数字示波器的制作-数字存储设计制作报告
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。
数字存储示波器 实验报告
数字存储示波器实验报告数字存储示波器实验报告引言：数字存储示波器是现代电子测量领域中常见的一种仪器。
它通过将模拟信号转换为数字信号，并进行存储和处理，能够更准确地显示和分析电路中的信号波形。
本实验旨在通过使用数字存储示波器，对不同信号的波形进行观测和分析，并探究其在电子实验中的应用。
一、实验原理：数字存储示波器的工作原理主要包括信号采样、信号转换和信号显示三个过程。
首先，示波器通过采样装置对模拟信号进行采样，将其转换为离散的数字信号。
然后，通过模数转换器将离散的信号转换为数字信号，并将其存储在示波器的存储器中。
最后，示波器通过显示器将存储的数字信号转换为波形图形进行显示。
二、实验步骤：1. 连接电路：将待测的电路与示波器进行连接，确保信号源与示波器的输入端正确连接。
2. 设置示波器参数：根据待测信号的特点，设置示波器的采样频率、触发方式和时间基准等参数。
3. 开始测量：打开示波器电源，观察显示屏上的波形图形，并对波形进行分析和测量。
4. 调整参数：根据需要，调整示波器的参数，如水平和垂直灵敏度、触发电平等，以获得更清晰和准确的波形图形。
5. 结束实验：关闭示波器电源，断开电路连接，整理实验器材。
三、实验结果：通过实验，我们得到了多个不同信号的波形图形，并进行了分析和测量。
以下是实验中得到的一些典型结果：1. 正弦波信号：我们首先对一个正弦波信号进行观测。
通过示波器的显示，我们可以清晰地看到波形的周期、幅度和相位等特征。
通过测量，我们还可以得到波形的频率和峰峰值等具体数值。
2. 方波信号：接下来，我们对一个方波信号进行观测。
方波信号具有明显的上升沿和下降沿，通过示波器的显示，我们可以观察到方波的占空比和频率等信息。
同时，我们还可以通过示波器的测量功能，得到方波的上升时间和下降时间等参数。
3. 脉冲信号：最后，我们对一个脉冲信号进行观测。
脉冲信号具有较短的脉宽和较高的幅度，通过示波器的显示，我们可以观察到脉冲信号的上升时间、下降时间和脉宽等特征。
简易数字存储示波器设计
简易数字存储示波器设计摘要本文介绍了一种简易的数字存储示波器的设计。
示波器是一种广泛使用的电子测试仪器，用于显示电压随时间变化的波形。
数字存储示波器通过将波形样本存储在内存中，然后再进行显示，具有更高的分辨率和更多的功能。
本设计基于嵌入式系统，并通过一块液晶显示屏显示波形。
引言示波器是电子工程师和电子爱好者常用的测试设备之一。
然而，传统的示波器通常比较昂贵，且功能复杂。
为了满足一些简单的测试需求，我们设计了一款简易的数字存储示波器。
数字存储示波器具有存储和显示波形的功能，并且可以通过嵌入式系统实现。
本设计的核心部分是使用嵌入式开发板、模数转换器和液晶显示屏构建的简易数字存储示波器。
设计方案硬件设计嵌入式开发板本设计使用一块嵌入式开发板作为主要的处理器和控制单元。
开发板上应具备足够的计算能力和接口，以支持模数转换器、存储器和显示屏的连接。
模数转换器模数转换器（ADC）负责将输入的模拟信号转换为数字信号。
常见的ADC芯片有多种型号可选，选择合适的芯片以满足高精度和合适的采样率要求。
存储器用于存储模拟信号的样本数据。
根据要求，可以选择适当的存储器类型，如SRAM或SD卡。
显示屏显示屏用于显示存储器中的波形样本。
一块液晶显示屏是一个常见的选择，因为它可以提供高清晰度的图像和良好的视觉效果。
软件设计数据采集软件的第一步是通过ADC采集模拟信号，并将其转换为数字信号。
通过选择适当的采样率和转换精度，可以确保捕捉到所需的信号信息。
数据存储采集到的模拟信号样本将存储在嵌入式开发板的存储器中。
可以根据需要选择适当的存储器类型，以满足手头的需求。
从存储器中读取波形样本，然后将其显示在液晶显示屏上。
通过适当的算法和图形库，可以实现波形的平滑显示和良好的视觉效果。
操作流程本设计的操作流程如下：1.将待测试的电路连接到示波器的输入端口。
2.启动示波器，并设置合适的采样率和采样时间。
3.通过液晶显示屏查看波形样本。
4.根据需要对波形进行测量或分析。
数字存储示波器实验报告
数字存储示波器实验报告实验目的：1. 学习数字存储示波器的基本原理和使用方法。
2. 掌握数字存储示波器测量和显示波形的方法。
3. 理解数字存储示波器与模拟示波器的区别。
实验原理：数字存储示波器可以将模拟信号转换为数字信号，并通过数字方式存储和显示波形。
