 内部集成D\A 键盘显示二、理论分析与计算 2.1 A/D采样频率选择采用内部集成A/D,采样频率由输入信号的频率决定,在输入信号的一个周期内采集80个点,那么,通过式(2.1),可以求出采样频率,其中为信号频率。
基于单片机的波形采集、存储与回放系统设计
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基于单片机的波形采集、存储与回放系统设计作者:梁丽来源:《中国教育技术装备》2016年第18期摘要系统以单片机为核心,以低功耗运放构成输入输出电路,选用外部低功耗存储芯片作存储,软件系统控制外部A/D转换器实现对输入信号的采集、数据存储,并通过外部D/A 转换器实现对已采集信号的回放,系统的各种信息及采集波形信息由液晶显示输出。
关键词单片机;接口电路;波形采集中图分类号:G642 文献标识码:B文章编号:1671-489X(2016)18-0032-021 前言采用AT89C52单片机作为整个控制核心,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、逻辑控制的功能。
现从系统单元电路设计、单片机与外部设备的接口电路设计和系统软件设计的角度,阐述基于单片机的波形采集、存储与回放系统的设计思想。
2 单元电路设计通道调理电路将ADC0809转换器的基准电压输入端接至+5 V电源,它可对0~5 V的模拟信号进行转换。
A通道输入信号是单极性的,输入电压范围为0~4 V,符合A/D转换器对输入信号的要求。
A通道的输入、输出电路均选用电压跟随器,电压跟随器具有输出电压跟随输入电压、输入阻抗高、输出阻抗低的特点,使得整个通道的放大倍数为1。
B通道输入信号是双极性的,输入电压范围为-50~+50 mV。
为此,在B通道输入端需将信号电压由双极性转换为单极性,并调理为0~4 V 电压输出,以匹配A/D转换器的输入电压范围;在B通道输出端则需将信号电压的极性和幅度范围进行还原。
B通道输入电路如图1所示,它由三级运放构成:第一级运放构成电压跟随器;第二级运放构成反相比例电路,其交流放大倍数为-40,作用是将信号电压由-50~+50 mV 调理到+2~-2 V范围内;第三级运放构成反相求和电路,其交流放大倍数为-1,调节电位器给信号电压+2 V的电平平移,将双极性信号转换为单极性,即将信号电压由+2~-2 V调理到0~4 V范围内。
一种手持式波形采集、存储及回放系统

波形 采集 、 存 储 和 回放 系 统 广 泛 地 应 用 于 工 业 总 线
测试 、 电力系 统 、 医疗 、 教学 科研 等领 域【 l _ 。 1 。随 着 科 技 的
发展 和 应用 环 境 的拓 宽 , 特 别 是一 些 特 殊 的 生产 、 生 活
s i g n a l s t h r o u g h D / A t r a n s f o m , wi r t h t h e i r n o i s e i n t e r f e r e n c e s b e i n g e l i mi n a t e d b y a c t i v e l o w— p a s s f i l t e r s a n d f i n a l l y t h e y a r e
波形采集报告

波形采集、存储与回放系统摘要:本系统是基于数字存储示波器的原理,以TI公司的MSP430F149芯片为控制中心,大大降低系统功耗,从而满足题目对功耗的要求。
系统通过LM324运放完成对输入信号的衰减,并由芯片自带的高速AD对其进行采样,实现波形的单次或多次触发存储和实时连续显示,且由A/D转换、存储、然后通过D/A转换,最后通过输出放大电路回放原信号到示波器显示。
系统还增加了由按键控制分别显示A、B通道两路信号回放时的高电平、低电平、峰-峰值和周期的显示。
个系统操作简便,人机界面友好,达到了较好的性能指标。
关键字:msp430f149 低功耗波形回放Abstract: the system is based on the principle of digital storage oscillograph, TI company's MSP430F149 chip in for the control center, and greatly reduce the power consumption of the system, and meet the requirements of power consumption subject. The system through the LM324 op-amp finish of the input signal attenuation, and the chip bring high-speed AD of the realization of the waveform sampling, single or DuoCi trigger storage and real-time continuous