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数字示波器设计报告

数字示波器设计（2007年全国电子设计大赛本科组C题）

（准备电子大赛作品）

电科1002班

组员：杨荣 20102548

郭星灵 20102536

孙宇航 20102541

示波器是使用广泛的测量仪器，传统的模拟示波器在观察周期性、重复频率较高的波形时比较精准，但是在测量不能重复出现的单次信号、持续的非周期信号以及重复频率较低的周期信号时却表现不佳。数字示波器正是根据上述要求而被提出来的。目前数字示波器主要有独立仪器、附加仪器及虚拟仪器等工作形式。

本设计是附加仪形式的数字示波器。本设计以单片机和FPGA为控制核心，配合触发电路、前级信号放大电路、取样保持电路、数据采集电路和后级信号处理电路等外围电路处理模块，完成信号波形数据处理及显示的功能。本系统遵循智能化、操作方便、测量精准等思想。可以完成以实时采样和等效采样方式对输入频率在10Hz－10MHz范围内的信号进行采样和处理并在水平和垂直方向分别分档显示的功能。此系统还可以实现单次触发、波形存储等功能。

数据采集

数字示波器采样方式包括实时采样、等效采样。等效采样又分为随机采样和顺序采样。

实时采样对每个采集周期的采样点按时间顺序采取，对这些采样点的数据进行顺序表达就可以再现信号波形。根据奈奎斯特采样定理采样频率必须至少是被测信号的2倍。为了避免产生混选现象，目前实时采样DSO的采样频率一般为带宽的4-5倍，同时还必须采用适当的内插算法，否则采样速率还要更高才能达到要求。随机采样是指每个采样周期采集一定量的样点，经过多个采样周期的样点积累，最终恢复出被测波形。顺序采样方式主要用于数字取样示波器中，能以极低的采样速率（100-200kHz）获得极高的带宽（50GHz）并且垂直分辨率一般在10bit 以上。由于这种示波器每个采样周期在波形上只采一个点，每次延时t时间，要想采集足够多的样点，则需要更长的时间才行。

为了在A/D采集速率小于1MHz，而测量带宽达到10MHz的要求，本方案采取等效采样方式进行数据采集。

控制方式

在控制方式上可以分为纯单片机控制方案、可编程序控制器方案和单片机及可编程序控制器方案三种。纯单片机控制方案实现起来简易灵活，但难以实现高速的波形数据采集及处理。可编程序控制器方案便于实现复杂的时序控制逻辑，适合与对波形数据进行存储和高速采集的需求，但人机操控界面实现起来较复杂且耗费资源。结合以上两种方案的优点本设计采用单片机和可编程序控制器相接合的方式来实现系统功能。

实验设计方案：

一、硬件系统设计

滤波电路模块

作为信号波形的测量显示仪器，数字存储示波器受外界噪声的影响是非常严重的。为了降低噪声的影响，各种滤波电路是不可或缺的。本方案中我们在各级放大电路的输入端都加入了低通和高通滤波环节，电路如图2中所示。在整个电路的电源输入端加入了大小电容，起到一定的滤波和稳定电源的作用。

1.阻抗匹配电路：

采用OPA690为运算放大器的电压跟随器为阻抗匹配电路，完成1.5MO的阻抗匹配。

2.前级放大电路：

采用OPA690运算放大器组成反向比例放大电路，采用CD4501数控模拟开关

连接不同的电阻来产生不同比例的放大倍数，从而完成对不同峰—峰值的信号进行放大，进而对数字示波器的1V/div 、0.1V/div 、2mv/div 不同档位进行调节。（原本设计的是用CD4501，但是没有买到，所以采用的是手动开关）

3.采样保持电路：

采用2片OPA690组成电压跟随器，一片TS12A4514为数字控制模拟开关，

一片100pf 为保持电容，从而完成对高频信号的采样保持。

OUT

8VEE 5

GND

3VIN

S /H

7VCC

1U10

AD781

UII +15V

-15V

I O

4.触发电路：采用MAX913组成电平触发电路。

5.AD转换电路：

AD转换芯片采用的是ADS830，OPA690为AD转换前的后级放大电路（同比放大2倍）。

（同比放大电路）

（ADS830用户手册推荐的AD转换电路）

二、软件部分设计

1、单片机软件部分

单片机的软件部分主要是完成人机交互功能、控制触发电路信号的处理、信号波形数据存储、档位调节等功能。图6 为其程序流程图。

2、FPGA软件部分

本设计中FPGA的控制起着关键作用，它控制着信号的采集时序、波形数据处理时序及波形输出处理等。它的可靠工作保证了系统各部分功能的协调一致，该部分设计是整个系统的关键。下图为其程序流程图。

