简易数字示波器设计
基于STM32的简易数字示波器
山东科技大学课程设计报告设计题目：基于STM32的简易数字示波器专业：班级学号：学生姓名：指导教师：设计时间：小组成员：基于STM32的数字示波器设计-----------硬件方面设计摘要本设计是基于ARM(Advance RISC Machine)以ARM9[2]为控制核心数字示波器的设计。
包括前级电路处理，AD转换，波形处理，LCD显示灯模块。
前级电路处理包括程控放大衰减器，极性转换电路，过零比较器组成，AD的转换速率最高为500KSPS，采用实时采样方式，设计中采用模块设计方法。
充分使用了Proteus Multisim仿真工具，大大提高了设计效率，可测量输入频率范围为1HZ—50KHZ 的波形，测量幅度范围为-3.3V—+3.3V,并实现波形的放大和缩小，实时显示输入信号波形，同时测量波形输入信号的频率。
总体来看，本文所设计的示波器，体积小，价格低廉，低功耗，方便携带，适用范围广泛，基本上满足了某些场合的需要，同时克服了传统示波器体积庞大的缺点，减小成本。
关键词：AD ，ARM，实时采样，数字示波器目录前言---------------------------------------------------------------------------------3第一章绪论--------------------------------------------------------------------41.1课题背景---------------------------------------------------------------------41.2课题研究目的及意义----------------------------------------------------41.3课题主要的研究内容----------------------------------------------------5 第二章系统的整体设计方案--------------------------------------------62.1硬件总体结构思路--------------------------------------------------------6 第三章硬件结构设计------------------------------------------------------------73.1程控放大模块设计-------------------------------------------------------73.1.1程控放大电路的作用-------------------------------------------73.1.2程控放大电路所用芯片---------------------------------------73.1.3AD603放大电路及原理----------------------------------------83.2极性转换电路设计------------------------------------------------------103.3 AD转换电路及LED显示电路等(由组内其他同学完成)第四章软件设计(由组内其他同学完成)第五章性能能测试与分析--------------------------------------------------15第六章设计结论及感悟-----------------------------------------------17参考文献----------------------------------------------------------------------18前言由于传统示波器虽然功能齐全但是体积旁大，不方便使用，本设计针对这种缺点设计一种体积小、成本低、功耗小、便携数字示波器，同时达到学以致用，理论和实践相结合，进一步学习课外知识，培养综合应用知识，锻炼动手和实际工作的能力。
基于S12的简易数字示波器的设计方案
基于S12的简易数字示波器的设计方案
1.引言
本文的设计方案中的数字示波器是对传统高速电子束示波器的改进，它能对被测周期信号或单次非周期信号进行一次采集与储存，便于分析波形。
目前对于数字示波器已经有比较丰富的研究，但有时在开发设计中只需要中低端数字示波器即可达标。
针对此本文给出了一种简易数字示波器的制作设计方案，尽可能采用数字电路，结构简单测量结果可靠且具高分辨率和低误差的特点。
2.系统设计方案
本设计方案以S12单片机为主控芯片，通过程控放大电路将信号衰
减放大后经TLC5510采样送入FIFO芯片进行缓冲存储和整形电路，然后S12从FIFO读取数据，进行处理后将波形和峰峰值在LCD上进行显示，另一方面从整形电路输入S12测频，并将频率显示在液晶屏上。
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。
数字示波器制作
2
19. 在使用数字示波器时，需要注意操作安全和规范问题。由于数字示波器是一种精密的测量仪器， 其操作需要一定的技能和经验。因此，需要遵守操作规程和规范，确保数字示波器的正确使用和保护