display, and by A/D conversion, storage, and then through the D/A transformation, the last through the output to the original signal amplifier circuit playback, according to an oscilloscope. The system also increase the button control by respectively show A, B channel two road replay of high level signal when, low level, peak-peak and cycle of shows,. The whole system operation is simple, friendly man-machine interface, achieved the good performance indicators.Key words:msp430f149 low-power consumption waveform playback一.方案论证与选择1.1题目要求及相关指标分析题目的要求是制作一个波形采集、存储与回放系统。
波形采集、存储与回放系统方案设计书报告2

波形采集、存储与回放系统设计摘要本设计是基于数字示波器的原理,以STM32-cortex-m3作为控制芯片,把波形采集分为A、B两个通道,对A通道的输入信号进行衰减,对B通道的输入信号进行放大,然后采用内部集成的高速AD对信号进行实时采样,方式为上升沿内触发,可以实现波形的单次和多次触发存储和回放显示,以及频率、周期、峰-峰值的测量和显示,并具有掉电存储功能。
由信号采集、数据处理、波形显示,控制面板等功能模块组成,整个系统分成A/D转换部分、D/A转换部分、波形存储部分、键盘输入控制四大部分,系统操作简便,输出波形可以在示波器输出显示,此存储示波器即具有一般示波器实时采样实时显示的功能,又可以对某段波形进行即时存储和连续回放显示,且界面友好,达到了较好的性能指标。
具体设计原理以及过程在下面章节中详细说明。
关键字:STM32、波形采集、波形存储、波形回放AbstractThe design is based on the principle of digital oscilloscope, with STM32-cortex-m3 as the control chip, the waveform acquisition is divided into A, B two channel, the A channel input signal attenuation on B channel, the input signal is amplified, then using the internal integration of high-speed AD on real time data sampling, as rising edge trigger, can achieve waveform of single and multiple triggers the storage and playback and display, frequency, cycle, peak to peak value measurement and display, and power failure memory function. The signal acquisition, data processing, waveform display, the control panel and other functional modules, the system is divided into A/D transformation, D/A converting part, waveform storage, keyboard input control system four parts, simple operation, the output waveform can be output in the oscilloscope display, this storage oscilloscope namely has the common oscilloscope real-time sampling real time display function, can be a real-time storage and continuous playback waveform display, and friendly interface, has achieved good performance. The design principle and process are described in detail in the following sections.Keywords: STM32, waveform acquisition, storage, waveform waveform playback模拟路灯控制系统设计目录一、总体方案思路及其设计41.1、采样方式41.2、双踪示波器显示方式51.3、控制部分方案的设计51.4、显示方式5二、系统理论分析与功能模块设计52.1 、最小系统及A/D,D/A电路52. 