以上的应用分别发挥了单片机和FPGA的优点，使系统可以正常工作。其中单片机程序以汇编语言编程，FPGA程序以VerilogHDL编程。

设计总结

1、系统测试结果

在各个模块和整体调试完成后，我们对比赛中设计制作的数字示波器进行了相应功能测试。本设计基本完成了题目要求，实现了基本要求的功能和一些发挥部分的功能。

2、主要测试结果如下：

（1）基本实现了对在一定频率范围内的周期信号的波形显示。仪器输入阻抗可以达到1M 。采用普通示波器可以在8 div×10div内显示波形，垂直分辨率为8bits，水平显示分辨率≥20点/ div；

（2）实现了1V/div、0.1V/div两档垂直灵敏度以及20ms/div等三档水平灵敏度测试；

（3）此数字示波器采用内触发方式的上升沿触发并且触发电平可调；

（4）显示的波形基本不会产生明显失真；

（5）增加了存储/调出功能，可以对波形进行存储和调出；

（6）增加了单次触发功能，被测信号在一定频率范围内可以进行单次触发；

（7）可以提供频率为100kHz的方波校准信号。

数字示波器的设计

计算机工程应用技术本栏目责任编辑：贾薇薇数字示波器的设计刘岩（天津工业大学信息与通信工程学院，天津３００１６０）摘要：数字示波器是现代电子测量中最常角的仪器，它是一种可以用来观察、测量、记录各种瞬时电压，并以波形方式显示其与时间关系的电子仪器。本文中详细介绍了数字存储示波器的原理及特点，给出了一种以单片机和可编程逻辑器件为控制核心的设计方案，同时给出了其硬件和软件设计的结构及思路。关键词：数字示波器；模块化；ＦＰＧＡ中图分类号：ＴＭ９３５文献标识码：Ａ文章编号：１００９－３０４４（２００８）２０－３０３７５－０２ＴｈｅＤｅｓｉｇｎｏｆＤｉｇｉｔａｌＯｓｃｉｌｌｏｓｃｏｐｅＬＩＵＹａｎ（ＴｉａｎｊｉｎＩｎｄｕｓｔｒｙＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，ＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎａｎｄＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｔｉａｎｊｉｎ３００１６０，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｍｏｄｅｒｎｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｄｉｇｉｔａｌｏｓｃｉｌｌｏｓｃｏｐｅｉｓｔｈｅｍｏｓｔｃｏｍｍｏｎｌｙｍｅａｓｕｒｅｄａｎｇｌｅｏｆｔｈｅａｐｐａｒａｔｕｓ，ｗｈｉｃｈｉｓａｃａｎｂｅｕｓｅｄｔｏｏｂ－ｓｅｒｖｅ，ｍｅａｓｕｒｅａｎｄｒｅｃｏｒｄａｌｌｋｉｎｄｓｏｆｔｒａｎｓｉｅｎｔｖｏｌｔａｇｅａｎｄｗａｖｅｔｏｓｈｏｗｔｈｅｉｒｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｗｉｔｈｔｈｅｔｉｍｅｔｈｅｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｄｅｖｉｃｅ．Ｔｈｉｓａｒｔｉｃｌｅｄｅｓｃｒｉｂｅｄｔｈｅｄｉｇｉｔａｌｓｔｏｒａｇｅｏｓｃｉｌｌｏｓｃｏｐｅｉｎｄｅｔａｉｌａｎｄｔｈｅｐｒｉｎｃｉｐｌｅｆｅａｔｕｒｅｓｏｆｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ａｍｉｃｒｏｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒａｎｄａｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅｌｏｇｉｃｄｅｖｉｃｅｔｏｃｏｎｔｒｏｌｔｈｅｃｏｒｅｏｆｔｈｅｄｅｓｉｇｎｐｌａｎ，ａｎｄｇａｖｅｉｔｓｈａｒｄｗａｒｅａｎｄｓｏｆｔｗａｒｅｄｅｓｉｇｎｏｆｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｉｄｅａｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｄｉｇｉｔａｌｏｓｃｉｌｌｏｓｃｏｐｅｓ；ｍｏｄｕｌａｒ；ＦＰＧＡ１引言数字示波器是智能化数字存储示波器的简称，是模拟示波器技术、数字化测量技术、计算机技术的综合产物。它能够长期存储波形，可进行负延时触发，便于观侧单次过程和缓变信号，具有多种显示方式和多种输出方式，同时还可以进行数学计算和数据处理，功能扩展也十分方便，比普通模拟示波器具有更强大的功能，因此在电子电信类实验室中使用越来越广泛。２数字示波器的工作原理数字存储示波器不是将波形存储在示波管内的存储栅网上，而是存在存储器中，因而存储时间可以无限长。数字存储示波器主要利用Ａ／Ｄ转换技术和数字存储技术来工作，它能迅速捕捉瞬变信号并长期保存。该示波器首先对模拟信号进行高速采样以获得相应的数字数据并存储，存储器中储存的数据用来在示波器的屏幕上重建信号波形；然后利用数字信号处理技术对采样得到的数字信号进行相关处理与运算，从而获得所需要的各种信号参数；最后，该示波器根据得到的信号参数绘制信号波形，并对被测信号进行实时、瞬态分析，以方便用户了解信号质量，快速准确地进行故障诊断。数字存储示波器将输入模拟信号经过ＡＤ／转换，变成数字信号，储存在半导体存储器ＲＡＭ中，需要时将ＲＡＭ中存储的内容读出显示在ＬＣＤ，或通过ＤＡ／转换，将数字信号变换成模拟波形显示在示波管上。数字存储示波器框图如图ｌ所示。数字存储示波器可以采用实时采样，每隔一个采样周期采样一次，可以观察非周期信号川。数字示波器的采样方式包括实时采样和等效采样（非实时采样）。等效采样又可以分为随机采样和顺序采样，等效采样方式大多用于测量周期信号。数字示波器工作原理框架如图１。图１数字存储示波器的基本原理方框图３数字示波器的主要特点与传统的模拟示波器相比，数字存储示波器有其非常突出的特点，其具体表现如下：（１）信号采样速率大大提高数字存储示波器首先在采样速率上有较大地提高。可从最初采样速率等于两倍带宽提高至五倍甚至十倍。相应对正弦波取样引入的失真也从１０％降低至３％甚至１％。（２）显示更新速率更高数字存储示波器的显示更新速率最高可达每秒４０万个波形，因而在观察偶发信号和捕捉毛刺脉冲方面更加方便。（３）波形的采样、存储与显示可以分离在存储阶段，数字示波器可对快速信号采用较高的速率进行采样与存储，而对慢速信号则采用较低速率进行采样与存储；在显示阶段，不同频率的信号读出速度可以采用一个固定的速率并可以无闪烁地观测极慢信号与单次信号，这是模拟示波器所无能为力的。（４）存储时间长由于数字存储示波器是把模拟信号用数字方式存储起来，因此，其存储时间理论上可以无限长。（５）显示方式灵活多样为适应对不同波形的观测，数字存储示波器有滚动显示、刷新显示、收稿日期：２００８－０４－２２

