基于DSP的数字示波器GUI开发与软件设计流程

工业大学论文题目：《DSP应用》课程论文副标题：基于TMS320C54X DSP设计简易数字示波器课程名称：《DSP应用》学院：信息科学与工程学院班级：电科1304姓名：学号：指导老师：王洪群摘要：随着电子测试技术的不断发展，测试技术正向着自动化、智能发、数字法的方向发展。

其中示波器是电子测量中一种最常用的仪器，被广泛应用于各个领域。

随着微电子技术和计算机技术的飞速发展，示波器也从模拟示波器向数字示波器发展。

同模拟示波器相比，数字示波器具有很多优点，并开始逐步取代模拟示波器成为市场上的主流。

本文主要完成了简易数字示波器的设计, 通过DSP编程并结合TI公司的数字信号处理器TMS320C5402、A/D转换模块、LCD等配合外围电路进行设计。

With the continuous development of electronic testing technology, testing technology is moving in the direction of automation, intelligent development, digital law. Among them, oscilloscope is one of the most commonly used instruments in electronic measurement, which is widely used in various fields. With the rapid development of microelectronics technology and computer technology, oscilloscopes from analog oscilloscope to digital oscilloscope development. Compared with analog oscilloscopes, digital oscilloscope has many advantages, and began to gradually replace the analog oscilloscope to become the mainstream on the market.This paper mainly completes the design of the simple digital oscilloscope, and designs it by DSP programming combined with thedigital signal processor TMS320C5402, A / D conversion module, LCD and so on with the external circuit of TI Company.关键字：DSP TMS320C5402数字示波器频率DSP TMS320C5402 Oscilloscope frequency一、DSP的发展历史及现状数字信号处理(Digital Signal Processing，简称DSP)是一门涉及许多学科而又广泛应用于许多领域的新兴学科，数字信号处理是一种通过使用数学技巧执行转换或提取信息，来处理现实信号的方法，这些信号由数字序列表示。

（2）窗口框架类
从CMainWnd派生提供了一个SDI窗口的所有功能，如显示一个标题、一个菜单栏、一个工具栏等。所有SDI应用程序窗口框架类名都是CMainFrame，但是性质是有区别的。
（3）文档类
从CDocument类派生出来，是应用程序进行数据定义和初始化的地方。文档类的数据成员只有被说明成公有成员才能被视图类中的成员函数访问，其重要成员函数是OnNewDocument()，是进行数据成员初始化的地方。程序开始时会自动调用该函数。
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。
SDI具有文档/视图结构的应用程序框架，该框架包括应用程序类、窗口框架类、文档类和视图类，编程的任务是在文档类和视图类中添加适当的代码。其中文档类中一个重要的成员函数是OnNewDocument()，用户在此添加代码完成对数据的初始化；而视图类中最重要的成员函数是OnDraw()，通过在该函数中添加代码实现窗口内容的输出。
（1）基于对话框的应用程序：这类程序适合于文档较少而交互操作较多的应用场合，如Windows自带的计算器程序。
（2）单文档界面（SDI）应用程序：这类程序一次只能打开一个文档，如Windows自带的Notepad程序。
（3）多文档界面（MDI）应用程序：这类程序可以同时打开多个文档并进行处理，处理的过程中很容易地进行切换。
需要强调的是OnDraw函数有两种调方法，即自动调用和手工调用。当窗口发生变化视图需要重新绘制时，应用程序会自动调用该函数；当程序中的数据改变了需要重新显示时，可以通过调用Invalidate和InvalidateRect函数，引发对Ondraw函数的间接调用。比如：