2、单元电路6三、软件设计103.1、软件流程103.2:软件子程序11四、测试方案与测试结果12五、结束语14附件1:系统程序14一、总体方案思路及其设计1、根据题目要求进行相关指标分析根据题目要求A通道只是对单极性(高电平为4V,低电平为0V,频率为1KHZ)的信号进行采集、存储和连续回放;B通道需要对双极性(电压峰峰值为 100mV、频率为 10Hz~10kHz)的信号进行处理。
波形的采集存储与回放系统

波形的采集存储与回放系统摘要随着电子信息技术的迅猛发展,医疗、卫星、雷达、现代航空等众多领域都需要实现对数据进行存储,回放等要求,信号的采集、存储在信息技术行业中应用的也越来越广泛。
本设计采用单片机作为总控制芯片,分别用A/D转换器和D/A转换器进行模数和数模转换,并将采集到的波形数据存储到Flash存储器中。
按下采集键后,该系统对0~+5v 变化的波形进行采样并将采样的数据存储起来;按下回放键后,该系统将采样波形进行循环回放;在采集时可改变幅值,并且采集到的数据也会同时在回放的时候变化;在回放时,若按下存储键,将停止波形的回放,显示一条直线;若按下回放键,将终止当前波形,并采集新的波形。
关键词:采集,存储,回放,单片机,波形Waveform Acquisition Storaging and Playbacking SystemABSTRACTWith the rapid development of electronic information technology, many fields such as Medical treatment, satellite, radar, Advanced Flight needs to implement the data storage, playback, Signal acquisition, storage in the applications of information technology industry is becoming more and more widely.This design uses the microcontrolle as the control chip, Respectively with the A/D converter and D/A converter as the digital analogy converter. And will be collected waveform data Stored in the Flash memory. After press the acquisition button, The system will be Sampling waveform that conversion from 0~4V and storing in the Flash memory. After press the playback button, The system will cycle sampling waveform playback. At the time of acquisition can change amplitude, And the collected data will be change when playback at the same time, During playback, If you press the store button, Will stop the playback waveform, according to a straight line, If press the playback button, will end the current waveform, and new waveform acquisition.KEY WORDS:Acquisition,storage,playback,microcontroller,waveformIII目录摘要 (I)ABSTRACT (II)1 绪论 (1)1.1 选题的意义 (1)1.2 研究现状与发展趋势 (2)2波形采集存储与回放系统的设计原理与功能 (3)2.1 波形采集存储与回放系统的设计原理 (3)2.2 波形采集存储与回放系统的功能 (3)2.3 总体开发计划和课题所达到的功能目标和技术指标 (3)2.3.1 达到的功能目标 (3)2.3.2 技术指标 (4)2.4 本章小结 (4)3 方案论证选择与硬件设计 (5)3.1 采样方式选择 (5)3.2 A/D与D/A转换选择 (5)3.3 触发方式选择 (5)3.4 输入模块 (6)3.4.1 A路输入电路 (6)3.4.2 B路输入 (6)3.5 A/D转换器 (7)3.5.1 ADC0809引脚图以及接口 (7)3.5.2 ADC0809使用要求及应用说明 (8)3.6 主控模块 (8)3.6.1 AT89S52芯片主要特点及性能 (8)3.6.2 AT89S52芯片的最小电路系统以及接口 (9)3.7 D/A转换器 (11)3.7.1 DAC0832的引脚图以及接口 (11)3.7.2 DAC0832的工作方式 (11)3.7.3 实现D/A转换时,主要涉及的参数 (12)3.8 输出模块 (12)3.9 显示模块 (13)3.10 存储模块 (13)IV3.11 本章小结 (14)4 软件设计 (15)4.1 软件设计目标 (15)4.2 Keil2简介 (16)4.3 软件功能模块分类 (16)4.3.1 主程序流程 (16)4.3.2 LCD子程序流程 (18)4.3.3 按键处理子程序流程 (18)4.3.4 回放子程序流程 (19)4.3.5 采集并存储子程序流程 (20)4.3.6 存储处理子程序流程 (21)4.4 本章小结 (21)5 系统测试及结果分析 (22)5.1 测试使用仪器与设备 (22)5.2 测试方案与测试结果 (22)5.2.1 测试方法 (22)5.2.2 测试结果与分析 (22)5.2.3 误差产生原因 (25)5.3 设计和调试中遇到的问题 (25)6 小结 (26)致谢 (28)参考文献 (29)附录 (30)附录ⅠAT89S52与LCD1602的接口程序 (30)附录ⅡAT89S52与ADC0809的连接程序 (31)波形的采集存储与回放系统 11 绪论1.1 选题的意义电子信息技术的迅猛发展,现代航空、雷达、卫星、医疗等众多领域常常需要对波形进行采集、存储和回放,波形信号的采集、存储在信息技术行业应用的越来越广泛。
单片机PCF8591波形采集存储与回放

目录一、设计题目、设计目的 (1)1.1、说明选题的来源、意义和目的 (3)1.2、课题承担人员及分工说明 (3)二、课题总体设计说明 (3)2.1、说明总体开发计划和课题所达到的功能目标和技术指标 (3)2.2、课题总体设计方案,比较几个备选方案,确定最终方案 (4)三、硬件设计说明 (5)3.1、硬件总体设计方案 (5)3.2、硬件设计的总电路原理图、PCB图及原件清单 (8)四、软件设计说明 (10)4.1、软件总体设计方案 (10)4.2、软件功能模块划分 (10)五、硬件调试说明 (13)5.1、硬件性能测试 (13)5.2、实验测得的数据 (13)5.3、软件性能测试 (14)六、附件 (14)附件1、波形回放信号图 (14)附件2、硬件外观图 (16)附件3、PROTUES仿真效果图 (17)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。
尽我所知,除文中特别加以标注和致谢的地方外,不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果,也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。
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:1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。
STM32波形采集、存储与回放
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STM32波形采集、存储与回放波形采集、存储与回放系统设计摘要本设计是基于数字示波器的原理,以STM32-cortex-m3作为控制芯片,把波形采集分为A、B两个通道,对A通道的输入信号进行衰减,对B通道的输入信号进行放大,然后采用内部集成的高速AD对信号进行实时采样,方式为上升沿内触发,可以实现波形的单次和多次触发存储和回放显示,以及频率、周期、峰-峰值的测量和显示,并具有掉电存储功能。
由信号采集、数据处理、波形显示,控制面板等功能模块组成,整个系统分成A/D转换部分、D/A转换部分、波形存储部分、键盘输入控制四大部分,系统操作简便,输出波形可以在示波器输出显示,此存储示波器即具有一般示波器实时采样实时显示的功能,又可以对某段波形进行即时存储和连续回放显示,且界面友好,达到了较好的性能指标。
具体设计原理以及过程在下面章节中详细说明。