计算机程序设计数字示波器程序的设计

长安大学电子与控制工程学院《计算机程序设计综合实验》综合实验指导书数字示波器程序的设计 1. 实验目的与要求通过该实验，使学生掌握面向对象程序设计的基本理论以及视窗程序的基本设计方法，其中包括需求分析、总体设计、详细设计、代码编写及调试等设计环节。要求学生掌握示波器的功能和操作方法，熟练应用时钟、图形绘制功能、文件的读写以及文件内容的检索方法，达到既定的设计效果。 2. 开发环境及先修课程要求操作系统：Windows7操作系统（或更高版本）集成开发环境：Visual Studio 2010+MSDN（或更高版本）先修课程：C/C++程序设计、面向对象程序设计、数据结构与算法 3. Windows编程基础用Visual C++ 编写Windows应用程序主要有两种方法：（1）使用Windows 提供的应用程序接口（Application Programming Interface，API）函数；（2）使用Microsoft提供的微软基础类（Microsoft Foundation Class，MFC）。在直接使用API函数进行Windows编程时，程序员不仅需要熟记一大堆常用的API函数，而且还要对Windows操作系统有深入的了解，需要编写大量的代码，不适合软件开发的发展潮流，而MFC类库采用面向对象的思想将Windsows应用程序中的API函数做了封装，而且灵活性高，便于程序员的使用。虽然Windows程序设计还有其他的集成开发环境可以使用，但是考虑到前期的教学内容，本实验要求学生采用基于MFC的方法来实现。 MFC大约有200多个类，可以分成两种：（1）Cobject类的派生类。它们以层次结构的形式组织起来，几乎每个子层次结构都与一个具体的Windows实体对应；（2）非Cobject派生类。这些都是独立的类，如表示点的Cpoint类，表示矩形的Crect类等。在Visual C++中，可以创建以下3类典型的Windows应用程序，且都是通过MFC AppWizard（以下简称AppWizard）向导创建的：