数字存储示波器使用的是采样信号方式，即每隔一段时间采集一次波形信号，将其转换成数字信号后保存在存储器中。
用户可以通过控制数字存储示波器的触发条件，来实现对特定波形的捕获和显示。
数字存储示波器与模拟示波器相比，具有很多优点。
例如，数字存储示波器可以使用自动测量功能，快速测量各种参数（如频率、周期、峰值等），并提供精确的数值结果。
数字存储示波器还可以捕获稀疏信号和故障信号，以及存储和重放波形，方便分析和调试。
实验步骤:1.将数字存储示波器接通电源，并将信号源与示波器连接。
调整信号源输出电压，并选择示波器的输入通道和延时/触发模式。
2.触发示波器并捕获波形。
通过控制示波器的触发条件和触发电平，调整示波器的采样时间和位置，以捕获特定波形的全部信息。
在捕获到波形后，用户可以对其进行保存和重放，也可以对波形进行缩放和移动，以便于更好地观察和分析。
3.测量波形的主要参数。
示波器可以通过内置的自动测量功能，对波形的主要参数（如峰-峰值、频率、周期、占空比等）进行快速测量。
用户还可以手动测量波形的特定参数，获得更加准确和具体的结果。
实验结果:通过本次实验，我们学会了数字存储示波器的基本原理和使用方法，并掌握了数字存储示波器测量和显示波形的方法。
我们还理解了数字存储示波器与模拟示波器的区别，并比较了它们的优缺点。
同时，通过实验数据的处理和分析，我们得到了电路波形的主要参数，并可以据此对电路性能进行分析和优化。
这对我们日后的电路设计和调试都非常有帮助。
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。
简易数字存储示波器报告
号的的光迹要重叠。 3.4 控制器的设计
控制器的作用：控制、数据处理； 控制器的组成：控制器自身、人机接口。 1） 键盘 性质：矩阵扫描非编码键盘 组成：（8 个键）
对键盘的解释： （1）按下的键状态为“0”； （2）s/div 和 V/div 为+1 键 编码关系见表 6.1； （3）默认的仪器工作状态：0.2ms/div 、0.1V/div； （4）扩展移动键每按一次+5； （5）底层控制器（CPLD）扫描键盘，有键按下时向顶底层控制器 申请中断； （6）仪器的复位键（RESET）不属于键盘管理。
1
（2）总的不可调误差： ADC0808 为± 2 LSB,ADC 0809 为±1LSB。 （3）转换时间： 取决于芯片时钟频率，如 CLK=500kHz 时，TCONV=128 μs。 （4）单一电源： +5V。 （5）模拟输入电压范围： 单极性 0～5V；双极性±5V,±10V(需外 加一定电路)。 （6）具有可控三态输出缓存器。
INPUT3
R1
13k
+18v
C2
100pF
U1:A
8
R2
3
13k
1 2
4
C1
100pF
R4
50k
LF353
R3
50k
-18V
OUTPUT3
4）电平移位电路
为了适应 A／D 的要求，在进行模数转换之前必须将双极性信号 通过电平移位为单极性的，设计中将其移位为正极性信号。电路图及 仿真图如下：
-18V
3.1
前
向
通
道
作用：对被测信号进行调理、量化，并将量化结果写入存储器，
以备显示之用，它是核心部分。（初步构思）下图为前向通道的系统
数字存储示波器 实验报告
数字存储示波器实验报告数字存储示波器实验报告引言：示波器是电子工程师和科学家们在实验室中经常使用的一种仪器，用于观察和测量电信号的波形。
传统的示波器采用模拟技术，但随着数字技术的发展，数字存储示波器逐渐取代了传统示波器的地位。
本实验报告将介绍数字存储示波器的原理、特点以及在实验中的应用。
一、数字存储示波器的原理数字存储示波器是通过将输入信号转换为数字信号进行处理和存储，然后再将数字信号转换为模拟信号输出，从而实现对波形的观察和测量。
其基本原理如下：1. 采样：数字存储示波器通过采样电路对输入信号进行采样，将连续的模拟信号转换为离散的数字信号。
采样频率越高，采样精度越高，可以更准确地还原原始信号的波形。
2. 数字化：采样后的信号经过模数转换器（ADC）转换为数字信号。
模数转换器将每个采样点的电压值转换为相应的数字代码，以便后续的数字处理和存储。
3. 存储：数字存储示波器使用内部存储器或外部存储介质（如硬盘、闪存等）对采样后的数字信号进行存储。
存储器的容量决定了示波器可以存储的波形长度。
4. 数字处理：存储的数字信号可以进行多种数字信号处理操作，例如平均、峰值检测、FFT变换等。
这些处理操作可以提取出信号的特征，帮助工程师进行更深入的分析和测量。