关键字:STM32、波形采集、波形存储、波形回放AbstractThe design is based on the principle of digital oscilloscope, withSTM32-cortex-m3 as the control chip, the waveform acquisition is divided into A, B two channel, the A channel input signal attenuation on B channel, the input signal is amplified, then using the internal integration of high-speed AD on real time data sampling, as rising edge trigger, can achieve waveform of single and multiple triggers the storage and playback and display, frequency, cycle, peak to peak value measurement and display, and power failure memory function. The signal acquisition, data processing, waveform display, the control panel and other functional modules, the system is divided into A/Dtransformation, D/A converting part, waveform storage, keyboard input control system four parts, simple operation, the output waveform can be output in the oscilloscope display, this storage oscilloscope namely has the common oscilloscope real-time sampling real time display function, can be a real-time storage and continuous playback waveform display, and friendly interface, has achieved good performance. The design principle and process are described in detail in the following sections.Keywords: STM32, waveform acquisition, storage, waveform waveform playback模拟路灯控制系统设计目录一、总体方案思路及其设计 (4)1.1、采样方式 (4)1.2、双踪示波器显示方式 (5)1.3、控制部分方案的设计 (5)1.4、显示方式 (5)二、系统理论分析与功能模块设计 (5)2.1 、最小系统及A/D,D/A电路 (5)2. 2、单元电路 (6)三、软件设计................................................................................................. 错误!未定义书签。
基于单片机的波形采集回放系统设计

基于单片机的波形采集回放系统设计作者:张凯博来源:《科技创新与应用》2016年第29期摘要:文章完成了一款基于单片机STC12C5A60S2的波形采集存储与回放控制系统,其中单片机是整个控制系统的核心,结合AT24C04存储,可靠地实现对两路外部信号进行采集与存储。
系统分为软件和硬件两个部分。
硬件电路主要包括单片机的外围基本模块、按键电路、波形采集回放电路等。
软件部分包括了按键触发、信号存储、数模信号转换程序设计。
关键词:波形;存储;回放引言波形采集回放系统是目前检测电子电路的重要技术手段,已广泛应用于各式各样的技术行业,例如电力系统、医疗系统、教学科研系统等等。
但随着工作环境的日益复杂,传统的示波器在狭小的空间中已不能满足测量要求,因此设计一款轻便的数字滤波器对特殊工业环境有着较高的应用价值。
1 系统参数设计首先,需对系统实现的功能和相关参数进行设计。
要求能同时采集两路周期信号波形,系统断电恢复后,能连续回放已采集的信号,显示在示波器上。
并且能完成对A通道单极性信号(高电平约4V、低电平接近0V)、频率约1kHz信号的采集、存储与连续回放。
此外,要求系统输入阻抗不小于10kΩ,输出阻抗不大于1kΩ。
采集、回放时能测量并显示信号的高电平、低电平和信号的周期。
原信号与回放信号电平之差的绝对值≤50mV,周期之差的绝对值≤5%。
2 系统方案设计采样方式选择:等效时间采样虽然可以对很高频率的信号进行采样,可是步进延迟的采样技术与电路较为复杂。
再者,它只限于处理周期信号,而且对单次触发采样无能为力。
实时采样可以实现整个频段的全速采样。
实时采样是在信号存在期间对其采样。
根据采样定理,采用速率必须高于信号最高频率分量的两倍。
对于周期的正弦信号,一个周期内应该大于两个采样点。
为了不失真地恢复原被测信号,通常一个周期内就需要采8个点以上,故文章采用实时采样方式。
