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 System
ABSTRACT
With 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，waveform
III
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)
IV
3.11 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 1
1 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。从常规的波形发生器、波形显示器到现在的数码管显示液晶等都有了本质性的变化。从以前的模拟信号到现在越来越应用广泛的数字信号，无处不显示电子信息技术的快速发展。所以在波形采集存储方面也应用了更为稳定和方便的数字信号直接进入液晶显示器的显示。众所周知,近几十年以来,对于高速、海量数据的采集、存储和回放一般都是采用FPGA或者是DSP来处理的。然而FPGA和DSP技术来处理这些数据所需要的功耗是一个很大的麻烦。然而现在的产品对于功耗的要求越来越苛刻。人们对于产品有两个显著的要求，第一：功耗低,耐持久。第二：便携,最好能随身携带。从而在设计本系统时，基于数字存储示波器的原理，以单片机AT89S52为控制核心通过高速AD对信号的实时采样。
数据采集系统，一般是由单片机为核心及其一些外围芯片构成的数据采集系统。单片机具有体积小、功耗低、成本低、可靠性高、灵活方便、价廉以及控制功能强特点而得到广泛的应用。基本组成如图1-1所示。
图1-1 数据采集系统的组成
采集系统硬件主要包括传感器、A/D转换器、单片机、输入/输出接口电路等。由单片机作为控制单元的数据采集系统的工作过程可分为以下几个步骤：数据采集是将被测量的信号转换为能够被单片机所识别的信号并输入给单片机；数据处理是由单片机执行以测试为目的的算法程序后，得到与被测参数对应的测量值或形成相应的决策与判断；数据输出是将处理结果送给输出设备，进行显示、储存等操作。
陕西科技大学毕业论文（设计说明书） 2 1.2 研究现状与发展趋势
随着计算机的产生与发展，电子信息技术也发展的越来越快。为了便于人们更快捷的运算，便有了数字系统。如今数字系统也被应用到国民经济、国防建设和科学试验的各个领域。但是数字系统只能处理离散的数字信号，外部世界提供给我们的却是大量的模拟信号，我们就需要把这些模拟信号转换为便于处理和储存的数字信号。作为信息科学的一个重要分支，数据的采集技术应运而生。将模拟信号转换成数字信号或者直接来自传感器的其他数字信号送往计算机，并进一步予以处理、显示、传输与记录的过程就成为数据采集。
目前国内外，在许多应用场合，人们需要高速数据采集系统，甚至超高速系统。目前就采集系统的研究有很多种。从计算机并口采集到串口采集，从基于ISA总线的采集系统到基于PCI总线的采集系统，从声音信号的采集到图像数据的采集都有以下相关的资料和文献。并且在设计方面也有不同的设计方法，取得了很大的成就。
以后不论是什么，都要朝着简便、快速的方向发展，波形的采集、存储与回放系统也一样，要越来越简便，让别人可以很明确的知道系统的作用、组成等一些只是，而且系统也要功耗低，耐持久，这也就要求本系统里面的元器件更加精炼，对元器件的要求也会增加，将要找到更合适的元器件来代替之前所用的元器件。以后发展的趋势会是将系统如何的简化，而且可以实现更多的功能。
波形的采集存储与回放系统 3 2波形采集存储与回放系统的设计原理与功能
2.1 波形采集存储与回放系统的设计原理
在本设计系统中，将采用一种基于AT89S52单片机的两路数据采集系统的设计方案，以实现实时数据数据采集会存储回放的功能。系统的总体结构图如图所示：
图2-1 总体结构图
2.2 波形采集存储与回放系统的功能
各模块的功能如下：
A/D转换器：将电信号（模拟信号）转换为数字信号。
D/A转换器：将数字信号转换成模拟信号输出。
A路输入模块：采集单极性模拟信号并进行处理，然后输入到转换器中，进行模数的转化。
B路输入模块：采集双极性模拟信号并进行处理，然后输入到转换器中，进行模数的转化。
液晶显示模块：显示所采集的信号的电压，幅度等数值。
2.3 总体开发计划和课题所达到的功能目标和技术指标
2.3.1 达到的功能目标
(a)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10Ω
K。
K，输出阻抗不大于1Ω
(b)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%
(c)本系统处理的正弦波信号频率范围限定在10Hz~10kHz，三角波信号频率范围限定在10Hz ~2kHz，方波信号频率范围限定在10Hz ~1kHz。
(d)预留电源电流的测试点。
(e)采集与回放时采用示波器监视。
陕西科技大学毕业论文（设计说明书） 4
(f )采集、回放时显示的周期和幅度应是信号的实际测量值，规定采用十进制数字显示，周期以“ms ”为单位，幅度以“V ”为单位。
2.3.2 技术指标
（a ）A/D 位数选择依据
通用示波器垂直方向共8格，要求每格32级，共有328256⨯=级。
2log 2568==n （1-1） 因此采用8位A/D 以上的即可。
（b ）采用频率选择依据
假设扫描速度为t s/div ,每格点数为n ，采样频率为s f ，则：
=s n f t
（1-2） 当n=20时，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实现的。对于10KHz 的正弦波，采样频率为1MHz 时，每周期可采样100个点，由采样值可以很好地恢复采样前的信号。因而，选用采样频率为1MHz 以上的A/D 即可满足单路输入时对频率范围的要求。若考虑到双路输入的情况，所需A/D 最高采样频率应为2MHz 。因而，应选择采样频率为2MHz 以下的A/D 。
（c ）波形回放频率选择依据
显示屏上显示的信号是从存储器中读出的信号，只要使观察到的波形不闪烁即可。本设计中，单通道时刷新频率为200Hz ；双踪示波时，每通道刷新频率为100HZ 。通过计算，每秒读出的点数为20020040⨯=K 。即RAM 读出频率为40KHz ，要求D/A 转换速率高于40KHz 。
2.4 本章小结
本章主要是研究了波形采集存储与回放系统的大概设计原理与各个部分模块的作用，说明了本设计所要求达到的目标以及为了达到目标所要的技术指标对整个系统有了一定的了解，并且为以后的着手设计提供了方便之处。
波形的采集存储与回放系统 5