5. 数字到模拟转换：经过数字处理后，数字信号再通过数模转换器（DAC）转换为模拟信号，输出到示波器的显示屏上。
通过示波器的控制面板，用户可以观察和测量信号的波形、幅值、频率等参数。
二、数字存储示波器的特点与传统示波器相比，数字存储示波器具有以下特点：1. 高精度：数字存储示波器采用数字信号处理，可以实现更高的采样精度和分辨率，对细微的信号变化更敏感。
2. 大容量存储：数字存储示波器内置存储器容量较大，可以存储更长时间的波形数据。
这对于长时间的信号观察和分析非常有用。
3. 方便回放：数字存储示波器可以将存储的波形数据进行回放，以便工程师反复观察和分析。
这对于捕捉瞬态信号、故障诊断等应用非常重要。
数字示波器设计制作报告
数字存储示波器设计制作报告1．立项依据1.1.1课题研究的目的、意义：（1）课题研究的目的：①通过课题的研究进一步巩固所学的知识，同时学习课程以外的知识，培养综合应用知识的能力。
②锻炼动手能力与实际工作能力，将所学的理论与实践结合起来。
③培养团队精神，加强协作能力，增进同学间的友谊。
④尽力研究出预期成果，如有可能的话申报相关的知识产权，并使成果产业化。
（2）课题研究的意义：①研究过程本身可以使参与者得到极大的锻炼，为将来参加实际工作做好准备。
②研究的预期成果可以弥补现有示波器的不足，如能实现产业化，将在低档型方面有较大市场。
2．课题研究的主要内容及实施方案2.1.1课题研究的主要内容：本课题研究的主要内容是如何建立一套可存储虚拟示波器系统，其具体组成为：①硬件系统：硬件系统由计算机硬件系统和外部硬件系统组成。
这里主要研究外部硬件系统，其主要目标是实现数据采集、AD转换、数据缓冲及压缩、数据存储、向计算机系统传输。
②软件系统：软件系统的主要任务是通过计算机硬件系统读取由外部硬件设备传输来的数据，进行解压、变换、排除干扰信号、将波形显示在显示器上，并进行波形的存储、打印与分析。
在实现以上基本功能的前提下，还可以进行进一步的扩展国，如硬件系统性能的担高、成本的降低、体积重量的减小、接口的扩展；软件系统功能的完善、用户界面的改进、数据的格式化、网络化，最终目标是产业化。
2.1.2实施方案：本系统实施方案如下页图一所示：2.1.3工作条件：信号源、单片机编程器、普通数字示波器、带RS －232串口的计算机系统。
随着工作的进展对实验条件的要求可能会有所变化。
3．问题的分析与几种主要实施方案的讨论3.1.1问题的分析本课题的主要问题在于模拟信号向数字信号的转换。
为了测试高频模拟信号，必须采用高速的模数转换技术。
采样定理指出，要不失真地复现输入信号，采样频率必须大于等于输入信号频率上限的二倍，但在实际工作中，要得到较理想的输入信号的波形，在输入信号的每个周期必须采十个以上的数据点。
报告范例-数字存储示波器
简易数字存储示波器摘要：本系统基于数字存储示波器的工作原理，采用高速数据采集和数据处理技术，以微控制器（MCU）和可编程逻辑器件（FPGA）为核心，由模拟通道信号调理、触发控制、数据采集、数据处理、波形显示和人机接口等功能模块组成。
此存储示波器既具有一般示波器实时采样显示的功能，又可以对某段瞬时波形进行即时存储和连续回放显示。
整个设计实现了存储示波器的功能要求，达到了较高的性能指标。
关键字：数字存储；示波器；FPGA一．系统总体方案设计与论证（汉字“一、二、三、……”作为序号时，其后应用顿号，即“一、”下同）1．方案比较与选择数字存储示波器整体结构由三个部分组成：数据采集、波形存储和波形回放。
方案一：纯单片机方式。
有（由）单片机、A/D转换器、D/A转换器及存储器等组成系统，单片机承担所有的逻辑和时序控制。
这种方案要求单片机除了完成基本的处理分析任务以外，还需要完成信号的采集、存储、显示等控制与变换工作。
其优点在于系统规模小，有较大的灵活性，在低频示波示有明显的优势，但是不适宜于观察高速信号或复杂信号，难以达到题目要求。
方案二：FPGA方式。
FPGA/CPLD或带有IP核的FPGA/CPLD完成采集、存储、显示及A/D、D/A转换等功能，由IP核实现人机交互及信号测量分析等功能。
这种方案的优点在于系统高度集成、结构紧凑、可以实现复杂测量与控制、操作方便；缺点是调试过程繁琐、难度大，难以在短时间完成系统设计。
方案三：单片机与FPGA结合方式。
即用单片机完成人机界面、系统控制、信号分析、处理变换等，而用FPGA完成采集控制逻辑生成相应控制时序，这种方案结合了单片机的处理能力和FPGA的高速性能，兼顾了前两个方案的优点。