A/D、D/A转换方式选择:采用芯片PCF8591转换,其具有IIC接口,AIN0~AIN3四个模拟输入通道和一个模拟输出通道,最多可以有8片8591连接到IIC总线。
数字示波器中的波形存储、录制与回放

数字示波器中的波形存储、录制与回放摘要:波形存储、录制与田放是数字示波器的重要功能。
在此采用闪速存储器(FLASH Memory)存储重要的波形数据,方便用户事后调出观察、分析和对比。
每段波形存储的长度固定,根据存储波形的序号、大小、起始地址等建立波形存储索引表,通过查询波形索引表可选择要回放的波形。
还可以通过波影录制功能把信号波影录制到静态数据存储器(SDRAM)中,然后回放波形,寻找并观察自己需要的波形。
通过直接存储(DMA)方式实现将显示缓冲区存储的波形搬移到波形录制的缓存中去,实现了数据的高速存储。
在手持式示波表的研制过程中实现了此波录制和回放方法达到了预期的效果。
关键词:数字示波器;波形存储;波形录制;波形回放0 引言自然界的信号大多都是瞬时变化的一过性信号,采用示波器的触发功能可以捕获符合触发条件的信号,一些重要的信号需要存储并做进一步的观察和分析。
早期的模拟示波器无法完成对波形的存储和回放,而现在的数字存储示波器都具有波形存储和回放功能。
波形存储是将波形数据存储在闪速存储器(FLASHMemory)中,可以长时间保存数据,掉电之后数据不会丢失,方便用户存储一些重要的波形以便后期观察或对比。
在观察一些瞬态信号时,用户来不及捕捉这样的信号,可以通过波形录制功能将信号存储在静态数据存储器(SDRAM)中,然后可回放信号波形,再仔细观察信号的特征。
波形录制是一种连续存储波形的功能,即存储从开始录制波形的时刻起到结束时刻的每幅波形。
利用波形录制与回放功能可以检测那些不易确定触发条件的瞬态信号。
根据波形存储的长度是否可变将波形存储分为固定波形数据长度存储方法和可变波形数据长度存储方法。
固定波形数据长度存储方法比较简单,而且回放方便。
示波器在使用过程中,正常触发模式和扫描模式所要存储的波形点数是不一样的。
需要用可变存储长度方式存储波形数据。
本文只考虑存储示波器2个通道的各一组数据,给每个通道的正常触发模式和扫描模式各分出一个存储区。
波形采集、存储与回放系统设计

稳压 器 作 为供 电设备 ,设 计具 有 能 同时 采 集两路 周期 信号 波形 的 电路 ,经 过 I S D 1 4 2 0 P芯 片 的 存 储 , 经 系统 断 电恢 复后 ,能连 续回放 已采集 的信 号,并 显 示在 示波 器 上。在 输 出过 程 当中,一段 式 最 长可输 出 2 0 秒信号 ;按 顺序连 续 输 出信 号 时,每段 输 出信 号长 度 不 限;还 可进 行循 环输 出信 号 和 快 速 选 段 输 出信 号 。
符 合 直 流 稳 压 薯 电 作 源 工 作 条 件 情 况 下 , 能 4 系 统 ‘ 功 、 能 、 测 试 说 明
4 . 1 系统 功 能
本 系 统 可 完 成 将 外 接 信 号 源 进 行 波 形 采 集 、存储 与回放 的功能。在输 出端显示波形时 可 进 行 不 同 的 需 求 选择 。 ( 1 )进行一 段式输 出波 形 ,最长 时间为
能 。B通 道 的 工 作 原 理 与 A 通 道 完 全 相 同 ,
仅 输入信 号有 区别 ,在 B通 道 中输入 峰峰值 为 l O O mA, 频 率 为 1 O H z 一1 0 k Hz的 双 极 性 信 号 ,以验证系统 的采集 、存储与 回放性能 。
够 正常工作的输 出电压 范围。 ( 2 ) 最 大 输入 一 输 出 电压 差 。 该指标 表征 在保 证直 流稳 压 电源正 常工 作 条件下 ,所允许 的最大输入 一 输出之 间的电 压差值,其值主要取决于直流稳压 电源 内部调 整晶体管的耐压指标。 ( 3 )最小输入 一 输 出电压差 。 该指 标表 征在 保证 直流稳 压 电源 正常 工 作条件下 ,所 需的最小输入 一 输 出之 间的电压 差值。 . 1 . 3 优 点 【 关键 词 】三端 集成线性稳 压 电源 I S D 1 4 2 0 P 2 三端 集成 线性 稳压 电源 具有 调整 管工作 集 成 芯 片 在 线性工作区,稳定性好、精度 高、噪声力 小、 效率高、体积 小的优 点,应用领域 也极其广泛 。 本 设计通 过 信号 发生 器获 取输 入信 号, 通过I S D1 4 2 0 P系 列单 片机语 音录放 电路 , 实 2 . 2 I S D 1 4 2 0 P ,  ̄ ,