简易数字示波器设计_本科论文

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

数字示波器及其简单原理图

数字示波器及其简单原理图数字示波器可以分为数字存储示波器（DSOs）、数字荧光示波器（DPOs）、混合信号示波器（MSOs）和采样示波器。数字式存储示波器与传统的模拟示波器相比，其利用数字电路和微处理器来增强对信号的处理能力、显示能力以及模拟示波器没有的存储能力。数字示波器的基本工作原理如上图所示当信号通过垂直输入衰减和放大器后，到达模-数转换器（ADC）。ADC 将模拟输入信号的电平转换成数字量，并将其放到存贮器中。存储该值得速度由触发电路和石英晶振时基信号来决定。数字处理器可以在固定的时间间隔内进行离散信号的幅值采样。接下来，数字示波器的微处理器将存储的信号读出并同时对其进行数字信号处理，并将处理过的信号送到数-模转换器（DAC），然后DAC的输出信号去驱动垂直偏转放大器。DAC也需要一个数字信号存储的时钟，并用此驱动水平偏转放大器。与模拟示波器类似的，在垂直放大器和水平放大器两个信号的共同驱动下，完成待测波形的测量结果显示。数字存储示波器显示的是上一次触发后采集的存储在示波器内存中的波形，这种示波器不能实时显示波形信息。其他几种数字示波器的特点，请参考相关书籍。

Agilent DSO-X 2002A 型数字示波器面板介绍

该示波器有两个输入通道CH1和CH2，可同时观测两路输入波形。选择通道1时，示波器仅显示通道1的信号。选择通道2时，示波器仅显示通道2的信号。选择双通道时，示波器同时显示通道1信号和通道2信号。荧光屏（液晶屏幕）是显示部分。屏上水平方向和垂直方向各有多条刻度线，指示出信号波形的电压和时间之间的关系。操作面板上的各个按钮按下后，相应参数设置会显示在荧光屏上。开机后，荧光屏显示如下：测试信号时，首先要将示波器的地（示波器探笔的黑夹子）与被测电路的地连接在一起。根据输入通道的选择，将示波器探头接触被测点（信号端）。按下Auto Scale，示波器会自动将扫描到的信号显示在荧光屏上。输入耦合方式：模拟示波器输入耦合方式有三种选择：交流(AC)、地(GND)、直流(DC)；部分数字示波器则没有ＧＮＤ耦合这种方式，其通过在屏幕上直接标注零电平线的位置的方法来实现ＧＮＤ耦合（用来确定零电平线）的功能。当选择“地”时，扫描线显示出“示波器地”在荧光屏上的位置。直流耦合用于测定信号直流绝对值和观

虚拟数字示波器的设计和实现

一、绪论 1.1 虚拟示波器背景示波器是电子测量行业最常用的测量仪器之一，主要用来测量并显示被测信号的参数和波形，在科学研究、科学实验以及现场监测等许多领域被广泛应用。随着科学研究的不断深入和各种高新技术的不断发展，传统示波器的诸如波形不稳定、测读不准确等许多缺陷逐渐显露出来，而且体积大，耗电多，越来越不能满足现代应用的需要。 “虚拟仪器”这一新概念测量仪器的诞生，使示波器突破了传统，在功能和作用等多方面发生了根本性变化。虚拟仪器将计算机和测量系统融合于一体，用计算机软件代替传统仪器的某些硬件的功能，用计算机的显示器代替传统仪器物理面板。虚拟示波器是虚拟仪器的一种，它不仅可以实现传统示波器的功能，具有存储、再现、分析、处理波形等特点，而且体积小，耗电少。虚拟示波器使用功能强大的微型计算机来完成信号的处理和波形的显示，利用软件技术在屏幕上设计出方便、逼真的仪器面板，进行各种信号的处理、加工和分析，用各种不同的方式(如数据、图形、图表等)表示测量结果，完成各种规模的测量任务。鉴于虚拟示波器的种种优点及广泛用途，研究出性能优越、价格低廉的虚拟示波器是十分重要的。 1.2 性能指标本示波器与常见的示波器比较，最大的特点是可以定量地给出信号的各种参量，比如最大、最小值和频率等，无需使用者再去数格子，然后还要计算。特别适合于学校教学实验的需求，在学校教学中可以直联投影机，使全体学生都可以远距离看到信号波形的演示。本示波器采样USB接口，其频率比并口示波器略高，同样支持直流测量，可以定量测量信号，主要技术指标如下：采样频率：共八挡可调：323.53kHz、100kHz、50kHz、20kHz、10kHz、5kHz、2kHz、1kHz。本机测量的信号频率应在70kHz以下。最高输入电压：共两挡可选：±2.5V，±12.5V，如果接入10：1示波器探棒，最大输入电压可达±125V。输入阻抗：1MΩ。供电电压：无需外部供电，直接从PC机的USB口取电。接口：USB接口。二、硬件设计具体电路原理图见附录一，从图中可以看出电路的输入信号调理部分和信号转换部分与常见的并口示波器相同，R10、R11、R12、R13、R14、C19、C20和C21构成输入交直流切换和衰减网络，提供交直流输入切换和1：1、1：5的输入信号切换功能；TL074中的一个运放U 1 A和其周边元件构成一个跟随放大器，提供了输入保护和阻抗转换功能；TL074中的另一个运放U1B