同时大多数的FPGA里面都带有置的EAB存储阵列，相应的开发工具软件也提供了部SRAM的宏模块，可以方便的（地）将波形数据RAM置于FPGA部，省去了外部RAM 电路。
综合考虑和比较上述几种方案，我们选择第三种方案来实现我们的系统设计。
简易数字存储示波器实验报告.doc
简易数字存储示波器实验报告基于FPGA的简易数字存储示波器的设计ⅰ.数字存储示波器的介绍和设计思路ⅱ。
实验设计原则三。
系统模块四简述。
最终实施功能描述八。
实验设计实现功能模块具体分析9六.实验硬件和整体仿真波形的分配15数字存储示波器简介及设计思路数字存储示波器是XXXX早期开发的一种新型示波器。
这种示波器可以方便地实现模拟信号波形的长期存储，并且可以通过使用机内微处理器系统进一步处理存储的信号，例如自动测量参数，例如频率、幅度、前后沿时间、平均值等。
和各种复杂的过程。
这次我们将设计一个简单的数字存储示波器。
数字存储示波器可以实现以下功能。
通过从信号源收集信号(可分为实时采样和等效时间采样)，获得的值存储在内置的随机存取存储器中。
后期操作包括波形显示、波形测量(如测量频率、幅度、上升和下降时间延迟等)。
)和波形处理(例如两个波形的加法、减法、X- 3，以及系统的每个模块的简要描述...............六.实验硬件和整体仿真波形的分配15数字存储示波器简介及设计思路数字存储示波器是XXXX早期开发的一种新型示波器。
这种示波器可以方便地实现模拟信号波形的长期存储，并且可以通过使用机内微处理器系统进一步处理存储的信号，例如自动测量参数，例如频率、幅度、前后沿时间、平均值等。
和各种复杂的过程。
这次我们将设计一个简单的数字存储示波器。
数字存储示波器可以实现以下功能。
通过从信号源收集信号(可分为实时采样和等效时间采样)，获得的值存储在内置的随机存取存储器中。
后期操作包括波形显示、波形测量(如测量频率、幅度、上升和下降时间延迟等)。
)和波形处理(如加法、减法和双迹X两种波形)。
我们设计的简易数字存储示波器具有单通道信号的采样、存储和显示(包括实时显示、存储和后期调用显示)、信号的频率测量和数值显示、波形的向上、向下、扩展和收缩以及采样波形的演示(包括正弦波、锯齿波和方波)等功能。
我们使用的硬件包括实验箱上的高速模数转换器TLC55。
简易数字存储示波器
目录1 任务分析 (3)2 方案论证和比较 (4)2.1处理器的比较和选择 (4)2.2信号前向调整模块的设计方案 (4)2.3A/D转换器选型方案 (4)2.4显示设备的选择 (5)3系统硬件设计 (5)3.1总体设计思路 (5)3.2信号前向调整模块 (5)3.3频率计的基本原理 (6)3.4MSP430F247处理器 (7)3.5存储器 (8)3.6显示输出电路 (9)3.7键盘设计 (9)3.8电源稳压保护电路 (10)4 软件设计 (10)5 系统测试 (11)6 结束语 (12)7 参考文献 (13)8附录 (14)附录1 系统电路总图 (14)附录2 制作实物图 (15)摘要本设计是一种简单实用的数字存储示波器。
该设计主要由四个模块电路组成：前端信号处理模块、数据的采集与存储模块、键盘输入控制模块、单片机控制模块与LCD显示模块。
采样率可达1M，并具有数据的采集、显示菜单、单次触发、存储显示等功能。
本设计以MSP430F247单片机为核心，采用运算放大器OPA2132，对大小信号分别进行放大处理；LCD12864显示波形，并且可以显示当前的时间扫描灵敏度和垂直灵敏度状态。
此外作品大大优化了外围硬件线路的设计，增加了系统的稳定性和可靠性。
关键词：示波器数字存储高速AD转换，简易数字存储示波器1 设计任务设计并制作一个简易数字存储示波器( 简易DSO )。
基本要求(1) 可以显示测量的波形，(2) 垂直灵敏度：0.01V/div，0.02V/div，0.05V/div，0.1V/div，0.2V/div，0.5V/div，1V/div，2V/div，5V/div误差≤5% ；(3) 水平扫速： 30μs/div，50μs/div，100μs/div，200μs/div，500μs/div，1ms/div，2ms/div，5ms/div，10ms/div，20ms/div，50ms/div，100ms/div，200ms/div，1s/div，误差≤5%；(4) 可测量的模拟输入信号的电压范围在10mV-5V。
数字存储示波器的设计
数字存储示波器的设计一．设计目的掌握虚拟仪器整体设计方法，熟悉数据采集和IVI仪器驱动器，掌握仪器控制，设计大型基于虚拟仪器软硬件系统的数字存储示波器。