.copy/.include
.def
.global
.ref
将TMS320各寄存器名定义为全局 符号，这样就可以直接引用寄存器 （符号）
.set伪指令附一常数值给某个符号， Shift .set 5
也可以将符号常数赋给寄存器
ld #shift,A
AuxR1 .set AR1
MVMM AuxR1,sp
从其他文件读取源代码语句。
"cosine",512 "fft_data",1024
d_input: .usect
"d_input", 1024
fft_out: .usect
"fft_out", 512
STACK
.usect
"STACK",10
.bss
d_twid_idx,1
.bss
d_data_idx,1
.bss
d_grps_cnt,1
第一列开始 每区必须用一个或多个空格分开Tab字符键与空
格等效 程序中可以有注释,注释开始在第一列时,前面需标
上星号或分号(*或;),但在其他列开始的注释前面 只能标上分号
5
标号区 标号分大小写，且第一字符不能是数字，后面可以带
冒号（：），但冒号并不处理为标号名的一部分。标号实 际代表了该代码行在程序或数据段中的地址
.bss : > SPRAM
PAGE 1
sine : align(1024){ } > DARAM PAGE 1
15
.text 将代码或数据放入.text段中
.data 将数据放入.data段中
.sect 将代码或数据放入指定的段中。

灵活的编译链接器，Visual DSP++的编译链接器支持对整个项目或项 目中的某个设计文件进行编译链接。Visual DSP++允许只编译链接某 些指定文件或只对修改过的文件进行编译链接。编译链接过程中的信 息会在信息窗口中显示，用户可以通过双击出错信息来定位出错位置。 高效的代码生成工具，Visual DSP++代码生成工具充分利用了DSP结 构的所有优点，包括多处理器和共享存储器等，能够利用大量现成的 数学、数字信号处理和C/C++运算库。可以对整个项目和单个文件分 调试和发布两种模式进行编译、链接。 多种编程语言支持，Visual DSP++的C/C++编译器和汇编器能够对程 序进行代码长度和运行速度上的优化，支持C/C++ 和汇编语言混合编 程，汇编语言的指令与代数表达式类似，易学易用。

当没有硬件平台或没有外信号源时，VisualDSP++ IDDE提供了3个命令 来模仿硬件环境：Interrupts、Streams、Simulator。 寄存器窗口操作可以以多种数据格式察看和修改寄存器内容，寄存器的 数据格式包括：十六进制、八进制、二进制、符号或无符号整数、字符、 小数等。 存储器窗口不但像寄存器窗口那样提供数据格式和编辑操作，还提供 Search、Fill、Dump、Plot等功能。 专家链接器以图形窗口的形式来编辑LDF文件，主要的功能是进行存储 器划分、完成逻辑段名与物理存储器段的映射。

Visualdsp下软件调试介绍
选择Visual
DSP++调试软件包(session) Visual DSP++ IDDE中，调试工具包有模拟器（simulator）、评 估器(evaluation KIT)及仿真器(emulator)等三种软件包。在不同的 开发阶段须使用相应的软件包。

周期内完成。

・快速的指令周期目前,C6000系列、C5000系列的最高工作主频已经达到600MHz,指令周期降到了1.67ns,随着微电子技术的不断发展,工作频率还将进一步提高,指令周期进一步缩短。

・特殊的DSP指令DSP芯片有专门为数字信号处理而设计的指令系统。

此外,DSP还具有良好的多机并行运行特性、内部RAM等不同于普通单片机的特点,正是由于这些特征,使得DSP芯片非常适合于实时的数字信号处理。

3.2.2DSP的硬件设计流程第一步:设汁硬件实现方案,根据性能指标、成本、工期等,确定最优的硬件实现方案。

控制、通信、人机接口、总线等基本部件,他们大致的确定原则如下:根据采样频率、精度、是否要求片上自带采保、多路器、基准电源等来确定A/D型号:内存(EPROM,SDRAM,SBSRAM等的选择主要考虑工作频率、内存容量位长、接口方式、工作电压等。

第三步:进行原理图的设计,原理图的设计是关键的一步,在原理图的设计时必须清楚的了解器件的使用和系统的开发,对于~些关键的环节有必要做一定的仿真。

原理图设计的成功与否,是DSP系统能否正常工作的最重要的~个因素。

第四步:PCB图的设计,PCB即印刷电路板,PCB的设计要求设计人员清楚布线工艺和系统原理图。

第五步:硬件调试。

3.2.3DSP系统软件编程的步骤(1、用汇编语言、c语言或汇编语言和c语言的混合编程来编写程序,然后把它们分别转化成TMS320的汇编语言并送到汇编语言编译器进行编译,生成目标文件。