20. 在使用数字示波器时，需要注意数据的可重复性和精度问题。由于数字示波器的测量结果受到多
3 种因素的影响，其测量结果的可重复性和精度可能会受到影响。因此，需要进行充分的校准和维护，
在使用数字示波器时：需要注意数据的存储和处理。由于
1 数字示波器可以捕捉到大量的数据，因此需要使用合适的
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数据存储和处理方法来保存和分析这些数据。例如，可以 使用SD卡或其他存储设备来存储数据，或者使用计算机来
处理和分析数据
总之，制作数字示波器需要仔细考虑硬件连接、Байду номын сангаас件设置、注意事项等多个方面的问题。 只有综合考虑并仔细操作，才能制作出高质量的数字示波器，并获得准确的测量结果
24. 在制作数字示波器时，需要考虑其成本和性 价比。由于数字示波器是一种较为昂贵的测量仪 器，因此需要考虑其成本和性价比。在保证数字 示波器的性能和质量的前提下，需要尽可能地降 低其制造成本和提高性价比
总之，制作和使用数字示波器需要综合考虑多个方面的问题，包括硬件设计、软件开发、 操作安全、数据可重复性和精度等等。只有全面考虑并仔细操作，才能制作出高质量的数 字示波器，并获得准确可靠的测量结果 26. 在使用数字示波器时，可以结合多种工具和软件进行更全面的信号分析。例如，可以 使用Matlab、LabVIEW等软件来处理和分析数字示波器采集到的数据，或者使用专门的信 号分析软件来对信号进行频谱分析、波形绘制等操作 27. 在使用数字示波器时，需要注意数据的存储和处理问题。由于数字示波器可以捕捉到 大量的数据，因此需要使用合适的数据存储和处理方法来保存和分析这些数据。例如，可 以使用计算机来存储和处理数据，或者使用专门的存储设备来保存数据 28. 在进行数字示波器的设计和制作时，需要考虑其可视化和人机交互功能。数字示波器 应该能够提供清晰、直观的波形显示和数据输出，同时也应该具备简单易用的操作界面和 交互功能，以便用户能够方便地进行测量和操作
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)
简易数字存储示波器设计
数字电子技术
1.2 时序分析
图11-42 图11-38的仿真波形
1.3 硬件测试
可以为图11-38的电路增加一个输出口，即将作为地址 信号发生器的计数器的计数信号中的高8位直接输出，与实 验系统上的第2个DAC0832相接，使此DAC输出锯齿波， 然后用此锯齿波控制示波器的X轴，而Y轴输入负责ADC采 样数据输出的DAC的信号，从而选择示波器的X-Y控制波形 显示。
数字电子技术
简易数字存储示波器设计
1.1 电路结构与工作原理
图11-38 ADC0809采样电路系统：RSV.bdf
1.1 电路结构Biblioteka 工作原理图11-39 CNT8B设置界面
1.1 电路结构与工作原理
图11-40 CNT10B设置界面
1.1 电路结构与工作原理
图11-41 21max电路结构
简易数字存储示波器设计
简易数字存储示波器设计任务及要求：1、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：2、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）仪器的触发电路用内触发，要求上升沿触发、触发电平可调。
（6）观测波形无明显失真。
3、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。
方案选择及设计理念：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。
下图所示为数字存储示波器的原理框图。
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转化和LPF滤波后送至示波器就可以观察到稳定的还原后的波形。
方案讨论：采样方式的选择本题要求的单次信号测量，需采用实时采样；要求最高信号频率为50KHZ,为使该频率下每个周期内有20个采样点，就要求最高采样速率为1MHZ，A/D转换速率1Ms/s，在目前市场条件下满足1MHZ采样速率的A／D无论技术条件还是价格都不是困难的。
基于单片机的简易数字示波器设计-电子信息
摘要示波器是设计制造和维修电子设备必不可少的一种硬件设施，在多个领域都有广泛的应用。
近年来微型集成电路和计算机信息都有着稳固的发展和提升，也就使得示波器也有了一定技术层次上的提高，逐渐开始被应用到了很多领域。
本次的设计方案主要是制作一个简易的数字示波器，主要研究的方向是硬件设施的选用以及有效构成，配合的软件程序的编写这两大部分。
硬件设施主要选用的是A/D转换设备，运行时间短，设备准确程度高，选用的是单片机at89c52和At89c51，有效的提高设备的运行速率，在同等状态的工作时间下，能够高质量高速度的完成作业。
数据最终的呈现效果选用液晶设备，能够有效地展现呈现效果，并且简单易识别，数据频率的显示设备也非常便捷。
有效的实现了数据的采集和读取，提高准确程度。