三．设计内容设计一大型基于虚拟仪器软硬件系统的数字存储示波器，能从外界采集数据并在PC 机上显示，并能对波形进行频谱分析和存储。
熟悉DSO-2902综合虚拟仪器的使用。
示波器是显示、观察和测量电信号的典型装置。
它能观察电信号的动态过程和测量电信号的各种参数，例如交流电的周期、幅度、频率及相位等；在测试脉冲信号时，响应非常迅速，而且波形清晰可辨。
另外当非电信号转变为电信号时，示波器也可用来测量温度、压力、热等非电工程和物理量，用途非常广泛。
示波器的种类很多，按用途和特点可分为以下几种：1．通用示波器它是采用单束示波管的宽带示波器。
2．多踪示波器它能同时显示两个以上的波形，并对其进行定性、定量地比较和观测，而且每个波形是由单独的电子束产生的。
3．取样示波器它采用取样技术，把高频信号模拟成低频信号，再用通用示波器的原理显示其波形。
4．数字示波器它不但具有通用示波器的功能，而且还具有对信号波形进行存储、提取和运算的功能。
数字示波器由衰减器、垂直放大器、模数转换器、触发器、通道存储器、微处理器、显示屏等部分组成。
衰减器能调整输入波形的刻度，设置输入耦合和示波器的输入衰减；垂直放大器提供输入波形的其他刻度调整，把波形送入模数转换器和触发器；模数转换器对输入波形进行采样，并把它转换成样本点；示波器把样本点保存在通道存储器中，以进一步的处理；微处理器从通道存储器得到样本点，并在显示屏上绘制样本点之前进行所选择的任何后处理。
5．虚拟式示波器虚拟示波器是在数字示波器的理论基础上发展起来的，也是最早、最成功的虚拟仪器产品之一。
借助计算机平台的运算处理功能和Windows等操作系统的图形用户界面(GUI)，虚拟示波器能够实现大量存储、方便输出、实时捕捉和智能化的显示交互、比较测量、自动测量，以及对数据进行不同的处理，包括FFT、时频分析等功能，且其采样频率由数据采集卡决定，范围一般为0—100MHz。
数字存储示波器实验报告
数字存储示波器实验报告数字存储示波器实验报告引言：示波器是电子工程师和科学家在测量和分析电信号时不可或缺的工具。
传统的示波器使用模拟技术，但随着技术的发展，数字存储示波器逐渐取代了传统示波器的地位。
数字存储示波器通过将信号转换为数字形式进行处理和存储，具有更高的精确度和更多的功能。
本实验旨在探究数字存储示波器的原理和应用。
一、实验目的本实验旨在：1.了解数字存储示波器的原理和工作方式；2.掌握数字存储示波器的基本操作方法；3.熟悉数字存储示波器的应用场景。
二、实验原理数字存储示波器是通过将输入信号转换为数字形式进行处理和存储的。
它由输入部分、采样部分、数字处理部分和显示部分组成。
1.输入部分输入部分负责接收待测信号，并将其转换为电压形式。
通常使用探头将待测信号与示波器连接，探头会将信号转换为与示波器输入电路兼容的电压信号。
2.采样部分采样部分负责对输入信号进行采样。
数字存储示波器通过采样率来确定每秒采样的次数。
采样率越高，示波器对信号的还原能力越好。
3.数字处理部分数字处理部分负责将模拟信号转换为数字信号，并进行处理和存储。
它包括模数转换器（ADC）和数字信号处理器（DSP）。
ADC将模拟信号转换为数字信号，DSP对数字信号进行处理和存储。
4.显示部分显示部分负责将处理后的数字信号转换为可视化的波形图。
数字存储示波器通常使用液晶显示屏或计算机显示屏来显示波形图。
三、实验步骤1.连接示波器和待测信号：将示波器的探头连接到待测信号源上，确保连接正确且稳定。
2.设置示波器参数：打开示波器，并根据需要设置采样率、时间基准、触发模式等参数。
这些参数将影响示波器对信号的采样和显示。
3.观察波形图：示波器将采样和处理后的信号转换为波形图显示在屏幕上。
通过观察波形图，可以分析信号的频率、振幅、相位等特征。
4.测量信号参数：示波器可以提供多种测量功能，如测量频率、周期、峰峰值、有效值等。
根据需要选择相应的测量功能，并进行测量。
数字示波器的实验报告
数字示波器的实验报告数字示波器的实验报告引言数字示波器是一种广泛应用于电子测量领域的仪器，它能够将电信号转换为数字形式，并通过显示器以波形的形式展现出来。
本次实验旨在探究数字示波器的原理、使用方法以及其在电路实验中的应用。
一、数字示波器的原理数字示波器的工作原理基于模拟信号的采样和数字化处理。
首先，模拟信号经过采样电路，将连续的模拟信号转换为离散的数字信号。
然后，数字信号通过模数转换器（ADC）转换为数字形式，进一步经过处理和存储后，最终通过显示器以波形的形式呈现出来。