3 方案论证选择与硬件设计
3.1 采样方式选择
模拟信号数字化方式很多，不同的方法有不同的应用，采用方式对信号的影响最大。通常采用的方案有：
方案一：等效时间采样法。采用中高速模数转换器，对于频率较高的周期性信号采用等效时间采样的方法，即对每个周期仅采样一个点，经过若干个周期后就可对信号各个部分采样一遍。而这些点可以借助步进延迟方法均匀地分布于信号波形的不同位置。其中步进延迟是每一次采样比上一次样点的位置延迟 t时间。只要精确控制从触发获得采样的时间延迟，就能够准确地恢复出原始信号。
方案二：实时采样。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。为了不失真的恢复原被测信号，获得比较好的信号，根据实践经验。一个信号周期内对信号取23个点进行采样。
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，因此设计采用实时采样。
3.2 A/D与D/A转换选择
方案一：采用ADC0809的8位单断模拟输入信号中的一个进行A/D转换，允许8路模拟量分时输入，共用一个A/D转换器进行转换，可以进行多数据采集。而地址锁存与译码电路完成对A、B、C三个地址位进行锁存和译码，转换结果通过三态输出锁存器存放、输出。
方案二：PCF8591是具有IIC接口，有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I2C总线。通过时钟线SCL和数据线SDA与单片机之间的数据进行传输。
经比较，我们选择方案一。
3.3 触发方式选择
要使屏幕上显示稳定的波形，则需将被测信号本身或者与被测信号有一定时间关系的触发信号加到触发电路。触发源选择确定触发信号由何处供给。通常有三种触发源：内触发（INT）、电源触发（LINE）、外触发（EXT）。题目要求选择内触发，即使用被测信号作为触发信号。
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方案一：采用数字触发方式。对波形信号进行采集，将采集到的波形数据和触发电平（可由键盘设置）进行比较，找到波形在上升过程中大于或等于该触发电平的点，即得到触发，此时开始对波形进行存储。因为本来就需要对波形信号进行采集，使用这种方法无需要增加额外的硬件电路，实现方便。但是，对波形每个周期只采集有限个点，不可能每次都能采集到等于触发电平的点（这时不得不以大于该电平的值为触发电平），从而使触发位置不稳定，连续触发时输出波形会有抖动现象。
方案二：采用模拟触发方式。通过比较器LM324测波形信号和触发电平进行比较，大于触发电平时输出为高电平，小于触发电平时则输出低电平，即可得到信号被整形后的脉冲序列，再在该脉冲序列的上升沿开始存储波形即实现了触发存储的功能。这种触发方式稳定，故我们采用了这种方案。
3.4 输入模块
输入电路主要由比较电路和放大电路组成，主要完成对波形的采集、放大。
3.4.1 A路输入电路
A路输入：系统要求A路输入信号为单极性（0~4V），采集后在ADC0809中进行模数的转换，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。最后输出送入单片机里面进行采样。
图3-1 A路输入电路图
3.4.2 B路输入
系统要求B路输入信号为双极性,因此需要将电压放大至A/D转换器所能判别的范围内，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AD转换器识辨。
图3-2 B路输入电路图
3.5 A/D转换器
3.5.1 ADC0809引脚图以及接口
本系统采用ADC0809作为模数转换器。ADC0809引脚图如下：
图3-3ADC0809引脚图与元件图
D7-D0：8位数字量输出引脚；IN0-IN7：8位模拟量输入引脚；VCC：+5V工作电压；GND：地；REF（+）：参考电压正端；REF（—）：参考电压负端，两种信号用于启动A/D转换；START：A/D转换启动信号输入端；ALE：地址锁存允许信号输入端；EOC：转换结束信号输出引脚，开始转换时为低电平，当转换结束时为高电平；OE：输出允许控制端，用以打开三态数据输出锁存器；CLK：时钟信号输入端（一般为500KHz）；A、B、C：地址输入线。
3.5.2 ADC0809使用要求及应用说明
ADC0809对输入模拟量要求：信号单极性，电压范围是0-5V，若信号太小，必须进行放大；输入的模拟量在转换过程中应该保持不变，如若模拟量变化太快，则需在输入前增加采样保持电路。
应用说明如下：
（a）ADC0809内部带有输出锁存器，可以与AT89S52单片机直接相连。
（b）初始化时，使ST和OE信号全为低电平。
（c）送要转换的哪一通道的地址到A，B，C端口上。
（d）在ST端给出一个至少有100ms宽的正脉冲信号。
（e）是否转换完毕，我们根据EOC信号来判断。
（f）当EOC变为高电平时，这时给OE为高电平，转换的数据就输出给单片机了。地址输入和控制线：4条。ALE为地址锁存允许输入线，高电平有效。当ALE线为高电平时，地址锁存与译码器将A，B，C三条地址线的地址信号进行锁存，经译码后被选中的通道的模拟量进入转换器进行转换。A，B和C为地址输入线，用于选通IN0－IN7上的一路模拟量输入。
（g）ST为转换启动信号。当ST上跳沿时，所有内部寄存器清零；下跳沿时，开始进行A/D转换；在转换期间，ST应保持低电平。EOC为转换结束信号。当EOC为高电平时，表明转换结束；否则，表明正在进行A/D转换。OE为输出允许信号，用于控制三条输出锁存器向单片机输出转换得到的数据。OE＝1，输出转换得到的数据；OE ＝0，输出数据线呈高阻状态。D7－D0为数字量输出线。
（h）CLK为时钟输入信号线。因ADC0809的内部没有时钟电路，所需时钟信号必须由外界提供，通常使用频率为500KHz。
3.6 主控模块
3.6.1 AT89S52芯片主要特点及性能
AT89S52是一种带8K字节Flash可编程可擦除只读存储器（EPROM—Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压，高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。AT89S52是一种带2K字节闪烁可编程可擦除只读存储器的单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除100次。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89S52是一种高效微控制器，AT89S52是它的一种精简版本。AT89S52单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。