AbstractOscilloscope is an indispensable hardware facility for the design, manufacture and maintenance of electronic equipment, which is widely used in many fields. In recent years, micro-integrated circuits and computer information have developed and improved steadily, which makes the oscilloscope have also improved at a certain technical level, and gradually began to be applied to many fields.The design of this project is mainly to make a simple digital oscilloscope, the main research direction is the choice of hardware facilities and effective composition, with the compilation of software program these two parts. Hardware facilities mainly choose A/D conversion equipment, which has short running time and high accuracy. The micro-integrated circuits connected with AT89c52 and AT89c51 are selected to effectively improve the operation speed of the equipment. Under the same working time, it can complete the operation with high quality and high speed. The final display effect of data is LCD device, which can effectively show the presentation effect, and is easy to identify, and the display device of data frequency is also very convenient. Effective realization of data acquisition and reading, improve accuracy.Key Words: SCM ; Real-time sampling; Waveform; Frequency关键词：单片机；实时采样；波形；频率目录前言 (6)1.1选题的背景意义和研究现状 (6)1.1.1选题的背景和意义 (6)1.1.2国内外研究现状 (6)1.2 本设计所要实现的目标 (6)1.3 设计内容 (7)1.4 本章小结 (7)第二章单片机简易数字示波器的系统设计 (8)2.1简易数字示波器的基本原理 (8)2.1.1 简易数字示波器的组成 (8)2.2简易数字示波器的运作方式 (8)2.2.1简易数字示波器的功能 (8)2.2.2简易数字示波器驱动方式 (8)2.3简易数字示波器的特点 (9)2.4本章小结 (9)第三章单片机简易数字示波器硬件设计与实现 (7)3.1 频率测量及显示电路的硬件设计 (7)3.1.1 测频电路总体构成 (7)3.1.2 信号调理电路设计 (7)3.1.3 数码管显示模块 (9)3.1.4 数码管显示驱动模块 (9)3.2 幅度测量及显示模块的硬件设计 (10)3.2.1 显示电路总体结构 (15)3.2.2 单片机外围电路设计 (16)3.2.3 信号波形采集模块 (17)3.2.4 显示模块 (17)3.2.5 电源设计 (18)3.3 本章小结 (10)第四章系统软件设计 (39)4.1 测频系统软件设计 (39)4.2 显示系统软件设计 (40)4.3 信号采集系统软件设计 (41)4.4 本章小结 (41)第五章调试及仿真 (42)结论 (43)致谢 (44)参考文献 (45)附录 (46)1 前言1.1选题的背景意义和研究现状1.1.1选题的背景和意义世界上第一台示波器是阴极射线管示波器，他诞生于1897年，至今还被许多德国人称为布朗管。
基于单片机的简易数字示波器的设计毕业设计
第2章
2.1
2.1.1 数字存储示波器的组成原理
数字示波器是数据采集，A/D转换，软件编程等一系列的技术制造出来的高性能示波器。数字示波器一般支持多级菜单，能提供给用户多种选择，多种分析功能。还有一些示波器可以提供存储，实现对波形的保存和处理。目前高端数字示波器主要依靠美国技术，对于300MHz带宽之内的示波器，目前国内品牌做的示波器在性能上已经可以和国外品牌抗衡，且具有明显的性价比优势。峴扬斕滾澗辐滠兴渙藺。