毕业设计(论文)开题报告-简易数字示波器设计

毕业设计（论文）开题报告-简易数字示波器设计西安交通大学XX学院本科毕业设计(论文)开题报告题目简易数字示波器设计所在系电气与信息工程学生姓名 XXXXX 专业电子信息工程班级信息XXX学号 XXXXXX3 指导教师 XXXX 教学服务中心制表年月本科毕业设计(论文)开题报告对题目的陈述 1.结合毕业设计(论文)课题情况，根据查阅的文献资料，撰写1000字左右的文献综述: (说明选题意义、国内外研究现状、主要研究内容) 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, 数字示波器自上个世纪七十年代诞生以来，其应用越来越广泛，已成为测试工程师必备的工具之一。21世纪是一个科学和技术都在飞速发展的时代，随着电子技术、计算机技术、通信技术和自动化技术的高速发展,电子测量仪器也有了巨大的发展。数字式示波器就以其存储波形及多种信号分析、计算、处理等优良的性能从而逐步取代模拟示波器。用数字示波器能完成对信号的一次性采集，把波形存储起来，还可以通过移位操作观察波形的任何一部分等等。

数字示波器是随着数字集成电路技术的发展而出现的新型智能化示波器，己经成为电子测量领域的基础测试仪器。随着新技术、新器件的发展，它正在向宽带化、模块化、多功能和网络化的方向发展。数字示波器的优势是可以实现高带宽及强大的分析功能。现在高端数字示波器的实时带宽已达到20GHz，可以广泛应用于各种千兆以太网、光通讯等测试领域。而低端数字示波器几乎可以应用于国民经济各个领域的通用测试，同时可广泛应用于高校及职业学校的教学，为社会培养众多的后备人才。数字示波器的技术基础是数据采集，其设计技术可以应用于更广泛的数据采集产品中，具有深远的意义。为了巩固大学4年来所学的知识，将课本上的理论知识运用到实际中，我选择了简易数字示波器这个题目作为的大学毕业设计题目。自从1972年世界上第一台数字示波器问世以来，经历了三个发展阶段。1986年以前为DSO发展的初期阶段，当时的取样率较低，一般不超过50MSa/s，带宽在20MHz以下，结构形式以数字存储加传统模拟示波器二合一的组合式为主，功能少，性能低。主要代表性产品有美国哥德(Gould)公司生产的4035，HP公司生产的HP54200。1986年--1994年，伴随高速ADC和高速RAM的迅速发展，DSO的发展也进入了快车道，取样率达到了4GSa/s，记录长度超过32K。每年各示波器生产厂商都推出新的型号，技术上开始走向成熟。1989年，HP公司率先停止了模拟示波器的生产，专心培育数字示波器市场。到1993年，DSO的销售额就超过了传统模拟示波器，使持续将近半个世纪的模拟示波器市场发生动摇。1995年以后，DSO 在技术上己经成熟，带宽在100MHz以上，DSO已经完全取代了模拟示波器。2004年10月，AGILENT公司推出了具震撼性的DS081304A数字存储示波器，带宽 3GHz，上升时间23ps，最高采样率40GHz。这时，除了继续提高取样率(最高达 40GSa/s)、带宽(达20GHz)和增加记录长度(达16MB)外，DSO制造商开始向100MHz 以下带宽的通用DSO方向发展，并且性价比迅速提高。1996年，AGILENT公司面向

STM32的数字示波器设计

STM32的数字示波器设计示波器的设计分为硬件设计和软件设计两部分。示波器的控制核心采用ARM9，由于STM32芯片里有自带的AD，采样速率最高为500KSPS,分辨率为10位，供电电压为3.3V，基本上能满足本设计要求，显示部分用3.2寸TFTLCD（分辨率：320*240）模块。软件部分采用C语言进行设计，设计环境为Keil。硬件总体结构该设计采用模块化的设计方法，根据系统功能把整个系统分成不同的具有特定功能的模块，硬件整体框图如下图所示。该示波器由4部分电路构成，分别是： (1)输入程控放大衰减电路； (2)极性转换电路； (3)AD转换电路； (4)显示控制电路； (5)按键控制电路；整体设计思路是：信号从探头输入，进入程控放大衰减电路进行放大衰减，程控放大器对电压大的信号进行衰减，对电压小信号进行放大以符合AD的测量范围，经过处理后信号进入极性转换电路进行