(2、将目标文件送入链接器进行链接,得到可执行文件。

(3、将可执行文件调入到调试器进行调试,检查运行结果是否正确,如果正确进入第四步,如果不正确则返回第一步。

(4、进行代码转换,将代码写入EEPROM,并脱离仿真环境运行程序,检查结果是否正确。

(5、软件测试,如果测试结果合格,则软件调试完毕,如果不合格,返回第一步。

在完成系统的软硬件设计之后,将进行系统集成。

定性和可靠性
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
4
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

常州信息职业技术学院学生毕业设计（论文）报告系别：电子与电气工程学院专业：微电子技术班号：微071学生姓名：俞斌学生学号：0706033136设计（论文）题目：数字示波器指导教师：刘明建设计地点：常州信息职业技术学院起迄日期：2009.8.1~2009.8.22毕业设计（论文）任务书专业微电子班级微071姓名俞斌一、课题名称：数字示波器二、主要技术指标：1：带宽:1GHZ2：抽样率:5GS3：记录长度:15KPts4：垂直分辨率8bit5：垂直精度±105%6：带限20250MHZ三、工作内容和要求：本设计的设计方案大致可分为几个步骤：首先我们要先了解数字示波器是什么东西其次就是我们要了解数字示波器的一些数据和作用还有特点。

然后我们才能来设计数字示波器的方案，大致列出数字示波器的的内容和所要设计的内容，搜索资料更多的了解数字示波器会对写设计有帮助，根据列表一步步完成设计。

要求：认真有耐性，要对每一个设计方案的步骤要熟悉，条理要分明清晰。

要进行多次修改争取做到最完善。

\四、主要参考文献[1] 全国大学生电子设计竞赛组委会.全国大学生电子设计竞赛获奖作品选编[M].北京：北京理工大学出版社.2007.[2] 黄智伟.全国大学生电子设计竞赛电路设计[M].北京：北京航空航天大学出版社 2006.[3] 雷志勇.江建尧.数字存贮示波器的随机采样原理.学生（签名）俞斌2009年6 月26 日指导教师（签名）刘明建2009年6 月26 日教研室主任（签名）2009年6 月27 日系主任（签名）2009年6 月28 日毕业设计（论文）开题报告目录【摘要】【关键词】第一章方案比较与选择1．1：核心处理器选择……………………………………………………………1．2：前级信号调理方案设计………………………………………………………………第二章理论分析与参数计算2. 1 等效采样分析 (12)2. 2垂直灵敏度 (13)第三章电路分析与设计3. 1输入通道调理电路 (21)3. 2采样保持电路 (21)第四章系统程序设计4. 1扫描速度测试 (24)4. 2 采样速率与扫描速度的关系 (27)第五章结束语 (34)第六章答谢词………………………………………………………………参考文献 (36)数字示波器的工作原理摘要：摘要本数字示波器以单片机和FPGA为核心，对采样方式的选择和等效采样技术的实现进行了重点设计，使作品不仅具有实时采样方式，而且采用随机等效采样技术实现了利用实时采样速率为1MHz的ADC进行最大200MHz的等效采样。

基于DSP和FPGA的数字示波器设计初华;万强;曹海源;张广远;黎伟【摘要】为了测量激光发生器电源模块的重要参数,提出了一种基于DSP和FPGA 的数字示波器.分别分析了实时采样和等效采样的基本原理、基于DESO滤波器的滤波原理及其数学表达式;在此基础上,给出了幅度类参数和周期类参数的计算方法,并对各类指标进行了详细计算.整个数字示波器嵌入在激光发生器整体系统中,工程应用性强、集成度高.测试结果表明,数字示波器运行稳定可靠,能够满足设计要求,具有很高的应用价值.%For measuring the important parameters of the power supply module of laser generator, the digital oscilloscope based on DSP and FPGA is proposed. The basic principles of real time sampling and equivalent sampling, as well as the principle and mathematic expression of filtering using DESO filter are analyzed respectively. On the basis, the calculation methods for amplitude class parameters and cycle class parameters are proposed, and various types of indexes are computed in detail. The entire digital oscilloscope is embedded in the laser generator system in highly integrated, to obtain strong engineering applicable conditions. The test results show that the digital oscilloscope runs stably and reliably, the design requirements are satisfied.【期刊名称】《自动化仪表》【年(卷),期】2013(034)003【总页数】4页(P79-82)【关键词】DSP;FPGA;数字示波器;等效采样;串口通信;A/D采样【作者】初华;万强;曹海源;张广远;黎伟【作者单位】武汉军械士官学校光电技术研究所,湖北武汉430075【正文语种】中文【中图分类】TP274+.20 引言在仪器与测量领域中，示波器的应用相当广泛［1］。