二、数字示波器的使用方法1. 连接电路与示波器：首先，将示波器的探头连接到待测电路的信号输出端，确保连接正确且牢固。
同时，将示波器的接地线连接到电路的接地点，以确保测量的准确性和安全性。
2. 设置示波器参数：根据待测信号的特点和实验需求，设置示波器的时间基准、垂直灵敏度、触发条件等参数。
通过调整这些参数，可以获取到合适的波形显示效果。
3. 观察波形：通过示波器的显示屏，可以实时观察到待测信号的波形。
根据波形的特点，可以判断电路的工作状态、频率、幅度等信息。
4. 测量信号参数：示波器可以提供一系列测量功能，如测量频率、周期、占空比、峰峰值等。
通过这些测量功能，可以对待测信号进行更加精确的分析和评估。
三、数字示波器在电路实验中的应用1. 波形分析：通过数字示波器，可以直观地观察到电路中的信号波形，从而判断电路的工作状态和稳定性。
例如，在电路调试过程中，可以通过观察波形来判断是否存在信号失真、噪音干扰等问题。
2. 信号生成与触发：数字示波器不仅可以接收外部信号进行分析，还可以通过内置的信号发生器生成特定的测试信号。
同时，示波器还提供了多种触发方式，如边沿触发、脉冲触发等，可以帮助用户捕捉到特定的信号波形。
3. 故障诊断：当电路发生故障时，数字示波器可以帮助我们找到故障点。
通过观察信号波形的变化，可以判断故障是由哪个部件引起的，从而进行修复或更换。
数字存储示波器设计
简易数字存储示波器的设计一、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) 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。
2. 发挥部分(1) 增加连续触发存储显示方式，在这种方式下，仪器能连续对信号进行采集、存储并实时显示，且具有锁存（按“锁存”键即可存储当前波形）功能。
(2) 增加双踪示波功能，能同时显示两路被测信号波形。
(3) 增加水平移动扩展显示功能，要求存储深度增加一倍，并且能通过操作“移动” 键显示被存储信号波形的任一部分。
(4) 垂直灵敏度增加0.01V/div 档，以提高仪器的垂直灵敏度，并尽力减小输入短路时的输出噪声电压。
(5) 其它。
一、模拟量输入部分系统用于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。
利用模拟开关和运算放大器组成增益可控的放大器（可编程增益控制放大器AD524），这样可以较为方便的控制增益，可以利用较少的级数达到要求，这样利于减少误差得逐级累加。
示波器要求可以测量各种信号，要对输入被测信号按其“大小进行适当的处理，因而采用模拟通道”来实现放大倍数的选择；为了保证此模块的输出电压不会超出后面A/D 转换器的动态范围，还要考虑在某些模拟通道前加一个“衰减器”。
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数字存储示波器设计制作报告孙吉吉孙士友周洪亮（控制科学系0004101）指导教师：蔡惟铮1．立项依据**课题研究的目的、意义：（1）课题研究的目的：①通过课题的研究进一步巩固所学的知识，同时学习课程以外的知识，培养综合应用知识的能力。
②锻炼动手能力与实际工作能力，将所学的理论与实践结合起来。
③培养团队精神，加强协作能力，增进同学间的友谊。
④尽力研究出预期成果，如有可能的话申报相关的知识产权，并使成果产业化。
（2）课题研究的意义：①研究过程本身可以使参与者得到极大的锻炼，为将来参加实际工作做好准备。
②研究的预期成果可以弥补现有示波器的不足，如能实现产业化，将在低档型方面有较大市场。
**现状分析：示波器在电子、电气、控制等领域应用十分广泛。
随着计算机技术的发展，数字示波器已经实现与计算机互联、共享数据，但市场现有的示波器也有诸多不足，如价格昂贵、体积重量偏大、携带不方便等，而齐全的功能在很多的场合并不一定能够得到充分的应用。
本课题所研究的可存储虚拟示波器定位为低档型，即在性能上只需满足大多场合的基本应用，努力实现小型化，价格尽可能低廉，这样在财力有限的小用户（电子爱好者、小型企业）中能够普及，在大用户的使用中发挥便携性强的优势，与高档示波器配合使用，互相取长补短。
2．课题研究的主要内容及实施方案**课题研究的主要内容：本课题研究的主要内容是如何建立一套可存储虚拟示波器系统，其具体组成为：①硬件系统：硬件系统由计算机硬件系统和外部硬件系统组成。
这里主要研究外部硬件系统，其主要目标是实现数据采集、AD 转换、数据缓冲及压缩、数据存储、向计算机系统传输。