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波形采集储存与回放系统毕业论文目录第一章方案设计与论证 (1)1.1要求 (1)1.1.1基本要求 (1)1.1.2发挥部分 (2)1.3方案论证 (2)1.3.3方案一 (2)1.3.4方案二 (2)1.3.5方案三 (3)第二章理论分析与计算 (4)2.1主芯片分析 (4)2.2 ADC12模块 (5)2.3扫描速度与采样频率的关系 (5)2.4信号采样技术的基本原理 (5)2.4.1实时采样 (5)2.4.2顺序采样 (6)2.4.3随机采样 (6)第三章系统设计与框图 (7)3.1输入输出电路 (8)3.1.1 A路输入 (8)3.1.2 A路输出 (8)3.1.3 B路输入 (9)3.1.4 B路输出 (9)3.2电源电路 (10)3.3 MSP430F1479最小系统 (10)3.4显示与控制模块 (11)3.5掉电保护电路控制 (12)第四章软件设计 (13)第五章系统测试 (14)5.1测试仪器 (14)5.2输入阻抗 (14)5.3测试方案 (14)5.3.1基本要求测试 (14)5.3.2发挥部分测试 (15)第六章实验结果分析与讨论 (16)6.1实验结果 (16)第七章结论及意义 (18)参考文献 (19)致谢 (20)附录 (21)第一章方案设计与论证设计并制作一个波形采集、存储与回放系统,示意图如图 1 所示。
该系统能同时采集两路周期信号波形,要求系统断电恢复后,能连续回放已采集的信号,显示在示波器上1.1要求1.1.1基本要求(1)能完成对 A 通道单极性信号(高电平约 4V、低电平接近 0V)、频率约 1kHz 信号的采集、存储与连续回放。
要求系统输入阻抗不小于10 k?,输出阻抗不大于1k?。
(2)采集、回放时能测量并显示信号的高电平、低电平和信号的周期。
原信号与回放信号电平之差的绝对值≤50 mV,周期之差的绝对值≤5%。
(3)系统功耗≤50mW,尽量降低系统功耗,系统不允许使用电池。
1.1.2发挥部分(1)增加 B 通道对双极性、电压峰峰值为 100mV、频率为 10Hz~10kHz 信号的采集。
可同时采集、存储与连续回放A、B两路信号,并分别测量和显示A、B两路信号的周期。
B通道原信号与回放信号幅度峰峰值之差的绝对值≤10 mV,周期之差的绝对值≤5%。
(2)A、B两路信号的周期不相同时,以两信号最小公倍周期连续回放信号。
(3)可以存储两次采集的信号,回放时用按键或开关选择显示指定的信号波形。
1.2题目要求及相关指标分析题目的要求是将待测信号进行数字存储,并通过普通示波器将被测信号显示出来。
由于等测信号为模拟信号,存储过程为数字方式,故应该将模拟信号进行量化处理,然后存储到存储器中,当需要显示的时候,从存储器读出数据并恢复为模拟信号,并送往普通示波器Y输入端,在X输入端加入相应的扫描信号,采有X-Y方式观察信号的波形。
因此,设计的重点是模拟信号的处理与采样、数字信号的存储、普通示波器的显示控制、系统的控制4个方面。
1.3方案论证1.3.3方案一以单片机89s51为系统核心,以外部AD、存储、DA等器件实现信号的采集、存储与回放功能,整个系统简单灵活,便于实现,但无法完成对高速信号的处理,而且功率消耗过大。
1.3.4方案二以带有IP核的FPGA/CPLD完成对信号的采集、存储、显示以及AD\DA转化等功能,由IP核实现人机交互及信号处理等功能。
该方案结构紧凑、可以实现复杂测量与控制只是操作过于繁琐、系统功耗也很大。
1.3.5方案三核心采用MSP430F149单片机,利用单片机部的12位高精度AD转换器实现对信号的采集,采用外挂AT24C512存储信号数据,并由D/A完成DA功能转换,配合相应的输入输出电路完成相应的电压转换,1602液晶显示输出相应的各项信息,整个电路需要的相应外围电路少,功耗低简洁易行经过以上各个方案的分析比较,次设计采用方案三第二章理论分析与计算题目的要求是将待测信号进行数字存储,并通过普通示波器将信号显示出来,由于被测信号为模拟信号,存储过程为数字方式,故应将模拟信号进行量化处理,然后存储到存储器中,当需要显示的时候,从存储器读出数据并回复成模拟信号,并送到普通示波器的Y输入端,在X输入端加上相应的扫描信号,采用x-y方式观察信号的波形。
因此,设计的重点是模拟信号的处理与采样,数字信号的存储、普通示波器的显示控制,系统的控制四方面2.1主芯片分析MSP430是TEAXS INSTRUMENTS(TI)生产的16位单片机的统称,该系列是一种RISC结构的16位单片机,其突出特点是功耗极低(在3V、1Mhz的工作方式下,电流消耗是250uA休眠方式只有0.1uA的电流);其次是他的部资源相当丰富全系列中总共包含以下模块:12-bit、8通道A\D转换,带3-10个单独的捕获、比较功能的定时器Timer-A和Timer-B,1-2路USART通信口,多至160段LED驱动,硬件乘法器,模拟信号比较器,FLL频率锁相环,2-3个时钟系统等等。
以上片资源,可以极大限度的简化本题的设计。
2.2ADC12模块MSP430单片机的ADC12模块是一个12位的A/D转换模块,具有高速度,通用性等特点。
它具有5大功能模块,都可以独立配置,即具有采样、保持的ADC 功能核;可控制的转换存储;可控制的参考电平发生器;可控制和选择的时钟;可控制的采样及转换时序电路。
ADC12的主要特点是最大的采样速度达到200Ksps:转换为12位精度,1位差分非线性,1位积分非线性:8个可配置的外部信号采集通道。