电平调整成0—3.3V电压，因为被测信号可能是交流信号，而AD只能测量正极性电信号，经调整后送入AD转换电器对信号进行采样，采样所得数据送入LCD显示，这样实现了波形的显示。按键控制可以通过不同的按键来控制波形的放大和缩小，同时也可以改变采样间隔，以测量更大频率范围的信号。 STM32处理器介绍 STM32系列基于专为要求高性能、低成本、低功耗的嵌入式应用专门设计的ARM Cortex-M3内核。按性能分成两个不同的系列：STM32F103“增强型”系列和STM32F101“基本型”系列。增强型系列时钟频率达到72MHz，是同类产品中性能最高的产品；基本型时钟频率为36MHz，以16位产品的价格得到比16位产品大幅提升的性能，是16位产品用户的最佳选择。两个系列都内置32K到128K的闪存，不同的是SRAM的最大容量和外设接口的组合。时钟频率72MHz时，从闪存执行代码，STM32功耗36mA，是32位市场上功耗最低的产品。本设计所用的STM32F103VCT6集成的片上功能如下： (1) 1.2v内核供电，1.8V/2.5V/3.3/V存储器供电，3.3V外部I/O供电 (2)外部存储控制器 (3)(3) LCD 控制器 (4) 4通道DNA并有外部请求引脚 (5) 3通道UART (6) 2通道SPI

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--------------------------------------------------------------------4 1.1课题背景---------------------------------------------------------------------4 1.2课题研究目的及意义----------------------------------------------------4 1.3课题主要的研究内容----------------------------------------------------5 第二章系统的整体设计方案--------------------------------------------6 2.1硬件总体结构思路--------------------------------------------------------6 第三章硬件结构设计------------------------------------------------------------7 3.1程控放大模块设计-------------------------------------------------------7 3.1.1程控放大电路的作用-------------------------------------------7 3.1.2程控放大电路所用芯片---------------------------------------7 3.1.3AD603放大电路及原理----------------------------------------8 3.2极性转换电路设计------------------------------------------------------10 3.3 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

数字示波器的简单使用

预备实验：数字示波器使用方法（简介）内容提示：1、数字示波器功能简介 2、示波器面板照 3、示波器各按钮操作功能 4、示波显示状态的含义 5、常用功能按钮的操作 6、垂直控制按钮的操作 7、水平控制按钮的操作显示 8、触发电平控制按钮的操作 9、操作注意事项 10、显示、测量直流信号 11、显示、测量交流信号一、数字示波器功能简介数字示波器是一种小巧，轻型、便携式的可用来进行以接地电平为参考点测量的数字式实时示波器。它的屏幕既能显示被测信号的波形，还能显示被测信号的电压幅度、周期、频率等有关电参数。 ADS1000CA特点： ●全新的超薄外观设计、体积小巧、携带更方便 ●彩色TFT LCD 显示，波形显示更清晰、稳定 ●双通道，带宽: 25MHZ-100MHZ ●实时采样率：1GSa/s ●存储深度：2Mpts ●丰富的触发功能：边沿、脉冲、视频、斜率、交替、延迟 ●独特的数字滤波与波形录制功能 ●Pass/Fail 功能 ●32 种自动测量功能 ●2 组参考波形、20 组普通波形、20 组设置内部存储/调出；支持波形、设置、CSV 和位图文件U 盘外部存储及调出 ●手动、追踪、自动光标测量功能 ●通道波形与FFT 波形同时分屏显示功能 ●模拟通道的波形亮度及屏幕网格亮度可调 ●弹出式菜单显示模式，用户操作更灵活、自然 ●丰富的界面显示风格：经典、现代、传统、简洁 ●多种语言界面显示，中英文在线帮助系统 ●标准配置接口：USB Host：支持U 盘存储并能通过U 盘进行系统软件升级； USB Device：支持PictBridge 直接打印及与PC 连接远程控制；RS-232

数字存储示波器毕业论文

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。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：存储器，转换器，数字存储示波器，单片机

ABSTRACT It 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 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. 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 index Keyword: the memory , the converter, the figure stores the oscillograph , Micro Computer Unite