② 软件系统：软件系统的主要任务是通过计算机硬件系统读取由外部硬件设备传输来的数据，进行解压、变换、排除干扰信号、将波形显示在显示器上，并进行波形的存储、打印与分析。
在实现以上基本功能的前提下，还可以进行进一步的扩展国，如硬件系统性能的担高、成本的降低、体积重量的减小、接口的扩展；软件系统功能的完善、用户界面的改进、数据的格式化、网络化，最终目标是产业化。
**实施方案：本系统实施方案如下页图一所示：**工作条件：信号源、单片机编程器、普通数字示波器、带RS －232串口的计算机系统。
随着工作的进展对实验条件的要求可能会有所变化。
3．问题的分析与几种主要实施方案的讨论**问题的分析 模数转换 数据处理 计算机系统 波形显示、存储、后期处理模数转换输入信号直接传输方式存储方式图一：实施方案示意图本课题的主要问题在于模拟信号向数字信号的转换。
为了测试高频模拟信号，必须采用高速的模数转换技术。
采样定理指出，要不失真地复现输入信号，采样频率必须大于等于输入信号频率上限的二倍，但在实际工作中，要得到较理想的输入信号的波形，在输入信号的每个周期必须采十个以上的数据点。
这样绘制出的波形图才能比较准确地反映输入信号的特征。
因此，高速采样及模数转换技术成为本课题的主要重难点。
**几种方案的讨论在本课题的研究过程中，我们提出了以下的方案以解决该问题。
（1） 直接AD 采样该方案采用市售高速AD 转换芯片，直接对输入信号进行采样、转换，然后存储在单片机或RAM 中。
该方案的主要优点是软硬件设计简单，且有很多现成的资料可以参考。
缺点在于速度与价格难以兼顾，市售高速AD 转换芯片的价格与速度基本成指数关系，而且有很多高速AD 转换芯片难于购买。
因此，以较低的价格只能得到较低的性能。
另一方面，从科技创新本身来说，本方案的技术已经相当成熟，真正创新的内容不多。
（2）取样示波器方案所谓取样示波器，就是在一个周期信号的不同周期采样，从而获得周期信号的信息。
如图二所示：对于输入信号，设其周期为T ，如果能够准确地得到其T /n 的时间，那么就可以每隔T n m ⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛+1时间采样一次，采n 个数据点，实际上与在一个周期内采n个数据点是等价的。
此外，如果将逐次比较AD转换的各次比较过程分在各个不同的周期，但都对应相同的相位，从理论上来说于在一个周期内采样是等价的，而每次比较的时间总比完整的转换时间短的多，因此分周期逐次比较可以对频率更高的输入信号进行采样。
图二A：直接采样方案示意图图二B：隔周期采样方案示意图该方案的主要优点是可以采集很高频率的周期性输入信号。
但该方案的难点也是很明显的：如何准确获取T/n的时间。
在本课题的研究过程中，我们曾尝试用集成锁相环CC4046来实现此功能，通过计数器与CC4046可以实现对经过整形的输入信号2101分频，再21倍频，实质上就是锁定输入信号周期的211100的时间。
但发现在倍频时CC4046很难锁定，几乎得不到稳定的输出波形。
因此该方案最终被放弃。
事实上，该方案还是有前景的。
可以考虑使用稍高档的集成锁相环，可能可以解决失锁的问题，另外，如果采用数字锁相环，或者用单片机结合PLD ，可以实现数字锁相，从而得到更精确更稳定的取样控制脉冲信号。
（3）电压比较方案以上两个方案都是通过在特定的时刻对输入信号采样而得到输入信号的信息。
但由于输入信号是模拟量，就必须进行AD 转换，而AD 转换的速度限制了整个采样及转换过程的速度的提高。
与之相比，使用高频时钟（74LS 系列的计数器理论最高时钟频率都可达到数十MHz ）和多位计数器计时，可以非常容易地把时间变为数字量。
该方案避开AD 转换，而通过DA 转换输出一个参考电压，将输入信号与参考电压进行比较，记录比较器输出翻转的时刻，这一时刻可以认为是输入信号与参考电压相同的时刻，而且可直接从计数器中读出该时刻对应的数字量；对于周期信号，与方案（2）中类似，在不同的周期中采样，可以采集非常频率高的周期信号。
图三：电平比较方案示意图该方案的主要难点是比较器上的干扰如何抑制。
在实验中，发现比较器的输入端干扰非常大，这与我们的实验条件有一定关系。
最终还是没能克服这个问题而放弃了该方案。
（4）频域分析方案该方案原理类似于频谱仪。
对于周期输入信号，分析其各次谐波分量的幅值与幅角，就可以求出其波形。
由于常用的周期信号高频分量衰减得都很快，因此只用分析几次谐波就可以得到较精确的结果。