参数1 参数1 在A中
© Software College , East China Institute of Technology , 2009 HJF
混合编程函数调用规则(续)
汇编器对被调用函数局部帧的分配
局部帧包括局部变量块和局部参数块两部分，其中局部参数块是 局部帧中用来传递参数到其他函数的部分。如果被调用函数没有 局部变量并且不再调用其他函数或需要调用的函数没有参数，则 不分配局部帧。 对于混合编程而言，若被调用函数是手工编写的汇编程序，则局 部帧由编程者自己完成分配，也不需要在堆栈中进行，而编译器 分配局部帧。 结果返回 函数调用结束后，将返回值置于累加器A中。整数和指针在累加 器A的低16位中返回， 浮点数和长整型数在累加器A 的32位中返 回。
© Software College , East China Institute of Technology , 2009 HJF
混合编程函数调用规则(续)
参数传递规则
函数调用前
低
将参数置于参数 表中， 表中，调用函数
被调用者分配局 部帧和参数表
SP SP SP 调用者的 调用者的 参数块 调用者的 调用者的 局部变量 高 (a) (b) (c) 返回地址 参数2 参数2 …… 参数n 参数n 调用者的 调用者的 局部变量 参数1 参数1 在A中 参数数据 局部数据 返回地址 参数2 参数2 …… 参数n 参数n 调用者的 调用者的 局部变量 被调用的
© Software College , East China Institute of Technology , 2009 HJF
混合编程
变量和函数命名规则（续）
在C和汇编混合编程的时候，存在C语言和汇编语言的变量以及 函数的接口问题。 在C程序中定义的变量，编译为.asm文件后，都被归到.bss区， 变量名前面都带一个下划线。在C程序中定义的函数，编译后 在函数名前也带了一个下划线。例如： extern int num变成 extern float nums[5]变成 extern void func ( )变成 .bss _num, 1 .bss _nums, 5 _func

绝对列表器（absolute lister）它输入目标文件，输出.abs文件，通过汇编.abs文件可产生含有绝对地址的列表文件。如果没有绝对列表器，这些操作将需要冗长乏味的手工操作才能完成。
图1-3典型的软件开发流程图
1.2.3硬件仿真和实时数据交换
TI DSPs提供在片仿真支持，它使得CCS能够控制程序的执行，实时监视程序运行。增强型JTAG连接提供了对在片仿真的支持，它是一种可与任意DSP系统相连的低侵扰式的连接。仿真接口提供主机一侧的JTAG连接，如TI XSD510。为方便起见，评估板提供在板JTAG仿真接口。
图2-2装载程序
图2-3反汇编（Disassembly）窗口
现在可以开始运行我们的程序：在主菜单中单击“Debug”,选择“Go Main”，让程序从主函数开始执行。程序会停在main()处，并会有一个黄色的箭头标记当前要执行的C语言代码。如果希望同时看到C语言代码和对应编译生成的汇编代码，在主菜单中单击“View”，选择“Mixed Source/ASM”，此时会有一个绿色的箭头量标记当前要执行的汇编代码，如图2-4所示。
此时，在浅灰色显示的汇编指令上单击鼠标，然后按F1键，CCS会对该汇编指令进行搜索并弹出帮助窗进行解释。可以利用该功能来了解不熟悉的汇编指令。
在主菜单中单击“Debug”，选择“Run”，或单击工具条图标(Run)，让程序全速执行。在主菜单中单击“Debug”，选择“Halt”，或单击工具条(Halt)，让程序退出运行。
工程窗口用来组织用户的若干程序构成一个项目，用户可以从工程列表中选中需要编译和调试的特定程序。在源程序编译／调试窗口中用户既可以编译程序又可以设置断点、探针，调试程序。反汇编窗口可以帮助用户查看机器指令，查找错误。内存和寄存器显示窗口可以查看、编辑内存单元和寄存器。图形显示窗口可以根据用户需要直接或经过处理后显示数据。用户可以通过主菜单Windows条目来管理窗口。