(7)简易数字示波器
简易数字示波器
一、任务：
设计一个简易数字示波器
二、要求
（一）基本要求：
1、单通道，输入电压范围0－5V，波形显示无明显失真。
2、能够显示电压峰值，电压测量误差≤10％，示波器带宽≥10KHz。
3、LCD显示，垂直显示像素不少于50点。
4、能显示周期信号的频率。
5、支持边沿触发(上升沿、下降沿）和电平触发（触发电平在输入电压范围内可设置）。
6、存储深度不低于512字节，单个记录不少于256个点，可显示记录的波形。
7、提供基本的操作按钮。
（二）扩展功能（实现其中一项即可，两项实现按照较高一项评分）
1、双通道，实时采样频率不低于400KHz，等效采样频率不低于1MHz，最大存储深度不低于2M字节，彩色LCD显示，能够同时两个通道波形，显示分辨率不低于基本要求项中的参数，具备多种可选扫描时间设置。
2、双通道，不要求LCD显示，实时采样频率不低于200KHz，等效采样频率不低于1MHz，编写PC机虚拟示波器软件，支持把采集数据发送到PC机上显示，显示分辨率8bit，在PC机上能操作示波器，在PC机上能够保存记录。
要求自编的PC机软件运行稳定，不发生死机，蓝屏现象。
四、说明
1、示波器的存储功能，允许把数据存储在易失性存储器如RAM或者非易失性存储器如FLASH 中。
2、所有测试波形若未经声明均为正弦波和方波。
3、基本功能第4点（显示信号的频率）的测试波形只需要为简单的周期信号（正弦波，三角波，方波），允许一定程度的误差（+5％以内）。
基于单片机的简易数字示波器的设计制作
简易数字示波器的设计
目录第1章设计内容与要求 ...................................... 错误!未定义书签。
1.1 设计内容............................................ 错误!未定义书签。
1.2 设计要求............................................ 错误!未定义书签。
1.3 系统功能............................................ 错误!未定义书签。
1.4 应用分析............................................ 错误!未定义书签。
第2章系统总体设计 ........................................ 错误!未定义书签。
2.1 总体框图............................................ 错误!未定义书签。
2.2 总体设计分析........................................ 错误!未定义书签。
第3章硬件结构............................................ 错误!未定义书签。
3.1 5V电源电路.......................................... 错误!未定义书签。
3.2 系统电源电路........................................ 错误!未定义书签。
3.3 复位电路............................................ 错误!未定义书签。
3.4 JTAG接口电路........................................ 错误!未定义书签。
3.5 系统存储器电路...................................... 错误!未定义书签。
DIY简易数字示波器
这是一款采用STC8A8KMCU制造的简单示波器，只有零星组件，易于成型。
这些功能可以涵盖简单的测量：该作品主要的规格如下：•单片机：STC8A8K64S4A12@27MHz•显示屏：0.96H OLED,分辨率为128x64•控制器：一个EC11编码器•输入：单通道,秒/秒：500毫秒、200毫秒、100毫秒、50毫秒、20毫秒、10毫秒、5毫秒、2毫秒、1毫秒、500us x200us x100us100US（仅在自动触发模式下可用）•电压范围：0-30V.采样额定值：250kHz@100us/格所有操作均由EC11编码器完成。
输入包括单击，双击，长按，旋转和旋转时按。
这似乎有点复杂，不用担心，下面有细节。
该编码器的资源几乎已经耗尽。
如果有新功能，可能需要额外的输入组件。
主界面•参数模式•单击编码器：运行/停止采样。
•双击编码器：进入波形滚动模式。
•长按编码器：进入设置界面。
•旋转编码器：调整参数。
•按下时旋转编码器：在选项之间切换。
•切换自动和手动量程：连续顺时针旋转编码器以进入自动量程。
逆时针旋转编码器以进入手动范围。
主界面•波浪滚动模式•单击编码器：运行/停止采样。
•双击编码器：进入参数模式。
•长按编码器：进入设置界面。
•旋转编码器：水平滚动波形。
（仅在采样停止时可用）•按下时旋转编码器：垂直滚动波形（仅在采样停止时可用）设置界面•单击式编码器：不适用•双击编码器：不适用•长按编码器：返回主界面。
•旋转编码器：调整参数。
