简易数字存储示波器
简易数字存储示波器.DOS
摘要数字存储示波器是随着数字电路的发展而发展起来的一种具有存储功能的新型示波器。
原先人们看好的模拟示波器的一些优点，目前数字示波器已完全能够做到，特别是在捕获非重复信号、避免信号的虚化和闪烁、在时间上从触发事件反问寻迹——实现在电路中隔离故障等方面，数字示波器显示出了模拟示波器无可比拟的优势。
因此，数字示波器由于其优势的性能、良好的性能价格化，刚一问世,就显示出它强大的生命力,各行各业均迫切需要,有其广阔的发展前途.。
本简易数字存储示波器,以单片机和可编程逻辑器件(CPLD)为控制核心,由通道调理、触发、波形显示等功能模块组成。
本系统对触发系统、水平扫描速度和垂直灵敏度的自动设置功能（AUTOSET）及波形参数测量等功能进行了重点设计。
使仪器最后具有单次触发存储显示方式及锁存功能，又可以对某段瞬时波形进行即时存储和连续回放显示。
设计中采用了模块化设计方法，并使用了多种EDA工具，提高了设计效率。
整个设计实现了存储示波器的所有功能要求，达到较高的性能指标。
关键词：可编程逻辑器件，存储器，转换器，数字存储示波器，单片机ABSTRACTIt is that one developed with development of the digital circuit is new-type oscillograph which stores the function that the figure stores the oscillograph . Original ancestors see some advantages of the good simulation oscillograph , the digital oscillograph can already be accomplished at present, catching and is not repeating the signal, avoiding melting and glimmers specially emptily, reply the mark of seeking from the incident of touching off on time of the signal --Realizing it in isolating the trouble in the circuit etc., the digital oscillograph demonstrates the incomparable advantage of the simulation oscillograph . So digital oscillograph because performance , good performance price of advantage their, just coming out , demonstrated its strong vitality, all trades and professions needed urgently , there is its wide development prospect. .T his simple and easy figure stores the oscillograph, regard one-chip computer and programmable logic device (CPLD ) as the core of controlling, nursed one's health, touched off by the pass-way, the wave form shows, etc. the function module makes up . Such functions as automatic establishment function (AUTOSET ) and wave form parameter that this system scanned the speed and vertical sensitivity in touching off system , level are measured have been designed especially. Make the instrument have single time to touch off and store the display mode and latch the function finally, can store and show with the continuous playback immediately a section of instantaneous wave forms . Have adopt the module design method in the design, has used many kinds of EDA tools, have improved design efficiency. The whole of functions of designing and realizing storing the oscillograph require , reach the higher performance indexKeyword: Programmable logic device, the memory , the converter, the figure stores the oscillograph , Micro Computer Unite目录摘要 (I)ABSTRACT .......................................................... I