With the development and innovation of technology and components, digital storage oscilloscope is developing to broadband, modular, multi-function and network.. Digital storage oscilloscope can achieve high bandwidth and strong analytical skills. High end digital storage oscilloscope real-time bandwidth has been reached 20GHz, can be widely used in various Gigabit Ethernet, optical communications and other test areas. And the low-end digital storage oscilloscope has been widely used in various fields of universal testing, can also be widely used in Colleges and universities and vocational colleges teaching.彈贸摄尔霁毙攬砖卤庑。
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。

基于DSP的虚拟示波器设计.docx本文档旨在介绍基于DSP的虚拟示波器设计的主要内容和目的。

简要介绍数字信号处理（DSP）技术的基本原理和应用。

数字信号处理（DSP）技术是一种处理离散（数字）信号的技术。

它基于数学算法和专用硬件（数字信号处理器）的结合，可以对信号进行采样、滤波、变换和重构等操作，以实现信号的处理、分析和合成。

DSP技术在各个领域有广泛的应用。

在通信领域，DSP被用于调制解调、信号编解码、误码纠正等。

在音频和视频处理领域，DSP技术可以实现音频/视频信号的压缩、解压、均衡和增强等功能。

此外，在雷达、生物医学信号处理、图像处理等领域，DSP也起到了重要作用。

通过使用数字信号处理技术，可以实现高精度、高速度、低成本和灵活性等优势。

在虚拟示波器的设计中，DSP技术可以用于信号的采集、滤波、显示和分析等功能。

通过数字化的方式，可以使示波器的功能更加强大，同时还可以实现数据的存储和后续处理。

综上所述，DSP技术作为数字信号处理的重要分支，在虚拟示波器设计中发挥着重要作用。

深入理解DSP技术的基本原理和应用，可以为设计出高效、可靠的虚拟示波器提供指导。

虚拟示波器是一种通过数字信号处理技术模拟传统示波器功能的设备。

它的工作原理主要涉及三个方面：采样、数字信号处理和波形显示。

采样虚拟示波器的第一步是对待测信号进行采样。

采样是指将连续信号转换为离散的数据点。

通过将信号在时间上进行离散化，可以使得信号能够在计算机中进行处理和存储。

虚拟示波器通常使用模数转换器（ADC）来进行采样。

ADC 将连续的模拟信号转换为离散的数字信号，其采样频率决定了示波器对信号的分辨能力。

数字信号处理采样后的信号被输入到数字信号处理器（DSP）中进行处理。

DSP是虚拟示波器的核心组件，它可以对信号进行滤波、增益、频谱分析等操作。

在数字信号处理过程中，虚拟示波器还可以对信号进行数学运算，例如加法、减法和乘法。

这些运算使得用户能够对信号进行更多的处理和分析。

DSP系统设计开发流程在设计需求规范，确定设计目标时，其实要解决二个方面的问题：即信号处理方面和非信号处理的问题。

信号处理的问题包括：输入、输出结果特性的分析，DSP算法的确定，以及按要求对确定的性能指标在通用机上用高级语言编程仿真。