与MCS-51兼容,8K字节可编程闪烁存储器,寿命：1000写/擦循环,数据保留时间：
10年,全静态工作：0Hz-33Hz，三级程序存储器锁定，128*8位内部RAM，32可编程I/O线，三个16位定时器/计数器，八个中断源，可编程串行通道，低功耗的闲置和掉电模式，掉电后中断可唤醒，看门狗定时器，片内振荡器和时钟电路。
3.6.2 AT89S52芯片的最小电路系统以及接口
图3-4 AT89S52最小系统
VCC：供电电压。
GND：接地。
P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在FIASH编程时，P0口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。
P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。
P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。
P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。
P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。
P3口也可作为AT89S52的一些特殊功能口，如下表所示：
P3.0 RXD（串行输入口）；P3.1 TXD（串行输出口）；P3.2 /INT0（外部中断0）；P3.3 /INT1（外部中断1）；P3.4 T0（记时器0外部输入）；P3.5 T1（记时器1外部输入）；P3.6 /WR（外部数据存储器写选通）；P3.7 /RD（外部数据存储器读选通）；P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。
RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。此时，ALE只有在执行MOVX，MOVC 指令是ALE才起作用。另外，该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ALE 禁止，置位无效。
PSEN：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次PSEN有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。
EA/VPP：当EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时，EA将内部锁定为RESET；当EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。
XTAL1：反相振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。XTAL2：来自反向振荡器的输出。
3.7 D/A转换器
3.7.1 DAC0832的引脚图以及接口
本系统采用DAC0832作为模数转换器。DAC0832引脚图如图3-5。
图3-5DAC0832的引脚图与元件图
D0~D7：数字信号输入端；ILE：输入寄存器允许，高电平有效；CS：片选信号，低电平有效；WR1：写信号1，低电平有效；XFER：传送控制信号，低电平有效；WR2：写信号2，低电平有效；IOUT1、IOUT2：DAC电流输出端；Rfb：是集成在片内的外接运放的反馈电阻；Vref：基准电压（-10~10V）；Vcc：是源电压（+5~+15V）；AGND：模拟地；NGND：数字地，可与AGND接在一起使用。
DAC0832输出的是电流，一般要求输出是电压，所以还必须经过一个外接的运算放大器转换成电压。
3.7.2 DAC0832的工作方式
第一种方法是使输入寄存器工作在锁存状态，而DAC寄存器工作在直通状态。具WR和XFER都为低电平，DAC寄存器的锁存选通端得不到有效电平体地说，就是使
2
而直通；此外，使输入寄存器的控制信号ILE处于高电平、CS处于低电平，这样，当
WR端来一个负脉冲时，就可以完成1次转换。
1
第二种方法是使输入寄存器工作在直通状态，而DAC寄存器工作在锁存状态。就WR和CS为低电平，ILE为高电平，这样，输入寄存器的锁存选通信号处于无效是使
1
WR和XFER端输入1个负脉冲时，使得DAC寄存器工作在锁存状态，状态而直通；当
2
提供锁存数据进行转换。
根据上述对DAC0832的输入寄存器和DAC寄存器不同的控制方法，DAC0832有如下3种工作方式：
（a）单缓冲方式。单缓冲方式是控制输入寄存器和DAC寄存器同时接收资料，或
者只用输入寄存器而把DAC 寄存器接成直通方式。此方式适用只有一路模拟量输出或几路模拟量异步输出的情形。
（b ）双缓冲方式。双缓冲方式是先使输入寄存器接收资料，再控制输入寄存器的输出资料到DAC 寄存器，即分两次锁存输入资料。此方式适用于多个D/A 转换同步输出的情节。
（c ）直通方式。直通方式是资料不经两级锁存器锁存，即1WR ，2WR ，XFER ，CS 均接地，ILE 接高电平。此方式适用于连续反馈控制线路，不过在使用时，必须通过另加I/O 接口与CPU 连接，以匹配CPU 与D/A 转换。
3.7.3 实现D/A 转换时，主要涉及的参数
（a ）分辨率。分辨率是指最小输出电压（对应于输入数字量最低位增1所引起的输出电压增量）和最大输出电压（对应于输入数字量所有有效位全为1时的输出电压）之比。
（b ）转换精度。如果不考虑D/A 转换的误差，DAC 转换精度就是分辨率的大小，因此，要获得高精度的D/A 转换结果，首先要选择有足够高分辨率的DAC 。
（c ）非线性误差。D/A 转换器的非线性误差定义为实际转换特性曲线与理想特性曲线之间的最大偏差，并以该偏差相对于满量程的百分数度量。转换器电路设计一般要求非线性误差不大于±1/2LSB 。
（d ）转换速率/建立时间。转换速率实际是由建立时间来反映的。建立时间是指数字量为满刻度值（各位全为1）时，DAC 的模拟输出电压达到某个规定值（比如，90%满量程或±1/2LSB 满量程）时所需要的时间。
3.8 输出模块
图3-6 输出电路图
LM324的5管脚与DAC0832的（IOUT2）12管脚相连，LM324的6管脚与DAC0832的（IOUT1）11管脚相连，LM324的7管脚与DAC0832的REF （9）管脚相连.