I 1绪言.. (1)1.1课题背景 (1)1.2课题研究的目的和意义 (1)1.3课题的主要研究工作 (2)2系统设计方案的研究 (5)2.1系统的控制特点 (5)2.2系统实现的原理 (5)2.2.1实时取样 (5)2.2.2屏幕上的表示法 (5)2.2.3数字存储示波器的基本组成 (5)2.2.4 A/D转换器与D/A转换器 (6)2.2.5存储器 (6)2.2.6数字存储示波器的原理图 (6)2.3系统实现方案的分析与比较 (7)2.3.1方案比较与选择 (7)2.3.2系统设计方案 (7)3系统模块化的设计 (9)3.1通道输入信号调理电路 (9)3.1.1数模D/A转换器 (9)3.1.2模/数（A/D）转换器 (11)3.1.3衰减放大电路 (12)3.2双限窗口比较器 (13)3.3控制面板电路 (14)3.4触发信号产生电路 (14)3.5采集存储逻辑电路 (15)3.5.1随机存取存储器(RAM) (15)3.5.2采集存储逻辑电路 (17)3.6显示控制模块 (20)4软件系统的设计 (22)4.1可编程逻辑器件（CPLD） (22)4.2 VHDL简介 (24)4.3 CPLD接口的设计 (25)致谢 (27)结论与展望 (28)参考文献 (29)附录1 (31)附录2 (42)1绪言1.1课题背景在电子测量技术的发展史上，没有一种仪器产生过比示波器更大的影响。
简易数字存储示波器实验报告
目录一．数字存储示波器简介及设计思路 (3)2．实验设计原理 (5)三、系统各模块的简单说明 (5)四．最终实现功能说明 (8)五．实验设计实现功能模块具体分析 (9)六、实验硬件分配及总体仿真波形 (15)一、数字存储示波器简介及设计思路数字存储示波器是20世纪７０年代初发展起来的一种新型示波器。
这种类型的示波器可以方便地实现对模拟信号波形进行长期存储并能利用机内微处理器系统对存储的信号做进一步的处理，例如对被测波形的频率、幅值、前后沿时间、平均值等参数的自动测量以及多种复杂的处理。
而我们此次要设计的便是一种简易的数字存储示波器。
数字存储示波器可实现以下功能。
通过对来自信号源的信号进行采集（可分为实时取样和等效时间取样），将获得的值存储在内置RAM内，后期操作有对波形的显示、波形的测量（如测量频率、幅值、上升下降时延等）和波形处理（如双踪两波形的相加、相减、X-Y显示等等）。
其工作示意图如下所示：而我们设计的简易数字存储示波器实现的功能有对单一信道信号进行采样存储显示（分实时显示和存储后期调用显示）、对信号进行频率测量并显示数值、对波形进行上移、下移、扩展、收缩操作、示例波形演示（包括正弦波、锯齿波、方波）。
我们所用的硬件有实验箱上的高速的模数转换器TLC5510、FPGA芯片、单片机、LCD显示屏、FPGA内置RAM、外围扩展的RAM和键盘。
以下框图为实验箱硬件使用说明图：下移、扩展、收缩和测频的处理。
二、实验设计原理设计总体逻辑思路如下：系统开始工作时，通过按键选择是否开始检测波形，若是，则首先由频率检测器检测频率，然后根据测得的频率选择适当的采样频率。
信号源产生的信号通过A/D采样，采样结果保存在FPGA内置的存储器中。
待存储完一帧数据时进行输出到LCD上显示。
待显示100ms后暂停100ms以消除视觉暂留效应，然后准备下一帧数据的存储和显示。
如若需要存储波形，则在当前显示的同时，将采样得到的数据送往片外的SDRAM存储，直至存储结束或者存储容量达到上限。
简易数字存储示波器(珞珈)
简易数字存储示波器（珞珈）一、任务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：二、要求1．基本要求（1）被测周期信号的频率范围为DC~50kHz，仪器输入阻抗为1M欧，显示屏的刻度为8 div （竖直）×10div（水平），竖直分辨率为8bits，水平显示分辨率≥20点/ div。
（2）竖直灵敏度要求含1V/div、0.1V/div两档。
电压测量误差≤5%。
（3）扫描速度要求含0.2s/div、0.2ms/div、20μs/div三档，波形周期的测量误差≤5%。
（4）仪器的触发电路采用内触发方式，要求上升沿触发，触发电平可调。
（软件中设定）（5）被测信号的显示波形应无明显失真。
2．发挥部分（1）被测周期信号的频率范围扩展为DC~500kHz，扫描速度至少增加2μs/div档，波形周期测量误差≤5%。
（即最大的采样频率要达到10Mhz，由于有直流故级间不能加耦合电容）（2）提高仪器竖直灵敏度，要求增加2mV/div（0.002V/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。
（3）增加存储/调出功能，即按动一次“存储”键，仪器即可存储当前波形，并能在需要时调出存储的波形予以显示。
(在软件中设定)（4）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。
（在软件中设定）（5）其他。
三、说明1．显示部分可采用通用示波器，也可采用液晶显示器。
2．在测试过程中，不能对普通示波器进行操作和调整。
3．建议AD芯片采用TI公司的TLC5510。
①、T LC5510的时钟由ＣＰＬＤ提供，频带宽度（0~14Mhz），最大的转换时间是5ns（20）。
外部模拟和数字电路应物理隔离和屏蔽，以尽可能降低系统噪音②、示波器竖直方向有8大格，水平方向有12大格F题数字示波器一、任务设计并制作一台用普通示波器显示被测波形的简易数字示波器，示意图如图1所示。
简易数字存储示波器设计报告[]