此方案的难点在于本级振荡中的频率合成，以及各次谐波的幅角的测量。
由于我们没有学过相关的知识，因此未采用此方案。
综上所述，四种方案各有优缺点。
其中前三种方案我们都曾尝试过。
由于时间、实验条件等诸多原因，最终我们采用了方案（1）。
4．本数字存储示波器系统概述本数字存储示波器系统。
有两种工作状态：实时采集、存储输入。
实时采集方式适用于输入信号频率较低（<100Hz）的情况。
工作在该方式时，输入信号经过AD转换，对应的数字量传入单片机，然后立即通过串行线传输到计算机中。
存储输入方式则是用于输入频率信号较高（100Hz~50kHz）的情况。
工作在该方式时，采用DMA（直接存储器访问）技术，输入信号经过AD转换，对应数字量直接写入RAM中。
转换完毕后，再通过串行线将RAM中的数据传输到计算机中。
采集过程与传输过程可以分别进行，采集过程不需要计算机参与，只要不掉电，波形数据可以存储任意长时间。
本数字存储示波器系统由硬件系统和软件系统组成。
其中硬件系统实现输入信号的放大/衰减、AD转换、DMA控制等；软件系统又分为单片机软件与计算机软件两部分。
单片机软件系统控制硬件系统以及串行数据的传输等；计算机软件处理数据，以实现绘制、打印波形、频谱分析等功能。
5．硬件系统硬件系统由以下几部分组成：（1）CPU及其外围设备本系统CPU采用Atmel AT89C52单片机，其外围设备包括RAM62256、串行传输电平变换芯片MAX232以及CPU时钟、键盘等。
（2）AD转换、DMA控制电路这部分电路是本系统的核心部分，负责数据的采集和存储，同时根据两种不同的工作方式采用不同的逻辑。
当用户指定工作方式后，CPU会给出相应的控制信号，这部分电路根据给出的信号控制各芯片的片选、锁存等。
具体地说，CPU 的P1.2与P1.4端提供AD的控制信号。
具体逻辑如表一：表一：AD及DMA控制电路译码真值表** **AD工作状态缓冲器1片选缓冲器2片选62256WR来源AD时钟来源AD片选0 0 存储输入 1 0 AD 时序发生器0 1 初始测偏移电压0 1 CPU时序发生器1 0 实时采集0 1 CPU **1 1 不工作0 1 CPU —— 1说明: [1]缓冲器1指CPU P0与62256低位地址线间的锁存器74HC573，缓冲器2指地址发生器与62256地址线间的缓冲器。
[2]实时采集时AD的控制信号由CPU P1.3端提供。
[3]以上三个片选均为低有效。
本系统采用AD公司的高速AD转换芯片AD7820，原厂资料中该芯片的转换时间为2μs，有两种工作模式。
其中直通工作模式最简单，而且适合本系统工作要求，因此采用这种工作模式。
如图三所示，工作在直通模式时，AD7820的RD端接低电平，MODE端接高电平。
WR端为高电平时，输出保持不变，INT保持低电平；当WR变为低电平后，AD转换启动，同时INT变为高电平。
WR低电平应保持twr=(600ns-50μs)；当WR再次变为高电平后，AD转换的结果经输出缓冲器输出并锁存，同时INT变为低电平。
从WR的上升沿到AD输出有效数字的时间为tint=700ns（典型值）,两次转换间隔时间为tp=600ns（最小值）。
图四：AD7820工作时序图（摘自AD公司原厂资料）本系统工作在DMA方式时，采用6Mhz振荡器，经16分频后得到周期为2.67μs、占空比为50%的方波，将其接至AD7820的WR端，则可满足上述时序的要求。
工作在实时采集方式时，则由CPU P1.3端提供WR信号。
本系统工作在DMA方式时，62256 WR端接AD7820 INT端，则每次采样完毕后，AD7820直接向62256写入数据。
其他控制时序和控制逻辑较简单，用一片译码器74LS138和一片数据选择器74LS253按表一中的逻辑联接即可。
（3）时钟及地址发生器本系统地址发生器由四片四位计数器74LS161级连而成，最低位计数器的时钟接AD7820 INT端（附加两个非门延时），这样AD每完成一次转换就向62256内写入一次数据，启动下一次转换的同时将地址计数器输出增一。
四片74LS161共有16根输出线，其中低十五位通过缓冲器（表一中缓冲器2）接至62256地址线，最高位经反相后接CPU INT0端。
当计满15位向第16位进位时，触发CPU 中断0，CPU响应中断后即停止DMA控制器的工作，系统即完成一轮AD转换及向62256种存储数据的过程。
本系统的时钟发生器及前面所述的6Mhz振荡器及16分频电路。
振荡器由石英晶体振荡器及非门等构成，16分频采用计数器74LS161。