•按下时旋转编码器：在选项之间切换。
功能•触发电平：对于重复信号，触发电平可以使其在显示屏上稳定。
对于单发信号，触发电平可以捕获它。
•触发斜率：触发斜率确定触发点是在信号的上升沿还是下降沿。
触发模式：•自动模式：连续扫描。
单击编码器可停止或运行采样。
如果触发，波形将显示在显示屏上，触发位置将放在图表的中心。
否则，波形将不规则地滚动，并且显示屏上将显示“Fail”。
•正常模式：完成预采样后，可以输入信号。
简易数字示波器设计报告
简易数字示波器设计报告学校：大学学院：电子信息学院班级：电子与通信工程组员：王婷静芝静第一章设计容与要求1. 1 设计容：设计并制作一台具有实时采样方式和等效采样方式的数字示波器，示意图如图1所示。
图1 数字示波器示意图1. 2 基本设计要求：（1）被测周期信号的频率围为10Hz～10MHz，仪器输入阻抗为1M ，显示屏的刻度为8 div×10div，垂直分辨率为8bits，水平显示分辨率≥20点/ div。
（2）垂直灵敏度要求含1V/div、0.1V/div两档。
电压测量误差≤5%。
（3）实时采样速率≤1MSa/s，等效采样速率≥200MSa/s；扫描速度要求含20ms/div、2μs /div、100 ns/div三档，波形周期测量误差≤5%。
（4）仪器的触发电路采用触发方式，要求上升沿触发，触发电平可调。
（5）被测信号的显示波形应无明显失真。
1. 3 扩展要求：（1）提高仪器垂直灵敏度，要求增加2mV/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。
（2）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（被测信号的频率围限定为10Hz～50kHz）。
第二章系统的总体设计2. 1 总体框图：2. 2 硬件系统设计：2.2.1输入信号调理电路：图2输入信号调理电路该电路中涉及到的芯片有：（1）AD603：在很多信号采集系统中，信号变化的幅度都比较大，那么放大以后的信号幅值有可能超过A/D转换的量程，所以必须根据信号的变化相应调整放大器的增益。
在自动化程度要求较高的系统中，希望能够在程序中用软件控制放大器的增益，或者放大器本身能自动将增益调整到适当的围。
AD603正是这样一种具有程控增益调整功能的芯片。
它是美国ADI公司的专利产品，是一个低噪、90MHz带宽增益可调的集成运放，如增益用分贝表示，则增益与控制电压成线性关系，压摆率为275V/μs。
简易数字示波器设计方案
简易数字示波器设计方案1课题任务利用单片机和12864液晶显示器，制作简易数字示波器。
要求如下：(1) 显示器显示频率围0－50HZ（2）示波器的输入阻抗为100K（3）示波器的输入信号围:-5~5V（4）测量显示被测信号的频率（周期）、峰值（有效值）参考方案如下：图错误!文档中没有指定样式的文字。
-1 总体设计结构2 设计方案选择2.1 显示器选择方案带中文字库的12864每屏可显示4行8列共32个16×16点阵的汉字，每个显示RAM可显示1个中文字符或2个16×8点阵全高ASCII码字符，即每屏最多可实现32个中文字符或64个ASCII码字符的显示。
带中文字库的128X64-0402B部提供128×2字节的字符显示RAM缓冲区（DDRAM）。
字符显示是通过将字符显示编码写入该字符显示RAM实现的。
根据写入容的不同，可分别在液晶屏上显示CGROM（中文字库）、HCGROM（ASCII码字库）及CGRAM（自定义字形）的容。
三种不同字符/字型的选择编码围为：0000～0006H（其代码分别是0000、0002、0004、0006共4个）显示自定义字型，02H～7FH显示半宽ASCII 码字符，A1A0H～F7FFH显示8192种GB2312中文字库字形。
字符显示RAM在液晶模块中的地址80H～9FH。
字符显示的RAM的地址与32个字符显示区域有着一一对应的关系，其对应关系如下表所示。
12864显示器图2-12.2 单片机芯片选择方案STC12C5A60S2是STC生产的单时钟/机器周期（1T）的单片机，是高速、低功耗、超强抗干扰的新一代8051单片机，指令代码完全兼容传统8051，但速度快8-12倍。
部集成MAX810专用复位电路，2路PWM，8路高速10位A/D转换，针对电机控制，强干扰场合。
STC12C5A60S2图2-22.3 TL082双运放选择方案运放电路是对输入的波形进行进一步的放大，已达到单片机的要求波形，以便对波形进行采集，从而达到设计目的，减少误差。
《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。
数字示波器完整设计过程!
基于Mini51板的数字示波器设计基于Mini51板硬件资源，构思数字示波器的方案已经思考很久了，总是没有集中的时间，一个稍微复杂的设计完成创作需要集中的时间才能完成，这次利用学期结束的一段集中时间，完成了基于LCD12864显示的数字示波器程序设计，现在将文档写出来供大家交流学习用。
在此声明，这个教程是写给初学者看的，我会从简单到复杂一步一步详细介绍设计过程，甚至是调试的过程，还包括一些经验总结，特别是提供了完整的keil工程附件。