第一级运算放大器的作用是将DAC0832输出的电流信号转化为电压信号V1，第二
级运算放大器的作用是将V1通过反向放大电路放大（R2/R1）倍。
3.9 显示模块
图3-7LCD1602电路图
显示采用的是LCD1602液晶显示屏，LCD1602是工业字符型液晶，能够同时显示16x02即32个字符。1602液晶也叫1602字符型液晶，它是一种专门用来显示字母、数字、符号等的点阵型液晶模块。它由若干个5X7或者5X11等点阵字符位组成，每个点阵字符位都可以显示一个字符，每位之间有一个点距的间隔，每行之间也有间隔，起到了字符间距和行间距的作用，正因为如此所以它不能很好地显示图形（用自定义CGRAM，显示效果也不好）。
1602LCD是指显示的内容为16X2,即可以显示两行，每行16个字符液晶模块（显示字符和数字）。
3.10 存储模块
存储模块使用AT24C02存储数据。AT24C02的最小系统如图3-8，芯片的5、6口分别与单片机的P06、P05接口相连，以便达到数据的存储功能。
图3-8 AT24C02最小系统
3.11 本章小结
本章在前一章讨论分析本系统所要求达到的技术指标熟悉模块的基础上，介绍了系统的硬件方面的知识，有不同的模块的功能以及它们各自的电路图、引脚图，然后着手的是硬件的设计以及电路的连接问题，和电路的处理问题。
4 软件设计
4.1 软件设计目标
最终能实现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LCD上。（a）按K1按键,依次进入回放已采集的信号状态。（b）按下回放键后，该系统将采样波形进行循环回放（重现）；（c）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；（d）在回放时，若按下回放键，将停止波形的回放；若按下采集键，将终止当前波形的回放，并采集新的波形。
本程序的程序流程图如下所示：
图4-1 程序总体流程图
最终目标是实现同时能够采集两路周期信号波形，当系统断电恢复后，能连续回放已采集的信号，并且显示在示波器上。
（a）按按键,进入采集信号状态。
（b）按下回放键后，该系统将所采样波形进行循环回放；
（c）在采集时可改变幅值和频率，并且采集到的数据也会同时在回放的时候变化；
（d）在回放时，若按下存储键，将停止当前波形的回放并且示波器上显示直线,若按下回放键，即采集到新的波形。
（e）能够实现方波、三角波以及正弦波的采集和回放。
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AT89S52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AT89S52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。
首先，“开始”部分是将程序内容进行初始化，设定需采集数据的存储首地址。
“采集存储”部分启动对输入信号的A/D转换、执行延时程序等待转换结束、取回转换结果并存储和存储器地址加1，为下次存储做准备等程序。
其次，判断是否有触发。该课题设计采用单次触发方式，即可以按下设定的功能键，在满足触发条件后，进行一次采集存储。
最后，通过设定初始地址，连续输出存储的数据，显示存储的波形。
4.2 Keil2简介
Keil提供了包括C编译器、宏汇编、连接器、库管理和一个功能强大的仿真调试器等在内的完整开发方案，通过一个集成开发环境（UVISION）将这些组合在一起。
Keil有以下几个特点：
（a）全功能的源代码编辑器。
（b）器件库用来配置开发工具设置。
（c）项目管理器用来创建和维护用户的项目。
（d）集成的MAKE工具可以汇编、编译和连接用户嵌入式应用。
（e）所有开发工具的设置都是对话框形式的。
（f）真正的源代码级的对CPU和外围器件的调试器。
（g）高级GDI（AGDI）接口用来在目标硬件上进行软件调试以及和Monitor-51进行通信。
4.3 软件功能模块分类
4.3.1 主程序流程
主程序循环调用的主要程序有：LCD显示子程序、按键处理、周期处理、幅度处理、二进制到ASCII码转换、Flash存储等程序，当端口上电时，转入相应功能程序。
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。该示波器具备了基本的测量功能，能够采集和显示电信号的波形，并且能够保存和回放采集到的数据。本设计的示波器体积小巧，操作简单，适合学习和基本测量使用。当然，这仅仅是一个简易的设计，如果需要更高级的功能，还需要更为复杂的电路和软件设计。6. 具体实现 为了实现数字存储示波器的基本功能，需要采取多个措施来完成。 6.1 模拟前端电路设计 模拟前端电路是示波器的核心，它负责将输入信号进行放大和滤波，以保证信号的准确采集。一般情况下，模拟前端电路由
高速数据采集存储系统 5GSPS 10bit高速数据采集存储系统主要应用于雷达、通信、电子对抗、高能物理、质谱分析、超声等高科技领域。西安慕雷电子在高速数据采集存储系统研发及应用领域拥有十多年经验，2013年底发布了5GSPS 10bit高速数据采集存储系统MR-SYS-5G，采集存储带宽高达6000MB/S。高速数据采集存储系统 MR-SYS-5G的成功发布代表西安慕雷电子在高速数据采集存储领域为国防军事及科研领域又提供一套高性能解决方案。 图一高速数据采集存储系统MR-SYS-5G采集模块 高速数据采集存储系统MR-SYS-5G模块参数： ●输入接口： 连接器：SMA； 输入方式：AC耦合； 通道数量：单通道、2通道、4通道、8通道、16通道。 ●AFE模块： 高速数据采集存储系统中的信号调理模块一般采用衰减、滤波及程控增益放大器等对信号进行处理，高速数据采集存储系统MR-SYS-5G采用信号直通AD 模式，减少前端调理对高速数据采集存储系统动态性能影响。 图二高速数据采集存储系统MR-SYS-5G前端
高速数据采集存储系统的ADC芯片采用E2V公司的EV10AQ190A，最高达5GSPS采样，模拟带宽3GHZ。 图三高速数据采集存储系统MR-SYS-5G频率响应 ●时钟管理模块： 高速数据采集存储系统MR-SYS-5G可选择外时钟、内时钟或参考时钟 ●FPGA模块： XILINX或ALTERA的FPGA芯片广泛用于高速数据采集存储系统中。FPGA模块开放编程是高速数据采集存储系统的必备能力。高速数据采集存储系统MR-SYS-5G采用ALTERA STRATIX5系列高性能FPGA。 图四高速数据采集存储系统MR-SYS-5G ●DDR模块： 高速数据采集存储系统一般都会配有DDR缓存，存储采集过程中的数据。。高速数据采集存储系统MR-SYS-5G配置有16GB DDR3。
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 Reduced development 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。
一．实验项目名称 信号存储与回放 二．实验目的 设计并制作一个数字化信号存储与回放系统。 三．实验要求 1. 信号频率约为30Hz,波形为单极性正弦波和三角波，Vpp～4V； 2. ADC：采样频率fs=4kHz，字长=8位； 3. 信号存储时间≥4秒； 4. DAC：转换频率fC=4kHz，字长=8位； 5. 示波器观察，回放波形无明显失真； 6. 回放方式：直通方式（采集数据后直接回放，不存储）、单次回放、循环回放； 7. 具有采集完成指示； 8. 数据编码：4位DPCM（1位符号，3位数据）。 9. 计算对Vpp为5V单极性正弦波，4位DPCM编码，不失真的信号最大频率。 四．实验设备与元器件 Quartus II软件1套 FPGA 1套 函数信号发生器1台 五．项目背景 5.1脉冲编码调制—PCM 脉冲编码调制(pulse code modulation，PCM)是概念上最简单、理论上最完善的编码系统，是最早研制成功、使用最为广泛的编码系统，但也是数据量最大的编码系统。下图为PCM系统的原理框图：