基于STM32的数字示波器设计

山东科技大学电子技术综合实践报告设计题目：基于STM32的简易数字示波器专业：电子信息科学与技术班级学号：电科10-1 1001050903 学生姓名：指导教师：设计时间：2013.6.18 摘要

本设计是基于ARM(Advance RISC Machine)以STM32为控制核心简易示波器的设计。包括前级电路处理，AD转换，LCD显示灯模块。前级电路处理由程控放大衰减器，极性转换电路组成，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。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，实时显示输入信号波形，同时测量波形输入信号的峰峰值。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，完全可以把本设计当做手持数字示波器。关键词：AD ，STM32，实时采样，数字示波器

前言 (1) 第1章绪论 (2) 1.1课题背景 (2) 1.2课题研究的目的和意义 (2) 1.3课题的主要研究工作 (3) 第2章系统整体设计方案 (3) 2.1硬件总体结构 (3) 2.2系统实现的原理介绍 (4) 2.2.1 STM32处理器介绍 (4) 2.2.2 LCD显示介绍 (5) 2.3软件整体设计 (6) 2.4数字手持示波器技术参数 (6) 第3章软件编程与调试 (7) 3.1软件设计总体框图 (7) 3.2键盘控制程序 (7) 3.3峰峰值测量程序设计 (8) 3.4LCD显示程序设计 (9) 第四章性能测试与分析 (11) 第五章总结 (13) 第六章参考文献 (14)

基于FPGA的简易数字示波器工作原理及方框图

基于FPGA的简易数字示波器工作原理及方框图摘要：本文介绍了一种基于FPGA的采样速度60Mbit/s的双通道简易数字示波器设计，能够实现量程和采样频率的自动调整、数据缓存、显示以及与计算机之间的数据传输。关键词：数据采集；数字示波器；FPGA 引言传统的示波器虽然功能齐全，但是体积大、重量重、成本高、等一系列问题使应用受到了限制。有鉴于此，便携式数字存储采集器就应运而生，它采用了LCD显示、高速A/D采集与转换、ASIC芯片等新技术，具有很强的实用性和巨大的市场潜力，也代表了当代电子测量仪器的一种发展趋势，即向功能多、体积小、重量轻、使用方便的掌上型仪器发展。系统组成结构及工作原理系统的硬件部分为一块高速的数据采集电路板.html' &111nmouseover="javascript:showpos(event,this)" &111nmouseout="javascript:ClearTimer()" target="_blank" style="color:#00A2CA">电路板。它能够实现双通道数据输入，每路采样频率可达到60Mbit/s。从功能上可以将硬件系统分为：信号前端放大及调理模块、高速模数转换模块、FPGA逻辑控制模块、单片机控制模块、USB数据传输模块、液晶显示和键盘控制等几部分，其结构形式如图1所示。图1 系统原理结构图输入信号经前置放大及增益可调电路转换后，成为符合A/D转换器要求的输入电压，经A/D转换后的数字信号，由FPGA内的FIFO缓存，再经USB接口传输到计算机中，供后续数据处理，或直接由单片机控制将采集到的信号显示在液晶屏幕上。高速数据采集模块本系统可实现双通道同步数据采集，而且每通道的采集速度要达到60Mbit/s，考虑到两路数据采集应保持同步并行，因此在设计中采用每通道都有独自的采样保持器和A/D转换器。选用MAXIM公司MAX1197型A/D转换器，它是一款双通道、3.3V供电、每通道60Mbit/s采样频率的模数转换器芯片。它内部集成双路差分宽带采样保持器和A/D转换器，可以输出锁存，具有低功耗、小尺寸、高动态性能的特点。本系统的测量电压的范围可达到±300V，采用示波器探头和电路板上分压的方法将输入信号先进行1:1或10:1或100:1衰减，然后再通过后续电路处理以满足A/D转换器的输入电压范围要求。