希望读者立足示波器项目，学到更多关于软硬件开发的一些经验技巧。
1 简易数字示波器原理数字示波器基本原理可以简单理解为：数据采集+图形显示，该过程循环进行，如图1-1所示。
首先是数据采集，这一版我们直接用Mini51板上的ADC“TLC1549”。
（如果你没有ADC，也可能没有信号发生器，后面会介绍一种正弦表调试方法。
）TLC1549驱动函数unsigned int read_adc(void)。
图1-1 简易数字示波器流程图unsigned int read_adc(void){unsigned char i;unsigned int temp=0;ADC_CS = 0; //开启控制电路，使能DA和CK IO引脚for(i=0;i<10;i++) { //采集10次，即10bitADC_CK = 0;temp <<= 1;if(ADC_DA) temp++;ADC_CK = 1;}ADC_CS = 1;return(temp);}以上是是驱动TLC1549的函数，如果你还想彻底弄清TLC1549的各种参数，请参考数据手册TLC1549.pdf，使用该函数需要注意的是，两次调用该函数之间的间隔要超过21us，AD转换是要一段时间的，在高速系统中时间控制尤其关键。
Mini51板单片机在22.1184M晶振时钟频率下运行，连续两次AD采集数据并将数据写入外部扩展RAM变量缓冲区，之间的时间间隔实测略小于21us 的，需要适当延时。
简易数字示波器设计
摘要本科毕业设计论文题目简易数字示波器设计I西安交通大学城市学院本科生毕业设计（论文）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：摘要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。
对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。
本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。
作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。
本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。
涉密论文按学校规定处理。
作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日III西安交通大学城市学院本科生毕业设计（论文）注意事项1.设计（论文）的内容包括：1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作）2）原创性声明3）中文摘要（300字左右）、关键词4）外文摘要、关键词5）目次页（附件不统一编入）6）论文主体部分：引言（或绪论）、正文、结论7）参考文献8）致谢9）附录（对论文支持必要时）2.论文字数要求：理工类设计（论文）正文字数不少于1万字（不包括图纸、程序清单等），文科类论文正文字数不少于1.2万字。
一款简易示波器的设计方案
一款简易示波器的设计方案随着电子通信以及教学事业的发展，示波器的应用越来越广泛，它在教学中所起到的作用越来越重要，示波器可以测量信号的幅度，频率以及波形等等，但是高精度的示波器非常昂贵，对于非盈利事业的教学组织来说无疑不合适，所以提出了一种以单片机为控制核心的简易示波器设计方案。
它由前向控制部分，数据采集和存储部分，51单片机控制部分以及按键和MS12864R显示部分组成。
1 简易数字示波器的工作原理以及总体框架本设计硬件电路部分由单片机控制系统电路，前向输入调理电路，模数转换和存储电路，以及按键显示电路组成。
其工作的基本思路就是以单片机为控制核心，让AD芯片完成数据的离散化，采集数据经过缓冲暂存于存储器里面，当波形显示时，单片机从存储器的读使能端读取采集数据存于数组中，然后进行相应的数据处理并把所存取得数据按一定的顺序打在液晶显示器相应的位置上，从而再现波形信号;其中输入调理电路由阻抗变换电路，信号抬升电路以及频率测量电路构成，阻抗变换电路是为了提高输入阻抗，信号抬升是为了使信号的幅度满足AD芯片的输入幅度要求，频率测量电路主要是测量周期性信号的频率。
总体设计框图如图1所示。
2 硬件设计 2.1 前端信号的处理本模块具有两大功能，一是输入信号位置的变换;二是信号波形的变换。
信号位置的变换主要由阻抗变换电路，信号抬升电路构成，阻抗变换采用ua741构建的阻随放大电路，信号抬升电路采用ua741构成的加法电路，信号位置的处理主要是对被测输入信号在幅度与偏移方面进行线性处理，使信号在垂直方向上处于A/D转换器的输入范围内。
波形变换电路是用来测量输入信号的频率，但是单片机属于数字器件，为此，我们需要对输入信号进行波形变换以及脉冲整形;硬件电路设计如图2所示。