图中，输入的模拟信号m(t)经抽样、量化、编码后变成了数字信号(PCM 信号)，经信道传输到达接收端，由译码器恢复出抽样值序列，再由低通滤波器滤出模拟基带信号m(t)。 通常，将量化与编码的组合即为模/数变换器（A/D 变换器)；而译码与低通滤波的组合即为数/模变换器(D/A 变换器)。前者完成由模拟信号到数字信号的变换，后者则相反，即完成数字信号到模拟信号的变换。 PCM 在通信系统中完成将语音信号数字化功能。根据CCITT 的建议，为改善小信号量化性能，采用非均匀量化，有两种建议方式，分别为A 律和μ律方式，我国采用了A 律方式，由于A 律压缩实现复杂，常使用 13 折线法编码,采用非均匀量化PCM 编码。 5.2增量调制(△M) 增量调制是脉冲编码调制的一种特殊形式，即1比特量化的差值脉码。在PCM 系统中，将信号抽样值编为多位二进制码。为提高编码质量，要增加码长，导致设备复杂。而增量调制每次抽样只用一位二进制码表示，它表示了相邻样值
龙源期刊网 https://www.doczj.com/doc/3f19235179.html, 基于ADuC841的低频信号的存储与回放 作者：卢炜 来源：《群文天地》2012年第14期 摘要：本系统以ADuC841为主芯片，通过AD采样，将幅度为0~1V，频率小于1KHZ的信号转换成数字信号，存储在单片机的内存中，存储深度为10k，并由ADuC的DAC模块输出到示波器上显示，同时在LCD屏上显示出稳定的波形。该系统能够实现单次存储，连续稳定显示和实时存储，实时显示的功能。 关键词：ADuC841；ADC； DAC； LCD；动态波形 一、系统方案论证 1. A/D采样 ADuC841片上ADC是快速（420kS/s），8通道12位，单电源供电的ADC模块。该模块由多路开关，采样/保持电路，片上参考电源，校准电路和ADC本身等组成。由于它具有精度高，性能强等优点，故选择由单片机上的ADC模块直接采样。 2. D/A转换 ADuC841片上集成有两个通道的12位电压输出DAC，每个通道的DAC均有轨到轨输出的缓冲放大器，放大器能够驱动10千欧/100pF的负载，输出范围可以设置在0~Vref或 0~AVdd。经单片机ADC采样后的数据存储到内存中，直接就可以用DAC转换出来，故选择单片机上的DAC模块直接转换。 3. LCD液晶显示屏 实验板的液晶模块由STC单片机控制，STC与ADuC841采用IIC通信，由于STC代码有待改进，绘图功能不理想，本文采用ADuC841直接驱动LCD，键盘则仍由STC驱动。 二、理论分析及相关计算 1. A/D采样 这里我们主要是对ADC的专用寄存器进行设置，首先ADCCON1=0xBC（10111100），使ADC上电处于工作状态，并选择内部参考电源，为了保证ADC的正常工作，ADC的工作时钟频率必须等于或低于8.38MHZ，并且采样时间不短于三个ADC时钟周期。在这里我们选择PLL分频数为2，模数转换的时钟数为4，满足实验要求；接着ADCCON2主要是选择转换的通道，这里我们选择3通道。
摘要 文章介绍了一种数字化语音存储与回放系统的设计方法，该系统以单片机89C52为中心，采用两片 AT628128存储芯片(128KB)构成256KB的外部存储器来存放采集的语音数据,前端语音信号采集部分采用ADC0809实现模数转换,后端语育信号回放部分采用ADC9764实现数模转换,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,以控制系统的语音信号采集开始、存储和回放等。同时，外围电路辅以带通滤波器和放大器等电路对信号进行滤波放大,实现了语音信号的高保真度存储与回放。 关键词：单片机;语音存储;语音回放
目录 1前言 (4) 2系统总体方案设计 (5) 3语音信号的数字化 3.1语音信号的前端处理 (7) 3.2采样理论 (7) 3.2.1采样 (7) 3.2.2 量化 (8) 3.2.3 编码 (8) 3.3 A/D转换器的设计 (9) 3.3.1常见A/D转换器种 (9) 3.3.2系统设计对A/D转换器的要求 (10) 3.3.3模数转换芯片ADC0809简介 (10) 4语音信号的存储 4.1存储方案的选择 (12) 4.2 FIFO特点简介 (13) 4.3 扩展SRAM 仿真FIFO (13) 5语音信号的回放 5.1数模转换器设计 (14) 5. 1. 1 AD9764 .............................................................. 芯片简介14 5. 1. 2 ............................................................. AD9764芯片的工作原理15 6软件设计 (17)
1、称重电子秤的设计 2、UPS远程管控终端系统软件设计 3、UPS远程管控终端系统硬件设计 4、超级电容电动车的无刷直流电机 5、无位置传感器控制系统研究 6、超市储物柜主控系统设计 7、超市储物柜驱动控制系统设计 8、基于PLC的轧制油再生设备控制系统设计 9、四层电梯PLC控制系统设计 10、基于MATLAB的PID参数整定算法的仿真研究 11、饮料罐装生产流水线PLC控制设计 12、步进电机驱动电路设计与研究 13、110kV变电站及配电系统设计 14、基于51单片机的出租车计价器设计 15、红外遥控控制步进电机 16、基于单片机的温度和光照强度检测系统 17、基于W5100的网络远程数据采集系统 18、智能可均流DC-DC转换器设计 19、波形采集存储与回放系统 20、UPS远程控制模块设计 21、基于单片机的四串锂电池保护器设计 22、DCS系统在水泥厂余热发电中的应用
23、基于w5100的网络通讯模块设计 24、430单片机综合开发板的设计 25、CAN BUS在车厢舒适系统中的应用 --------节点板软件设计 26、CAN BUS在车厢舒适系统中的应用 --------硬件设计部分 27、CAN BUS在车厢舒适系统中的应用 ---------人机交互单元 28、基于ARM数据采集与远程通讯系统设计 -------上位机软、硬件设计 29、基于ARM数据采集与远程通讯系统设计 -------下位机软、硬件设计 30、基于zigbee的温度监控系统——上位机设计 31、基于zigbee的温度监控系统——协调器设计 32、基于zigbee的温度监控系统——终端节点设计 33. 单片机控制的自动装箱控制系统 34. 基于单片机的步进电机控制系统 35. 基于单片机的电子密码锁设计 36. 基于单片机的波形发生器设计 37、采用RS-485网络实现上位机与多点前端单片机的数据通信 38、船舶稳定性参数检测系统 39、电动车电源管理器的设计
电子与信息工程学院 综合实验课程报告 课题名称基于单片机的语音采集及回放系统设计
1 总体设计方案介绍： 1.1语音编码方案： 人耳能听到的声音是一种频率范围为20 Hz～20000 Hz ,而一般语音频率最高为3400 Hz。语音的采集是指语音声波信号经麦克风和高频放大器转换成有一定幅度的模拟量电信号,然后再转换成数字量的全过程。根据“奈奎斯特采样定理”, 采样频率必须大于模拟信号最高频率的两倍，由于语音信号频率为300～3 400 Hz ,所以把语音采集的采样频率定为8 kHz。从语音的存储与压缩率来考虑，模型参数表示法明显优于信号波形表示法[4]。但要将之运用于单片机，显然信号波形表示法相对简单易实现。基于这种思路的算法，除了传统的一些脉冲编码调制外，目前已使用的有VQ技术及一些变换编码和神经网络技术，但是算法复杂，目前的单片机速度底，难以实现。结合实际情况，提出以下几种可实现的方案。 （1）短时平均跨零记数法该方案通过确定信号跨零数，将语音信号编码为数字信号，常用于语音识别中。但对于单片机，由于处理数据能力底，该方法不易实现。 （2）实时副值采样法采样过程如图2.1所示。 图2.1 采样过程 具体实现包括直存取法、欠抽样采样法、自相似增量调制法等三种基本方法。其中第三种实现方法最具特色，该方法可使数据压1：4.5，既有M 调制的优点，又同时兼有PCM编码误差较小的优点，编码误差不向后扩散。 1.2 A/D、D/A及存储芯片的选择 单片机语音生成过程,可以看成是语音采集过程的逆过程,但又不是原封不动地恢复原来的语音,而是对原来语音的可控制、可重组的实时恢复。在放音时,只要依原先的采样直经D/ A 接口处理,便可使原音重现。 （1）A/D转换芯片的选择根据题目要求采样频率fs=8KHZ，字长=8位，可选择转换时间不超过125μs的八位A/D转换芯片。目前常用的A/D转换实现的 方法有多种，鉴于转换速度的要求，我们采用A/D转换芯片AD574。该芯片是