非信号处理问题包括：应用环境、设备的可靠性指标，设备的可维护性，功耗、体积重量、成本、性能价格比等项目。

算法研究与仿真这是DSP应用实际系统设计中重要的一步。

系统性能指标能否实现，以何种算法和结构应对需求，都是在这一步考虑的。

这种仿真是在通用机上用高级语言编程实现的，编程时最好能仿DSP处理器形式运行，以达到更好的真实性。

DSP芯片选择中通常有下列几条应注意的：（1）精度：表数格式（定点或浮点），通常可以用定点器件解决的问题，尽量用定点器件，因为它经济、速度快、成本低，功耗小。

但是在编程时要关注信号的动态范围，在代码中增加限制信号动态范围的定标运算。

（2）字长的选择：一般浮点DSP芯片都用32位的数据字，大多数定点DSP芯片是16位数据字。

而MOTOROLA公司定点芯片用24位数据字，以便在定点和浮点精度之间取得折中。

字长大小是影响成本的重要因素，它影响芯片的大小、引脚数以及存储器的大小，设计时在满足性能指标的条件下，尽可能选用最小的数据字。

（3）存储器安排：包括存储器的大小，片内存储器的数量，总线寻址空间等。

片内存储器的大小决定了芯片运行速度和成本，例如TI公司同一系列的DSP芯片，不同种类芯片存储器的配置等硬件资源各不相同。

（4）开发工具：在DSP系统设计中，开发工具是必不可少的，一个复杂的DSP系统，必须有功能强大的开发工具支持。

开发工具包括软件和硬件两部分。

软件开发工具主要包括：C编译器、汇编器、链接器、程序库、软件仿真器等，在确定DSP算法后，编写的程序代码通过软件仿真器进行仿真运行，来确定必要的性能指标。

硬件开发工具包括在线硬件仿真器和系统开发板。

在线硬件仿真器通常是JTAG周边扫描接口板，可以对设计的硬件进行在线调试；在硬件系统完成之前，不同功能的开发板上实时运行设计的DSP软件，可以提高开发效率。

数字示波器的设计与实现作者：何佳林郑琳来源：《卫星电视与宽带多媒体》2020年第06期【摘要】本文提出了一种简易数字示波器的设计方案。

其设计方案基于STM32103C8T6单片机，实现数字示波器基本功能。

系统将传感器输出的4～20mA的标准信号通过以A/D转换电路调理后，经由单片机进行数据处理，最后由LCD显示波形相关值。

与传统的模拟示波器相比有许多优点，易操作、体积小、精度高、可永久存储波形数据、反复重现波形数据等。

特别适合电子制作群体，故其使用面更加广。

【关键词】波形检测;上位机开发;A/D转换;1. 系统方案设计数字示波器由7部分组成：单片机部分;信号调理电路A/D转换部分;人机界面和交互式界面部分。

系统组成框图如图1.1所示。

2. 硬件设计2.1 单片机系统电路设计本设计采用STM32103C8T6作为主控芯片，通过液晶屏幕显示数据。

整个系统的硬件设计大致可以分为四个模块，分别是：电源电路、串口模块、单片机最小系统（晶振电路和复位电路）、波形检测电路。

电源电路负责为单片机、复位电路、串口模块和波形检测电路供电，从而使单片机波形检测电路和串口模块正常运行，绿色指示灯也因此点亮，表示当前供电正常。

整个系统的智能控制部分是单片机最小系统，该系统也是整个系统的核心部分。

2.2显示电路设计JLX2.4TFT液晶模块也叫JLX2.4TFT字符型液晶其是一种专门用来显示字母、数字以及符号等的点阵型液晶集成模块，该模块有很多个5x7或者5x11等的点阵字符位构成，每个点阵字符位都能够显示一个字符的功能。

每个显示的位之间有一个点距将其隔开，每一行显示的字符之间也有间隔，起到了字符间距和行间距等的的作用，但是其不能显示图形（用自定义CGRAM，显示效果也不好）JLX2.4TFT液晶显示的内容可以显示多行，每行有128X64个字符液晶模块（可以显示字符和数字数据）目前市面上字符液晶模块大多是基于HD44780液晶芯片控制的，控制原理是差不多相同的，因此以HD44780为基础写的控制程序可以很方便地应用于市面上绝大部分的字符型。