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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。
基于FPGA的简易数字存储示波器
基于Ｆ Ｇ Ｐ Ａ的简易数字存储示渡器
Ｒ４
０
［—ｃ＝
＿ ＝ Ａ ＧｌｑＤ ＇
图 ２电源 模 块 电路
于输 出电流不大 ， 以在外部接 口还加 了一个 Ｎ Ｎ三极 所 Ｐ 管， 具有扩流的作用 ， 放大系数视具体三极管的放大系数
可少 的， 因此键盘的设计也非常重要 。如图 ４ 所示 ， 按键 在没有按下时一直是低电平 ， 当按键按下 时为高 电平 ， 同 时在下拉 电阻的两端并联了一个小 电容 ，可以吸收一部 分 因按键抖动 引起 的脉冲 ，以此来 改善按 键 的输 出波 形图 程序在检测是否有按键按下时 ， 。 需要判断相关的 Ｉ ／ Ｏ 口是否为高电平 。本系统一共使用 了四个按键 ， ５用于 Ｋ 整个 系统的复位 ， ４ Ｋ 用于 串口的打开 ， ３用于串 口的关 Ｋ 闭， 使用 Ｋ ，３ 以有效地控制数据发送顺序 ， ２ 可 Ｋ 以致在上 位机上可 以得到有序 的正确 的数据。Ｋ 用 于调试使用 ， ２
在上位机调试时 ， 最重要 的是顺序的处理数据 ， 因为
不 同的数据在转化 时会乘 以不同的权 ，所 以如果数据顺
序不正确 ， 将得不到预期的效果。当输入一个方波时 ， 现
象如 图 ７ 示 。 所
［ 刘皖， ４ ］ 何道君’ 谭明． Ｇ Ｆ Ａ设计与应用［ ］ Ｐ Ｍ． 北京： 清华大学
传统模拟示波器相 比 ， 不仅具有体 积小 ， 功耗低 ， 使用方 便等优点 ， 而且还具有强大的信号实时处理分析功能 。 本
系统能够对外部 的直流信号准确地显示 ，对外部的交流 信号 ， 则视其 频率 的大小 ， 有不同 的效果 ， 常频率在 会 通 ５ｋ ０ 之内的信号 ， 系统可以准确显示其波形 。 本
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)
SDS系列超便携数字存储示波器用户手册说明书
SDS系列超便携数字存储示波器用户手册■ SDS6062(V)■ SDS7102(V)■ SDS8102(V)■ SDS8202(V)■ SDS8302■ SDS9302注：型号中带V表示有VGA接口（可选），SDS8302和SDS9302 VGA接口为标配2012.04版本V1.4.6©LILLIPUT公司版权所有，保留所有权利。
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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。
基于51单片机简易存储示波器的设计课件
A/D模块-转换器的主要技术指标4
(4) 实时采样
实时采样是在信号存在期间对其采样采样率必 须满足采样定理。对于正弦信号而言，每个周期内 应该超过二个采样点才能给出足够的信号细节，同 时也要考虑实际因素的影响，按照所采用的信号的 恢复方式选取相应的采样点数。实时采样中，A/D 转换器必须以高于最高采样率才能正确地工作，因 此 A/D 转换器的转换速率决定最高采样率。
A/D模块-转换器的主要技术指标5
处理过的模拟信号需要经过 A/D 转换器进行量 化编码。通常为了防止转换期间信号电压发生变化， 在进行 A/D 转换之前要加上采样保持电路。对于A/ D转换器参数的选取叶需要考虑多方面的因素，A/D 转换器的采样频率取决于待测信号的频率范围，或 者简易示波器对扫描速度的要求。而 A/D 转换器的 编码位数与垂直分辨率相关。根据两个条件选择合 适的A/D转换器芯片。
•方案二：单片机方式。
方案一：FPGA/CPLD或带有IP核的FPGA/CPLD方式
即用FPGA/CPLD完成采集，存储，显示及A/D，D/ A等功能，由IP核实现人机交互及信号测量分析等功 能。其优点在于系统结构紧凑，可以实现复杂测量 与控制，操作方便；缺点是此方案由纯硬件实现， 设计复杂，系统庞大，调试过程繁琐。
•80C51的微处理器 •80C51的片内存储器 •80C51的I/O口及功能单元 •80C51的特殊功能寄存器(SFR)
80C51的内部结构-微处理器
80C51单片机的微处理器是一个8位的高性能中 央处理器（CPU）．它主要由运算器和控制器两部分 构成。它的作用是读入并分析每条指令，根据各指 令的功能控制单片机的各功能部件执行指定的运算 或操作。
基于单片机简易数字存储示波器
本文详细介绍了一种以单片机和可编程逻辑器件为控制核心，用D/A,A/D芯片和运放进行前置信号处理和数据采集，以液晶显示模块为终端显示设备的设计方案，并分析了该方案的优缺点，同时给出了硬件和软件设计的结构及思路。
This paper describes a microprocessor and programmable logic devices for the control of the core, with parallel connectors, etc, D chip and analog switches front signal processing and data collection, a liuid crystal display module for the terminal display device design, and analysis of the advantages and disadvantages of the program. also given pieces of hardware and less on the structure and design ideas.