语音信号的采集-滤波-回放 数字滤波器是一种用来过滤时间离散信号的数字系统,它是通过对抽样数据进行数学处理来达到频域滤波的目的。随着现代通信的数字化,数字滤波器变得更加重要。数字滤波器的种类很多，但总的来说可以分成两大类，一类是经典滤波器，另一类可称为现代滤波器。从滤波特性方面考虑，数字滤波器可分成数字高通、数字低通、数字带通和数字带阻等滤波器。从实现方法上考虑，将滤波器分成两种，一种称为无限脉冲响应滤波器，简称IIR（Infinite Impulse Response）滤波器，另一种称为FIR（Finite Impulse Response）滤波器[1]。设计FIR数字滤波器的方法有窗函数法、频率采样法和等波纹最佳逼近法等。 实验原理 FIR(Finite Impulse Response)滤波器：有限长单位冲激响应滤波器，是数字信号处理系统中最基本的元件，它可以在保证任意幅频特性的同时具有严格的线性相频特性，同时其单位抽样响应是有限长的，因而滤波器是稳定的系统。因此，FIR滤波器在通信、图像处理、模式识别等领域都有着广泛的应用。 有限长单位冲激响应（FIR）滤波器有以下特点： (1) 系统的单位冲激响应h(n)在有限个n值处不为零； (2) 系统函数H(z)在|z|>0处收敛，极点全部在z=0处（因果系统）； (3) 结构上主要是非递归结构，没有输出到输入的反馈，但有些结构中（例如频率抽样结构）也包含有反馈的递归部分。 FIR滤波器的系统函数用下式表示：。H(n)就是FIR滤波器的单位脉冲响应。FIR滤波器最重要的优点就是由于不存在系统极点，FIR滤波器是绝对稳定的系统。 相较于IIR滤波器,FIR滤波器有以下的优点： （1）可以很容易地设计线性相位的滤波器。线性相位滤波器延时输入信号，却并不扭曲其相位。 （2）实现简单。在大多数DSP处理器，只需要对一个指令积习循环就可以完成FIR计算。
摘要 本系统最基本的工作原理是采用的存储示波器的工作原理，系统主要由软件和硬件两大部分组成。 硬件主要组成部分是：三端式固定稳压器（7805、7905）、双运放器（LM358）、模数转换器（ADC0809）、低功耗存储器（62256）、八D锁存器（74HC373）、数码管、数模转换器（DAC0802）、双极性运算放大器集成电路（OP07）。在系统工作中，利用三端式稳压器使系统电压维持正负5V。同时为了提高输入阻抗使其不小于10K，在信号输入时采用了双运放器来达到目的。然后在数据采集与处理时，利用模数转换器将其输入端的模拟信号转换成数字信号，以方便对信号波形的的采样。将采样而来的数字信号存储在低功能存储器里面，再通过八D锁存器将其送到七段数码管进行显示。在输出电路部分，安装了数模装换器，将经过模数转换器转换后的数字信号还原成模拟信号，再经过双极性运算放大器集成电路将其进行放大，最后输出。 软件部分的核心控制是单片机（STC12C5A60S2）,在单片机中使用了定时器T1中断来控制波形的采集与回放，当判断控制位为0的时候进行波形回放，为1时进行波形采样。使用按键控制波形的存储、波形的周期测试、高低电平的测试。 经过调试，整个波形的采集、存储、回放系统操作简便，界面美观，同时能达到相当好的性能指标，设计出了一个好的电子产品。 关键词：数模转换器、单片机、模数转换器、存储器、三端稳压器
目录 第一章论述 1.1 设计任务 (3) 1.2方案论证与分析 (3) 1.2.1方案1 (3) 1.2.2方案2 (3) 1.2.3最终方案 (3) 第二章各模块实现原理 2.1稳压模块电路 (4) 2.2输入模块电路 (4) 2.3数据采集与处理模块 (4) 2.4数据存储模块 (6) 2.5数据显示模块 (6) 2.6输出电路模块 (7) 第三章电路与程序设计 3.1单通道输入输出电路设计思路 (9) 3.2单片机的控制程序 (9) 3.2.1主程序设计流程 (9) 3.2.2定时器T1中断程序设计流程 (10) 第四章测试方案与测试结果 4.1测试仪器 (12) 4.1.1 万用表 (12) 4.1.2 示波器 (12) 4.2测试方案 (12) 4.2.1 硬件测试 (12) 4.2.2 软件仿真测试 (12) 4.2.3 硬软件联调 (12) 4.3测试结果 (12) 4.4测试结果分析 (12) 结论 (13) 参考文献 (15) 附录1 电路板图 (16) 附录2 程序设计 (17) 附录3 原理图设计 (23)
项目六语音信号采集与回放系统 指导老师：xxxxx 队员及年级：xxxxxxxx 院系：长沙航空职业技术学院电子电气工程系 摘要：本系统以C8051F120为核心，扩展两片62256作为RAM存储器，利用PCM编码对数据进行压缩以及回放，尽量的延长录音时
间。前级使用反向放大器、带通滤波器对信号进行处理，以提高信号存储质量。后级使用带通滤波器、功率放大器使信号噪声减小提高了放音的质量。整机可以实现设计所要求的语音采集以及回放功能，并能达到较高的功能指标。语音存储与回放系统比较重要的两个指标是语音的最大录制时间和语音回放的质量。整个系统在设计中注意低功耗处理和力求高性价比等细节，电路结构简单，可靠性能高，无论在结构和技术上都具有较好的科学性。 关键词：C8051F120 带通滤波62256
目录 第一部分：方案论证与选择...................................................................................................... - 2 - 1.1总体设计框图................................................................................................................ - 2 - 1.2放大级............................................................................................................................ - 2 - 1.3带通滤波........................................................................................................................ - 2 - 1.4存储器............................................................................................................................ - 3 - 1.5模数、数模转换............................................................................................................ - 3 - 