界面的实现 Ｉ 重点分析７用户图形界面 （ Ｕ 的设计思路 Ｉ ＧＯ 并
简单介绍 ７软件设计结构和流程
的 ，但是对于仪 器的使用者 来说 ，已经
是 足够的方便—— 因为这毕竟是 仪器的 用 户图形界面 ， 而不是 掌上电 脑Ｐ ＤＡ的
随 着嵌入式 系统 应用领域 的不 断扩 （ Ｇ Ｕ １）都 是 在 操 作 系 统 （ Ｏ ｓ 、 用 户 图形界 面 。 如
件设计流舞 设计 出一 个好的 ． ｌ
维普资讯
面 （ ＧＵＩ 。 ）
数据 结构 。
据 结 构 就 成 为 实 现 用 户 图 形 界 面
６ Ｉ Ｕ 的操作平 台的支持
根据实现 的不同功能划分 出如 下的 （ ＵＩ 的关键 了。 响应外界用 户的输 Ｇ ） 要 。
Ｄ Ｐ技术， Ｓ 开发小型系统。这种系统精 简，对硬件要求低，但功能相对单一。
本 文这 款 数 字 示 波 器是 普 源 精 电
（ ＧＯＬ ＲＩ ）公司推 出的 ＤＳ ０ ０ １ ０ 系列 ，其
下面简要的介绍图 １ 中主要的几个
组 成部分 。
Ｇ Ｉ Ｕ 图形标准库
要在 用户 图形 界 面上显示 各种 的 图
仅仅有了绘制图形的图形标准库， 界面种类 ：
要实现 用 户图形界 面 ，还 是远 远不 够 。
入 ，我们需 要制 定一套 机制运 行法 则 ，
Ａ．背景网格显示界 面 ；Ｂ． 波形 显 而 这 套 机 制 运 行 法 则 就 是 状 态 机
菜 （ｙ ｔｍ ｔ ｔｓ ｍａ ｈ ｎ ） ｓ ｓｅ ｓａｕ ｃ ｉ ｅ ，也是用 户 图形库是单一 画面不可缺少 的 ，但是 要 示界面 ；Ｃ．帮 助文档浏览界面 ，Ｄ． 形 成有 机的 、可操 作的 用户 图形界 面 ， 单显示界面； ．文件管理浏览器界面； Ｅ

第一章文献综述1.1测量仪器的发展现状随着微电子学和计算机技术的发展，测控仪器行业也同样经历着一场翻天覆地的变革。

现代测试系统越来越复杂，需要测试的数据量也越来越大，对测试的速度、精度、实时性、数据可信度、完整性以及测试系统的可靠性、智能化、开放性等要求也越来越高。

一方面，传统的测控仪器越来越满足不了测控技术的发展需求，其主要表现在:现代测控技术要求仪器不仅仅能单独测量数据，更希望仪器之间能够互相通信，实现信息共享，从而完成对被测系统的综合分析、评估、得出准确判断。

传统仪器缺乏相应的计算机接口，因而配合数据采集与数据处理就十分困难;在传统测量控制方式中，对每一个测量控制点必须配备一套相应的组合仪表，即采用组合仪表实物，每个单兀自成一体，连接线路复杂，故障较多。

对十复杂的被测系统，为了正确使用各个厂家的不同测试设备，用户需要的知识很多，仪器使用频率和利用率低，而且硬件存在冗余。

采用智能测量方式，虽然它所采用的智能化仪表是应用集成电路设计的，能减小体积及接线，并能降低故障率，但仍不能完全摆脱一对一的控制方式。

另一方面，计算机技术的进步为新型测控仪器的产生提供了技术基础，主要表现在:微处理器(MCU)和数字信号处理(DSP)技术大大改变了传统电子行业的设计思想和观念，原来许多由硬件完成的功能可以依靠软件来实现;面向对象技术和可视化程序设计语言为开发使用更方便、功能更强的应用软件提供了方便。

网络技术的发展为数据的存储和远距离传输提供了条件，使得远程采集信息和移动操作成为现实。

鉴十以上两个方面的原因，基十计算机的测试仪器逐渐成为现实。

随着电子技术、计算机技术、软件技术、网络技术的高度发展及其在仪器技术和测量技术上的应用，仪表结构己经冲破传统仪器的概念，在功能和作用上已经发生了质的变化，产生了许多新的测试仪器、测试理论、测试方法、测试领域。

在这种背景下，“虚拟仪器”就应运Ifu生了。

虚拟仪器的核心思想是利用计算机的强大资源使本来需要硬件实现的技术软件化，以便最大程度地降低系统的成本，增强系统的灵活性。

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。