Keywords : D
关键词：数字存储示波器，单片机，可编程逻辑器件，液晶
Байду номын сангаас
Abstract
With the development of computer technology, digital oscilloscope has been rapid development of electronic measurement and to bring about great changes in the field, it has a direct measurement of the signal range, freuency and many other basic parameters, not only has the basic waveform display function, but with a very strong data-handling capacity. Digital measuring instruments are increasingly being used to position electronic, automation, mechanical and other areas. Compared with analog euipment, digital euipment has many advantages, such as anti-interference capability, Digital signal facilitate the importation of computer storage and handling.
简易多功能数字存储示波器(蔡天 林立 苏鑫)
简易多功能数字示波器参赛学校：武汉大学参赛队员：蔡天林立苏鑫时间：2007-7-27赛前辅导教师：黄根春张望先文稿辅导教师：黄根春徐大敏摘要本系统基于数字示波器基本原理，以8051单片机和FPGA组成的最小系统为控制核心；系统的频率范围为1Hz～2.8MHz，使用高速ADC芯片对任意波形信号进行采样量化，并在模拟示波器上显示，同时能对信号的基本参数进行数字测量，其中频率误差优于0.1％，幅度误差优于5％；通过FPGA对量化值进行FFT运算，实现了对输入信号的频谱分析；此外，本系统还可以利用傅立叶变换的性质对双通道输入的两路信号进行相位差测量，误差小于0.5o；实现周期信号的失真度测量，误差小于1％；系统的显示输出采用模拟示波器和128*64点阵液晶相结合的方式，连续可调电位器和3*8键盘为输入接口，故系统波形显示清晰，操作简单，界面友好。
关键词：示波器FFT 失真度测相AbstractThe system, mainly controlled by the combination of MCU 8051and ALTEA’s Cyclone FPGA, is based on the elements of Digital Oscillograph. All kinds of signal with the frequency fewer than 2.8MHz can be sampled by ADC chip AD9051 and AD197. The data of sampling is operated under FFT, with a result of the frequency spectrum of the input signal. Addition, the system also can measure the phasic difference, with the precision fewer than. We adopt the analog oscillograph and 128*64 dot-matrix LCD screens as export equipment, 3*8 keyboards and adjustable resistance as import equipment. People will find easy to handle the system with clear display and friendly interface.Keyword: oscillograph FFT Audibility of Distortion目录摘要 (1)Abstract (1)目录 (2)一、方案论证与选择 (3)1．题目任务要求及相关指标的分析 (3)2．方案的比较与选择 (3)二、系统总体设计方案及实现方框图 (5)三、理论分析与计算 (5)1、采样速率 (5)2、幅度控制 (5)3、波形的数据处理及相关参数测量 (5)4、快速傅立叶变换及误差 (6)四、主要功能电路的设计 (6)1、输入信号放大与采样量化电路 (6)2、同步采样时钟产生电路 (7)3、水平垂直div调节电路 (7)4、模拟示波器显示电路 (7)五、系统软件的设计 (7)六、测试数据与分析 (8)1．使用仪器及型号 (8)2．测试方案 (8)3．测量数据及结果分析 (8)七、总结分析与结论 (9)1、题目要求完成情况 (9)2、调试总结 (9)八、附录 (10)1、电路原理图 (10)2、参考文献 (11)一、方案论证与选择1．题目任务要求及相关指标的分析(1)题目要求仪器的输入阻抗大于100kΩ，我们可以使用一级射级跟随器或者同相放大器来实现；垂直刻度为8div，分辨率为32级/div，要求设置0.01V/div、0.1V/div、1V/div三档垂直灵敏度，误差≤5%，即直流档时输入信号电压范围为-4V～+4V，交流档时输入信号峰峰值范围为0V～8V，但为了能使用0.01V/div和0.1V/div档来清晰的观察小信号波形，所以需要根据输入信号的电压幅度的大小来对其进行适当放大或缩小，以适合ADC的采样和量化；水平刻度为10div，分辨率为20点/div，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%，考虑极限情况，使用20μs/div档，采样周期为1μs，即此时采样频率为1MHz，对于0.2s/div和0.2ms/div，我们可以使用1MHz的采样频率，然后在下抽样，也可以分别使用100Hz和100KHz的采样频率。