1.6功放芯片........................................................................................................................ - 3 - 第二部分单元模块电路.......................................................................................................... - 3 - 2.1 C8051F120单片机........................................................................................................ - 3 - 2.2语音接收及放大电路.................................................................................................... - 4 - 2.3 带通滤波器电路........................................................................................................... - 4 - 2.5功放电路........................................................................................................................ - 6 - 2.6 电源、按键及显示电路............................................................................................... - 6 - 第三部分软件设计.................................................................................................................... - 7 - 3.1程序流程图.................................................................................................................... - 7 - 3.2 A/D,D/A转换............................................................................................................. - 8 - 3.3 存储控制....................................................................................................................... - 8 - 第四部分：系统调试.................................................................................................................. - 8 - 4.1声音输入与输出调试............................................................................................................ - 8 - 附录1 原理图............................................................................................................................. - 9 - 附录2 PCB板图 ....................................................................................................................... - 13 - 附录3 元件清单....................................................................................................................... - 14 - 附录3 组员分工情况............................................................................................................... - 15 -
基于单片机的语音存储与回放系统毕业设计 基于单片机的语音存储与回放系统是一种能够实现语音录制、存储和回放功能的设备。它可以用于各种应用场景，如语音备忘录、语音留言板、语音识别系统等。 该系统的设计需要完成以下关键功能： 1. 语音录制：通过麦克风或其他输入设备采集语音信号，并将其转换为数字信号。可以使用ADC模块将模拟信号转换为数字信号。 2. 存储功能：设计合适的存储器，如EEPROM或Flash存储器，用于存储采集到的语音信号。存储器的容量应根据实际需求确定，并能够支持快速的读写操作。 3. 控制功能：设计合适的控制电路，通过按键或其他输入设备实现对语音录制和回放功能的控制。可以使用GPIO口或外部中断等方式实现按键输入的响应。 4. 回放功能：设计合适的音频输出电路，将存储的语音信号转换为模拟信号，并通过扬声器或耳机输出。可以使用DAC模块将数字信号转换为模拟信号。 5. 用户界面：设计合适的显示屏幕和操作界面，用于显示当前状态和操作指令。可以使用LCD显示屏和按键等设备实现用户交互。 在设计过程中，需要考虑系统的实时性、容错性和稳定性。同时，还需要进行适当的电路布局和信号处理，以减少噪音和干扰对语音信号的影响。 在编程方面，可以使用C语言或汇编语言编写程序，实现语音录
制、存储和回放的功能。需要考虑存储器的管理和控制、按键输入的处理、音频数据的处理等方面。 最后，还需要进行系统的测试和调试，确保系统的稳定性和功能完整性。可以通过模拟语音信号进行录制和回放测试，检查系统的录制和回放效果是否符合要求。 综上所述，基于单片机的语音存储与回放系统的毕业设计需要涉及硬件电路设计、嵌入式软件编程和系统测试等多个方面的知识和技能。需要深入理解语音信号处理、存储器管理和控制、电路设计和嵌入式系统等知识，并具备一定的创新能力和解决问题的能力。
示波器的存储和回放功能详解示波器是一种常见的电子测量仪器，在电子工程、通信、嵌入式系统等领域具有广泛的应用。它可以通过显示波形来分析和观察电信号的特征，而示波器的存储和回放功能是其中重要的特性之一。本文将详细介绍示波器的存储和回放功能原理及其应用。 一、存储功能的原理及作用 示波器的存储功能通过将采集到的电信号波形数据保存在内存中，实现对波形数据的暂存和处理。它的原理是将输入信号经过采样和量化转换后，存储到示波器的内部或外部存储器中。存储功能可以实现对波形数据的长期保存、重复分析和进一步处理，为后续的信号分析和故障排查提供了便利。 存储功能的作用主要有以下几个方面： 1. 数据保存与共享：示波器的内存容量较大，可以存储大量的波形数据。通过存储功能，用户可以将采集到的波形数据保存下来，方便后续的复查和共享。同时，也可以将波形数据导出到外部存储设备或计算机中，进行更深入的分析和处理。 2. 波形观察与比较：存储功能允许用户将多个波形数据同时存储下来，并进行比较和观察。这对于观察波形的稳定性、频谱特征等方面非常有帮助。通过比较多组波形数据，可以更准确地判断信号的变化规律，进一步分析电路的性能。