2.2 信号的采集与存储数据采集部分㈣是本设计的核心部分，本设计采用BB公司的8位AD,试验中让AD完成数据采集，采集完数据送往FIFO,通过FIFO中继再送往单片机，FIFO是一种双口RAM,它没有地址线，随着写入数据或者读取数据而使地址指针进行递增或者递减来实现寻址，两者中间接了一个缓冲器，这样可以起到数据缓冲作用，在MCU与AD之间接入FIFO的作用是起到数据缓冲的作用，因为AD的时钟高于MCU的工作频率，所以让AD和FIFO同步工作来存储AD转换的输出数据，实验中AD与FIFO的时钟同步，来自于ALE引脚，为了使时钟更加稳定，可以让ALE信号先经过与门再送往采集存储模块;FIFO有3个标志位引脚，FF满标志，HF半满标志以及EF空标志，本设计只利用了FF满标志，当FIFO存满时通知单片机来读取数据，这是单片机使FIFO的写使能禁止，只来读取数据以显示，硬件电路设计如图3所示。
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GUI_PrtPic(0, 0, 239, 319, gImage_root01);//示波器面板（背景）图显示
GUI_Line(224, 268, 224, 315, 0xffff);//Running至Off间6根短白线
GUI_Line(184, 268, 184, 315, 0xffff);
本次实验一共建立了五个任务，其优先级如下：
OSTaskCreate (Task0,(void *)0, &Task0Stk[128 - 1], 2);//创建Task0任务，优先级为2
OSTaskCreate (Task1,(void *)0, &Task1Stk[128 - 1], 3);//创建Task1任务，优先级为3
本设计需要解决的问题包括硬件部分和软件部分。
硬件部分的设计主要是芯片选择，控件的选择，放大倍数的控制，衰减倍数的选择。
软件部分的设计主要是驱动程序的编译，主函数主要功能的实现，按键控制的选择。
第三章硬件结构
3. 1 5V电源电路
LPC2200系列ARM7微控制器均要使用两组电（LPC213x,LPC214x除外），I/O口供电电源为3.3V，内核及芯片外设供电电源为1.8V，所以系统设计为3.3V应用系统。首先有CZ1电源接口输入9V直流电源，二极管D1防止电源反接，经过C42,C44滤波，然后通过LM2575将电源稳压の5V，再使用LDO芯片（低压差芯片）稳压输出3.3V及1.8V电压。如图所示（1-1），所设计的5V电源电路的稳压芯片使用的是LM2575开关电源芯片。
GUI_PrtStr( 48, 280, "Invert", 0xfee4, 0x0274);// "Invert"和" Off "显示
GUI_PrtStr( 28, 283, " Off ", 0x0000, 0xffff);
图3-8（ADC电路）
3. 9按键控制电路
按键：在SmartARM2200教学实验平台上使用P0.20扩展一个独立按键KEY1，当需要使用此按键时，应将JP2跳线短接。当断开JP2跳线时，P0.20可以通过J5连接器（GPIO输出接口）与用户板连接使用。
图3-9（按键控制电路）
3. 10主芯片电路
LPC2210是基于一个支持实时仿真和跟踪的16/32位ARM7TDMI-S CPU的微控制器，并带有0/128/256KB嵌入的高速片内Flash存储器，片内128位宽度的存储器接口和独特的加速结构使32位代码能够在最大时钟速率下运行。由于LPC2210具有较小的64个144脚封装，极低的功耗，多个32位定时器，4路10位ADC或8路10位ADC（64脚和144脚封装）以及多达9个外部中断。
图3-2（系统电路）
3. 3复位电路
由于ARM芯片的告诉、低功耗和的工作电压导致其噪声容限低，对电源的纹波、瞬态响应性能、时钟源的稳定性和电源监控可靠性等诸多方面也提出了更高的要求。如图1-3所示。
图3-3（系统复位电路）
3. 4 JTAG接口电路
采用RAM公司提出的标准20脚JTAG仿真调试接口，JTAG信号的定义以及与LPC2210的连接如图1-4所示。图中，JTAG接口上的信号nTRST连接到LPC2210芯片的T\R\S\T\引脚，以达到控制LPC2210内部JTAG接口电路复位的目的（但不控制CPU复位）。
GUI_PrtStr( 88, 274, "TrigVolt", 0xfee4, 0x0274);// TrigVolt显示
sprintf(UART0_StrBuff, " %1.2fV ", CH1TptVal*3.3/255);
GUI_PrtStr( 68, 276, UART0_StrBuff, 0x0000, 0xffff);
电信专业综合实践
设计题目：在LPC2210开发板的基础上
----------简易数字示波器设计
学校：
班级：
姓名：
学号：
指导老师：
2011．1．1
第一章设计内容与要求
1. 1设计内容：
在LPC2210开发板的基础上设计一简易数字示波器。
1. 2设计要求：
数字示波器的硬件系统的电路原理图设计
数字示波器的图形界面设计
发现“紧迫”功能，将其最“紧迫”部分“剥离”出来，用一个独立的高优先级任务（或ISR）完成，剩余部分用另一个任务实现，两者之间通过通信机制沟通。
对于既“关键”又“紧迫”的功能，按“紧迫”功能处理。