2.3扫描速度与采样频率的关系假设扫描速度为t s/div,每格点数为n采样频率为fs,则:fs=n/t,当t=20的时候,针对不同的扫描速度,可得到不同的采样频率。
在一定的情况下扫描速度的改变是通过改变采样频率来实现的。
对应10KHz的正弦波采样频率为200KHz时每周期可采集20个点,由采集值可以很好的恢复采集前的信号,按照系统结构,只需要2通道的A/D采样输入信号的最高频率为10KHz。
以MSP430D149为核心,外挂一个防掉电保护的EEPROM就可以完成系统设置的要求,系统功耗也能控制在要求之中。
2.4信号采样技术的基本原理采样分实时采样和非实时采样两种。
从一个信号波形中取得所需样点称为实时采样。
从被测信号许多相邻波形上取得样点,以表示一个信号波形称为非实时采样,或者称为等效采样。
其实,对于非实时采样,还可以每隔10个、100个甚至更多个波形上取一个样点。
这样更有利于观测高速信号,当然这种高速信号必须是重复的。
2.4.1实时采样实时采样是数字信号采集技术的最直接应用。
在这种方法下,示波器根据一次触发事件连续的捕获被测量波形的n个采样数据,而后屏幕上显示波形的每个点都是在一次采样周期中获取的,它可以完成单次非重复信号的捕捉。
实时采样有三个重点特点:(1)示波器先将一段完整的波形数据存入存储器,然后再进行显示和分析。
(2)在触发事件前,示波器开始对信号进行连续采样。
(3)自动完成多信号的同时采样。
能够观测触发前信号的能力称为负触发延迟,它在故障分析中特别有用。
2.4.2顺序采样顺序采样是对每一个信号周期仅采样一个点,用步进延迟的方法,对每个周期信号波形的不同点进行采样,从而获取整个波形的采样数据2.4.3随机采样与顺序采样相对应,随机采样的采样脉冲是由一个独立电路产生,它和被测信号是不相关的。
因此,随机采样有三个特点:(4)样点在信号波形上的排列是随机的。
(5)可以观测到触发前的信号。
随机采样过程中样点在信号波形上的位置是无序的,即时随机的,但是在对这些样点进行屏幕显示时必须反映原波形的变化规律。
否则,测量将没有实用价值。
因此,在采样过程中应该同时记录各个采样点在信号波形上的相对位置。
第三章系统设计与框图系统整体设计框图如图所示。
模拟信号通过信号调理模块(阻抗变换、程控放大、触发电路),将模拟信号的幅值大小调理到高速AD(AD9225)的输入围0—4V。
然后通过AD9225对信号进性采样。
我们采用外部有源晶振作为高速AD的采样时钟来控制恒定的采样率4MHz(晶振的固有振荡频率),在FPGA部增加波形存储控制模块,当满足触发条件时FPGA以下抽样的方式对AD转换得到的数据进行存储,抽样频率由可水平分辩率来控制(若为AUTO功能,则与信号的频率有关)。
将抽样的数据分别存储到双口RAM中,在送入行列扫描电路(2片DAC0800)前经过了波形显示控制模块,它的作用是对RAM的数据及读入起始地址的进行处理。
从而实现波形在模拟示波器上的左右平移。
同时在FPGA部实现了512点的FFT计算,成功得分析了输入信号的频谱。
3.1输入输出电路3.1.1A路输入A路输入:系统要求A路输入信号为单极性(0-4V),而单片机设置A/D参考电平为2.5V,因此需要将输入信号变换为0-2.5V之,采集后在单片机部再做相应的运算处理,计算出相应的真正输入值,从而显示A路的最大值和最小值。
如图输入信号经过UIA同向跟随后,经R7做相应衰减送入单片机A/D进行采样,适当调节R7就可以进入A/D的值限幅在0-2.5V之3.1.2A路输出为保证回复A路信号(0-4V),故运放供电电压必须用5V供电,而D/A输出最高只能达到 2.5V,故该电路需要具有一定的放大功能,且要有一定的过滤作用。
这样才可以将D/A所产生的高频干扰滤除3.1.3B路输入系统要求D路输入信号为双极性(100mV VPP),因此需要将100mV放大至单片机A/D所所能判别的围,这样可以提高系统对B路信号的分辨率,同时需要将输入双极性信号转换为单极性信号,这样才能便于单片机识辨,图中VRF为1/2单片机A/D参考电压即1.25V,这样做的目的是给熟人信号加上一个1.25V 的片子电压之后再进行放大,如图输入信号经过U1B同向放大至0-2.5V后送给单片机A/D采样,适当调节R14即可改变放大器的放大倍数。
3.1.4B路输出为保证B路信号(100mV VPP),输出采用电容交流隔直,而D/A输出为输入信号经放大后采集到的信号,其VPP可达到2.5V,故用R38进行相应衰减,适当调整E38可以输出幅值与输入一致,U28为1:1同向放大,可将D/A所能产生的高频干扰滤波,C11可将单极性信号转为双极性信号,与输入保持一致。
3.2电源电路TPS78001将5V转为3.3V供给单片机工作,5V用于运放和液晶以及24C512工作。
3.3MSP430F1479最小系统单片机最小系统,或称为最小应用系统,是指用最少的元件组成的单片机可以工作的系统。
对于MSP430系列单片机来说,最小系统一般应该包括:单片机、晶振电路、复位电路。