简易数字存储示波器
简易数字存储示波器作者：费颖峰赵海章卜基赛前辅导老师：黄新摘要本设计基于数字示波器原理，以高速转换器件、CPLD和单片机为核心，结合直接存储器存取(DMA)技术，设计制作完成了简易数字存储示波器。
此数字示波器具有实时单、双踪显示和存储、连续回放显示功能。
整个设计实现了数字存储示波器的所有功能指标。
关键字：数字存储示波器，高速A/D、D/A转换器单片机，直接存储器存取，CPLDAbstractThe system is based on the theory of digital storage oscillograph.High speed converters,CPLD,single-chip microcomputer and DMA are core of the system.The system can run on real time single or double trace display and storage display.The design carries out all targets of digital storage oscillograph.Keywords:Digital Storage OscillographHigh Speed Analog-to-Digital ConverterHigh Speed Digita-to-Analogl ConverterSingle-Chip MicrocomputerComplex Programmable Logic DeviceDirect Memory Access一、方案设计和论证数字存储示波器可以方便地对模拟信号进行采集和存储，并能利用微处理器对存储的数据作进一步处理，具有单踪、双踪实时显示和存储显示两种模式。
高速数据采集、存储、回放及触发电平调节是本设计的难点和重点。
下面就对这几个重要环节做论证和比较：1.数据采集方案一：采用中高速A/D转换器，由单片机控制对模拟信号进行采集。
《简易数字示波器》课件
硬件设计
本节将介绍简易数字示波器的硬件设计，包括信号采集、内部处理和显示输 出等关键环节。
软件设计
本节将介绍简易数字示波器的软件设计，包括实现数字化、采样和存储数据 以及字示波器的数据展示功能，包括波形显示、波形分析和触 发设置等实用功能。
实战演示
本节将以使用Arduino构建简易数字示波器为例进行实战演示，包括搭建电路、 连接Arduino与计算机以及软件编程等步骤。
结论
本节将总结简易数字示波器的优点，介绍数字示波器的应用领域以及数字示 波器的未来发展趋势。
《简易数字示波器》PPT 课件
数字示波器是一种用于观察和分析电信号的设备。本课件将介绍简易数字示 波器的原理、硬件与软件设计、数据展示、实战演示以及数字示波器的应用 领域与未来发展。
简介
数字示波器是一种用于观察和分析电信号的设备，本节将介绍数字示波器的 概念以及常见的数字示波器类型。
原理
本节将介绍示波器的基本原理，以及数字示波器的工作原理，让你了解数字示波器是如何工作的。
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RAＭCPLD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.程控放大单元运用宽带运放构成放大器,高频信号失真很小，并且由精密电位器构成反相放大电路,完成输入信号的0。
简易数字存储示波器
简易数字存储示波器一、设计任务及要求要求（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）仪器的触发电路采用内触发方式，要求上升沿触发、触发电平可调。
（6）观测波形无明显失真。
二、设计方案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。
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转化后送至示波器就可以观察到稳定的还原后的波形。
三、相关参数计算及芯片选择1、A/D的选择根据题目要求垂直分辨率为32级/div,示波器上共8格，即要分为256级，因此可选用8位A／D。
又由于水平分辨率为20点/div,所以对应于三档扫描速度0.2s/div,0.2ms/div,20us/div的采样速度应分别是100HZ，100KHZ和1MHZ。
分析如下：设扫描速度为Ｘs/div,要求水平分辨率为２０点／div,所以每点的取样时间间隔为X/20s,即取样信号的频率为（20÷X） HZ。
因此，当要求三档扫描速度分别为0.2s/div,0.2ms/div,20us/div时，相应的三档采样频率应分别100HZ，100KHZ，1MHZ。
简易数字存储示波器
简易数字存储示波器摘要：本系统基于采样定理，通过高速A/D转换实现实时采样法，完成了一个简易数字存储示波器的基本功能。
由于采用12位A/D转换器，其垂直分辨率可达512级/div。
该示波器同时具有单次触发、连续触发、锁存及双踪示波等显示方式，并可通过外置旋钮对显示波形进行上下左右移动操作.通过外部程控放大电路和内部采样率的改变可以实现垂直灵敏度三档可调及水平扫描速度五级可调。