将消耗机时较多的数据处理功能划分出来，封装为低优先级任务。
将关系密切的若干功能组合成为一个任务，达到功能聚合的效果。
。
第二章系统的总体设计
2. 1总体框图
2-1系统框图
2. 2总体设计分析
本设计如果选择的是DSP，设计中用到芯片就会增多，而且因为DSP造价高于ARM并且小信号的采集如果应用DSP放大芯片有很多限制，不易选取。而应用ARM则减少了这方面的问题。在嵌入式处理器设计领域，RISC[1]已经成为处理器结构设计的必然选择。嵌入式微处理器嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，软硬可裁剪、适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。并且该系统是以提高对象体系智能性、控制力和人机交互能力为目的，通过相互作用和内在指标评定的，嵌入到对象体系中的专用计算机系统。而嵌入式微处理器是嵌入式系统的核心部件，是决定嵌入式系统功能强弱的主要因素，也决定了嵌入式系统的应用范围和开发复杂度。
GUI_Line(144, 268, 144, 315, 0xffff);
GUI_Line(104, 268, 104, 315, 0xffff);
GUI_Line( 64, 268, 64, 315, 0xffff);
GUI_Line( 24, 268, 24, 315, 0xffff);
WaveTrackCnt = 0;
图3-10（主芯片电路）
第四章软件分析
4. 1软件框图分析
4. 2任务的划分
对一个嵌入式应用系统进行“任务划分”，是实时操作系统应用软件设计的关键，任务划分是否合理将直接影响软件设计的质量。任务划分原则如下:
以CPU为中心，将与各种输入/输出设备（或端口）相关的功能分别划分为独立的任务。
发现“关键”功能，将其最“关键”部分“剥离”出来，用一个独立任务（或ISR）完成，剩余部分用另一个任务实现，两者之间通过通信机制沟通。
将由相同事件触发的若干功能组合成为一个任务，从而免除事件分发机制。
将运行周期相同的功能组合成为一个任务，从而免除时间事件分发机制。
将若干按固定顺序执行的功能组合成为一个任务，从而免除同步接力通信的麻烦。
4. 3任务的优先级设计
为不同任务安排不同的优先级，其最终目标是使系统的实时性指标能够得到满足。在实际的产品开发中，应该在项目开始时，仔细思考和推敲。如果任务优先级的设定有误，对以后的开发和调试会带来极大的困扰，会让工程师花很长时间来查错误，而且出现的错误不好排除。所以设计任务的优先级是很重要的。
数字示波器的信号触发、矢量显示、轨迹消隐实现
被测信号的周期、最大/最小值实现
1. 3系统功能：
以LPC2210开发板的液晶屏模拟数字示波器的显示屏，实现被测波形的显示。
1. 4应用分析：
本设计对基于ARM（Advanced RISC Machine）的简易示波器的设计过程进行了介绍。主要对系统的硬件设计部分和软件设计部分进行了分析。硬件设计部分首先给出了系统框图，然后对各个组成模块进行了介绍。并给出了各模块所使用的主要元器件。包括电源部分、放大部分、控制部分、键盘功能及芯片的采集和显示部分。软件设计部分编写了使能部分、AD转换、显示部分、数值计算部分。
GUI_PrtStr(148, 275, " 0.42V ", 0x0000, 0xffff);
GUI_PrtStr(128, 270, "Time/Div", 0xfee4, 0x0274);// "Time/Div"和" 60uS "显示
GUI_PrtStr(108, 275, " 60uS ", 0x0000, 0xffff);
GUI_PrtStr(208, 270, "Coupling", 0xfee4, 0x0274); // "Coupling"和" DC "4;, 0x0000, 0xffff);
GUI_PrtStr(168, 273, "Volt/Div", 0xfee4, 0x0274);// "Volt/Div"和" 0.42V "显示
图3-4（JTAG接口电路）
3. 5系统存储器电路
SartARM2200j教学实验开发平台上扩展了2MB NOR FLASH（型号为SST39VF160）和8MB PSRAM（芯片型号为MT45W4MW16），电路如图1-5。为了方便程序调试及最终代码的固化应用，使用LPC2210外部存储接口的BANK0和BANK1地址空间，并且可以通过JP10跳线将片选信号CS0和CS1分别分配给SRAM或FLASH。在使用JTAG调试程序时，分配SPRAM为BANK0地址，因为BANK0可以进行异常向量表的重新映射操作。当最终代码固化到FLASH时，分配FLASH为BANK0地址，SRAM为BANK1地址。这是因为BANK0可以用来引导程序运行。若使用BANK0引导程序运行，将JP9短接到OUTSIDE端，使系统复位时BOOT1和BOOT0引脚的电平为0b01（即二进制值01）.
图3-6（TFT6758液晶模块应用电路）
3. 7串口接口电路
由于系统电源是3.3V，所以应使用SP3232E进行RS232电平转换，SP3232E是3V工作电源的RS232转换芯片。如图1-7所示