数字式小示波器的设计【开题报告】

开题报告电子信息工程数字式小示波器的设计一、综述本课题国内外研究动态，说明选题的依据和意义在现代电子测量中，示波器作为最常用的仪器之一，被我们广泛的应用于各个领域。众所周知，示波器可以用来观察、测量和记录各种瞬时电压电流，同时还可以通过波形的方式来显示电压电流与时间的关系。从波形中，我们可以知道所测信号的很多特征，包括信号的时间与相应的电压电流值、信号的周期与频率、信号的直流部份和交流部份、是否存在故障部件使信号产生失真、信号的噪声值及噪声随时间变化的情况、多个波形信号的比较等等。通过示波器的直观显示，我们能更加深入的理解被测对象。通常，示波器产生的是一个二维波形，它的Y轴方向上显示的是输入端接收的电压或电流信号，而X轴方向显示的则是它的时间参数。传统的模拟示波器，显示器件采用的是CRT（一种使用阴极射线管的显示器）。工作时，电子管发射的电子束经过加速、聚集后打在荧屏上面，从而发出荧屏光。由于现代计算机技术与微电子技术的不断发展，示波器已开始了从模拟向数字的过渡。同模拟示波器相比，数字示波器具有更多的优点，所以它开始逐步取代模拟示波器的地位，并成为市场上的主流产品。通常，模拟示波器在非周期性单次瞬变信号的观测方面是比较难以实现的，但数字技术恰恰能够很好地解决这一问题。通过这一技术，我们就能将各种信号无失真地显示并存储。我们都知道，数字示波器是随着模—数转换器（即ADC）发展起来的，并且目前已逐步趋于实用化。由进一步的了解可知，数字示波器主要是利用A/D转换技术和数字存储技术来工作的。它将模拟信号经过A/D实时采样以产生数字信号并在存储器中长期保存。当该数字示波器进行工作时，它先对从探针中输入的模拟信号进行A/D转换，从而得到与输入瞬时值对应的一系列数值，并将这些数值进行存储。而存储后的数值经过处理器复杂的处理运算后，将被用于液晶显示器信源波形的绘制及信源波形各种参数的计算与分析。这就是数字示波器的基本工作原理。由参考文献可知，我们所要设计的这个系统主要由单片机和液晶显示器两大部份组成[1，2，3]。其中，单片机是为满足工业控制而设计出来的，因此它的实时控制功能特别强，其CPU可以对I/O直接进行操作，位操作能力更是其它计算机不能比的。而且，由于CPU、I/O接口及存储器集成在一块芯片上，各部件之间连接紧凑，因此数据在传输时受到的干扰比较小，且不易受到环境条件的影响，可靠性极高。同时，单片机还具有体积小、价格低等优点，它非同寻常的嵌入式应用特点对于

简易数字示波器设计

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

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。 3.6 TFT液晶接口电路 (12) 3.7 串口接口电路 (13) 3.8 ADC电路 (14) 3.9 按键控制电路........................................ 错误!未定义书签。 3.10 主芯片电路 (14) 第4章软件分析 (14) 4.1 软件框图分析 (14) 4.2 任务的划分 (15) 4.3 任务的优先级设计 (15) 4.4 液晶初始化设计 (16) 4.5 定时器设计 (16) 4.6 AD转换设计 (16)

基于STM32的数字示波器设计

科技大学电子技术综合实践报告设计题目：基于STM32的简易数字示波器专业：电子信息科学与技术班级学号：电科10-1 1001050903 学生：指导教师：设计时间：2013.6.18 摘要

本设计是基于ARM(Advance RISC Machine)以STM32为控制核心简易示波器的设计。包括前级电路处理，AD转换，LCD显示灯模块。前级电路处理由程控放大衰减器，极性转换电路组成，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。可测量输入频率围为1HZ—50KHZ的波形，测量幅度围为-3.3V—+3.3V，实时显示输入信号波形，同时测量波形输入信号的峰峰值。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，完全可以把本设计当做手持数字示波器。关键词：AD ，STM32，实时采样，数字示波器

基于STM的数字示波器设计

基于S T M的数字示波器设计 The Standardization Office was revised on the afternoon of December 13, 2020

山东科技大学电子技术综合实践报告设计题目：基于STM32的简易数字示波器专业：电子信息科学与技术班级学号：电科10-1 03 学生姓名：指导教师：设计时间：摘要

本设计是基于ARM(Advance RISC Machine)以STM32为控制核心简易示波器的设计。包括前级电路处理，AD转换，LCD显示灯模块。前级电路处理由程控放大衰减器，极性转换电路组成，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。可测量输入频率范围为1HZ—50KHZ的波形，测量幅度范围为—+，实时显示输入信号波形，同时测量波形输入信号的峰峰值。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，完全可以把本设计当做手持数字示波器。关键词：AD ，STM32，实时采样，数字示波器

前言 0 第1章绪论 (1) 课题背景 (1) 课题研究的目的和意义 (1) 课题的主要研究工作 (2) 第2章系统整体设计方案 (2) 硬件总体结构 (2) 系统实现的原理介绍 (3) STM32处理器介绍 (3) LCD显示介绍 (4) 软件整体设计 (5) 数字手持示波器技术参数 (5) 第3章软件编程与调试 (6) 软件设计总体框图 (6) 键盘控制程序 (7) 峰峰值测量程序设计 (7) LCD显示程序设计 (8) 第四章性能测试与分析 (8) 第五章总结 (9) 第六章参考文献 (9)