简易数字存储示波器设计——中期检查

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。

２ 实验要求
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 示。 １ １ ， 所
３ 实验原理
３． 采 样 原 理 １
实 时 采 样 是 在 信 号 存 在 期 间 对 其 采
要 求 被 测 周 期 信 号 的 频 率 范 围 为 １ Ｉｚ ｌ Ｍ Ｈｚ， 器 输 入 阻 抗 为 １ ０ ， 示 Ｏ ～ ０ Ｉ 仪 Ｍ 显 屏 的 刻 度 为 ８ Ｖ× ｌ ｄ Ｖ， 直 分 辨 率 为 ｄｉ ｉ 垂 ０
．
ｅ ｉｎ，ｉｃ ｉ ｐ ｏ ｕ ｔｏ ｓｓｅ ｄ ｂ ｇ ｉ ｇ ｎｄ ｒ ｊｃ ａ ｃ ｐａ ｃ ｔｃ ｎ ｌｇ ｅ ｃ Ｔｈ ｅ ｔｒ ｐ ｏｅ ｔ ｅ ｅｏ ｍｅ ｐ ｏｅ ｓ ｎ ｌ ｄ ｎ ｐ ｏ ａ ｅ ｈ ｏｏ ｙ ｔ ． ｅ ｎ ｉｅ ｒｊ ｃ ｄ ｖ ｌｐ ｎｔ ｒ ｃｓ ｉ ｃｕ ｉ ｇ ｒｇｒｍ ｄ ｓｇ ｃｒ ｕ ｔ ｒ ｄ ｃｉｎ， ｙｔ ｍ ｅ ｕ ｇ ｎ ａ ｐ ｏｅ ｔ ｃｅ ｔｎ ｅ，
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计， 电路 制 作 、 到 最 后 的 调 试 验 收 整 个 项 目开 发 过 程 。 养 学 生 应 用 已 学 的 专 业 基 础 知 识 ， 行 项 目设 计 和 开 发 的 能 力 。 直 培 进 关 键 词 ： 合 实验 数 字 存 储 示 波 器 ＦＰ 等 效采 样 综 ＧＡ 中 图 分 类 号 ： ２０ ＴＮ ６ 文 献 标 识 码 ： Ａ
ｈｅ ｐ Ｄｅｖｅｌ ｌ ｏｐｉ ｓ ｕｄｅｎｔ ｃ ｎｇ ｔ ｓ ｏｍｐｒ ｅｈｅｎｓ ｖｅ ａｐｐ ｉ ａｔ ｏｒ ａｂｉ ｉ ｉ ｓ． ｉ ｌ ｉ ｌ ｃ Ｉｔｅ
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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。