3. 信号捕获与存储：示波器的存储功能可以将瞬态信号的瞬间变化 捕获下来，并保存为波形数据。这对于分析瞬态信号的幅值、频率等 参数非常有用。用户可以通过存储功能，捕捉到一些短暂的信号现象，以便进一步研究和分析。 二、回放功能的原理及应用 示波器的回放功能是指将已存储的波形数据重新播放出来，实现对 信号波形的再现。它的原理是将存储的波形数据按照一定的速率重新 读取出来，并通过显示装置呈现出来。回放功能可以帮助用户在不再 接入真实信号源的情况下，对已存储的波形数据进行再次观察和分析。 回放功能主要应用于以下几个方面： 1. 故障分析与调试：当某个故障发生时，示波器的回放功能可以帮 助用户将故障时的波形数据重新播放，并进行详细分析。这对于了解 故障发生的原因及其影响非常有帮助。通过回放功能，用户可以逐步 排查故障点，加快故障排除的速度。 2. 参数测量与校准：示波器的回放功能可以实现波形数据的精确测 量和校准。用户可以将事先知道的信号波形数据存储下来，并通过回 放功能与待测信号进行比对。通过对比分析不同波形的偏差，可以准 确地测量出待测信号的性能指标，或者校准示波器的测量误差。 3. 波形展示与教学：回放功能可以将存储的波形数据按照一定的速 率重新播放，并输出到显示设备上。这对于教学、演示等场景非常有
数字示波器的功能 数字示波器（Digital Oscilloscope）是一种用于显示和测量电信号的设备，它将电信号转换为数字形式后进行处理和显示，具有许多强大的功能。数字示波器在电子工程、通信、医疗、汽车电子等领域广泛应用。 首先，数字示波器具有多通道测量功能。传统示波器一般只有两个通道，而数字示波器可以拥有更多的通道，从而可以同时测量多个信号。这个功能对于在多个信号之间进行比较和分析非常有用。 其次，数字示波器具有自动测量功能。它可以自动地测量信号的频率、幅值、相位差等参数，从而可以快速而准确地获取信号的特征。这大大提高了测量的效率和准确性。 第三，数字示波器还具有波形存储和回放功能。它可以将测量到的波形数据存储在内部存储器或外部存储设备中，以便以后进行回放和分析。通过这个功能，用户可以在不断变化的信号中捕捉到想要的波形，方便后续分析和处理。 第四，数字示波器具有高速采样率和宽带宽。高速采样率可以捕捉到高频信号的快速变化，宽带宽可以测量到较宽的频率范围。这两个特性使得数字示波器能够测量复杂的信号和快速变化的信号，满足不同应用的需求。 第五，数字示波器还具有多种触发功能。触发是指在特定条件下，使得示波器开始采集并显示波形。数字示波器可以根据用
户设置的触发条件进行触发，例如上升沿触发、下降沿触发等。触发功能可以帮助用户稳定地观测和测量信号，减少干扰和误差。 此外，数字示波器还支持数据分析和处理。它可以对测量到的波形进行数学运算、傅里叶变换、卷积、微分等处理，从而得到更多的信号特征和参数。用户可以通过这些功能深入分析信号的性质和行为。 最后，数字示波器还具有友好的用户界面和便捷的操作方式。它通常配备大屏幕高分辨率显示器和直观的菜单操作界面，用户可以通过触摸屏、按钮、旋钮等方式进行操作。同时，数字示波器也支持PC连接和远程控制，方便用户对测量数据进行 记录和处理。 综上所述，数字示波器是一种功能强大的电子测量仪器，具有多通道测量、自动测量、波形存储和回放、高速采样率和宽带宽、多种触发功能、数据分析和处理等特点。它为工程师和技术人员提供了强大而便捷的工具，帮助他们更好地分析、调试和测量电信号。
语音存储与回放系统研究 作者：罗倩吴晓潭张志浩 来源：《现代商贸工业》2011年第05期 作者简介：罗倩（1990-），女，武汉大学电子信息学院，本科在读，主要研究方向：测控仪器；吴晓潭（1989-），男，武汉大学电子信息学院，本科在读，主要研究方向：测控仪器；张志浩（1990-），男，武汉大学电子信息学院，本科在读，主要研究方向：测控仪器。 摘要:数字化语音存储与回放系统以单片机为控制核心，实现了语音存储与回放系统。系统由话筒电路、前置放大与滤波模块、A/D采样、D/A转换与功放输出模块组成。其中，ADC 的采样频率f8kHz，字长为8位， DAC的变换频率f8KHz，字长为8位，语音存储时间4秒以上，回放质量良好。同时，在保证语音质量的前提下，减少系统噪声电平，语音清晰。进一步提高存储器的利用率，语音存储时间增加至8秒以上，（在原有存储容量不变的前提下，提高语音存储时间）。 关键词:语音存储与回放；ADC； DAC；单片机 中图分类号:TP 文献标识码:A文章编号:1672-3198（2011）05-0293-04 1 方案的选择 1.1总体设计 由单片机完成人机交互和声音的采集、编码、解码。单片机具有丰富的接口资源和运算单元，能进行复杂的控制和运算，电路结构清晰简洁。此方案系统规模较小，控制能力强，且易于调试。所以，我们决定采用这个方案。 1.2 语音信号前置放大方案 由于三运放仪表放大器具有极高的共模抑制比和高输入阻抗，能够较好地抑制环境噪声，通过一个外接电阻即可实现增益控制。其精度高功耗低，适用于微弱信号的前级调理。 但是，我们采用仪器放大器方案后，因为效果不是很好而取消，把方案改用成前置同向放大器，设置前置放大器，可使整个功放的增益连续可调，而且也保证了比较器的比较精度。前置放大器仍采用宽频带、低漂移、满幅度运放，组成增益可调的同相宽带放大器。选择同相放大器的目的是容易实现输入电阻大的要求。 1.3 滤波器方案
数字示波器中的波形存储、录制与回放 郑涛;杨拴科;金印彬 【摘要】波形存储、录制与回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.还可以通过波形录制功能把信号波形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.%Waveform storage, recording and playback are the important functions of a digital oscilloscope (DSO). The FLASH memory is adopted to store the important waveform data. It is convenient for users to call out the waveform informa-tion to observe, analyze and compare. Since the length of each stored waveform is fixed, and the index table of the stored waveforms is established according to their serial numbers, sizes and starting addresses, the waveform that is needed to play-back can be found by querying the index table. Signal waveforms can be also recorded in the static data memory (SDRAM) by the waveform recording function, and then users could find and observe the required waveform by waveform playback. The waveform data stored in display buffer can be moved to the recording buffer though the way of DMA to achieve the high-speed data storage. Waveform storage, recording and playback have
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