同时，我们还扩展了X—Y显示、频率测量及幅度测量等功能。
整个系统采用键盘结合旋钮的操作方式，界面友好。
关键字：示波器；采样；触发Abstract：This system，based on the sampling theorem,realized real-time sampling method via high—speed A/D convertion,performing the general function of simple digital storage oscillograph。
Its vertical resolution reaches 512 level/div。
Besides four display modes including single triggering,serial triggering，latch and dual trace，the waveform can be moved vertically and horizontally through external knob。
The adjusting of three—level vertical sensitivity and five-level horizontal scaning velocities can be achieved by external programmable amplifying and internal alteration of sampling rate.Furthermore,we also extend the function of X—Y display，measuring frequency and amplitude。
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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。
二、理论设计与实际电路
本系统工作原理如下图所示：
1.输入电路
如图所示电路，信号由输入端进入经LF356进行后，再进入由U18和CD4052组成的程控放大与衰减电路。
电压跟随比较电路输
入阻抗可高达500KΩ，可以减小输入信号的衰减。
程控放大与衰减电路实际就是一个反相器，由模拟开关CD4052切换不同的反馈电阻，实现放大倍数的调整。
当垂直灵敏度为1V/div时，输入信号峰峰值最大为1V/div×8div =8V，而A/D转换器TLC5510的输入电压范围为0～2V，所以要衰减4倍。
同理，当垂直灵敏度为0.1V/div时，信号要放大2.5倍；当垂直灵敏度为0.01V/div时，信号要放大25倍。
在信号输入时一般信号都是有负电压信号和正电压信号组成，而ADC0809的输入电压范围是0-5V，所以必须加一信号提升电路。
其采用加法器原理外加提升电压，使整个信号得以提升以达到
ADC0809的输入要求。
2. 数据采集与存储电路
由于要求X轴最快的扫描频率为20 s/div，并且水平分辨率为20点
/div，所以每微秒至少需要采集一个数据，即最大采集速率应该大于等于
单片机系统采用印刷板制作，部分原理电路如上图，由AT89C52、数据存储器8155、驱动电路以及地址译码电路构成。
有关控制和数据处理，是通过单片机自身进行智能处理。
当单片机扫描到由A/D转换器发送取样信号后将其存储在自身的ROM里。
但由于AT89C52的存储空间有限，故而在单片机后面加一数据存储器8155，利用数据存储器8155进行大容量的数据存储以满足示波器的存储需要。
5. D/A转换电路
数字信号由单片机输出后经D/A转换后才可以输入到示波器的锯齿波扫描信号X轴，这里D/A转换使用的是常用芯片DAC0832。
对于单路D/A转换采用单缓冲器方式接口，ILE接+5V，寄存器选择信号CS及数据传送信号XFER都与地址选择线相连，两级寄存器的写信号都有ATC89C52的WR端来控制。
当地址线选通DAC0832后，只要输出WR控制信号，以及8155进行数据输出，DAC0832就能完成数字量的输入锁存和D/A转换输出。
便于波形显示的同步，以及显示更复杂的波形，X和Y信号产生周期必须相同。
在输出不规则信号时，将信号的取样值存在程序存储器中，然后用查表的方法将样值取出。
本设计即是这样将信
单次触发方式是指，在满足触发条件后，对输入信号只进行一次采集，然后连续在示波器上输出所采集的波形。
当信号采集后双口RAM将采集到的输入信号数据取出，并存放到单片机系统的扩展RAM中，并输出波形。
只要按下复位键后，波形将从新被采集输出。
2．软件流程系统软件流程如下图所示
四．系统测试
在测试过程中采用教学使用的TAP-GP高频信号发生器，测试分别在三角波、正弦波、方波当中进行了多次的测试。
在输入0-20HZ时波形几乎无失真，在20-200HZ略有失真，200HZ-2KHZ 时有明显失真；2KHZ以上时由于AD转换器的精度不够，无法完成扫描过程失真严重。
五. 制作感想
在制作过程当中遇到许多的问题，充分暴露出了我们在单片机方面制作经验的贫乏，以及单片机知识的薄弱。
电路设计方面必须有明确的方案，使用成熟的单元电路。
硬件的正确无误是软件测试的首要、重要条件，软件的调试应在不断的仿真中完成，只有这样才能真正的制作成功。
小组人员应清楚每一步的制作过程。
本次之所以用时较多，是因为忽略了电路中地回路对系统性能的影响。
参考文献：
1. 李华主编.MCS-51系列单片机实用接口技术. 北京：北京航空航天大学出版
2.胡乾斌等.单片微型计算机原理与应用. 武汉：华中理工大学出版社，1997.
3. 谢自美主编.电子线路设计·实验·测试（第二版）.武汉：华中理工大学出
版社，2000.。