简易数字示波器设计报告

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。

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。

示波器的使用实验报告数据处理示波器的使用实验报告数据处理引言：示波器是一种用于测量和显示电信号波形的仪器。

在电子实验中，示波器是一种非常重要的工具，可以帮助我们观察和分析电路中的信号波形。

本文将介绍示波器的使用实验报告数据处理过程，并探讨如何利用示波器数据进行信号分析。

一、实验目的本实验的目的是通过使用示波器，观察和分析不同电路中的信号波形，并对实验数据进行处理和分析，以达到以下几个目标：1. 理解示波器的基本原理和使用方法；2. 掌握示波器的各项参数设置；3. 学会对示波器数据进行处理和分析。

二、实验步骤1. 连接电路并打开示波器：首先，根据实验要求连接电路，并将示波器与电路正确连接。

然后，打开示波器，并调整示波器参数，以确保正确的信号显示。

2. 调整示波器参数：示波器的参数设置对于正确观察和分析信号波形至关重要。

常见的示波器参数包括时间基准、触发电平、垂直灵敏度等。

根据实验需要，逐步调整这些参数，以获得清晰、稳定的信号波形。

3. 观察信号波形：在示波器正确设置后，我们可以通过示波器屏幕观察到电路中的信号波形。

通过调整示波器参数，我们可以观察到不同频率、幅度和相位的信号波形。

4. 记录示波器数据：在观察信号波形的同时，我们需要记录示波器的数据。

示波器通常提供数据输出功能，可以将信号波形数据导出到计算机或其他设备。

通过记录示波器数据，我们可以进行后续的数据处理和分析。

三、示波器数据处理1. 数据导出：将示波器中的数据导出到计算机或其他设备。

可以使用示波器自带的数据导出功能，或者通过示波器与计算机的连接进行数据传输。

2. 数据处理软件：使用适当的数据处理软件，如MATLAB、Python等，对示波器数据进行处理。

根据实验需要，可以进行数据滤波、频谱分析、时域分析等操作。

3. 数据滤波：示波器采集到的数据可能包含噪声或其他干扰信号。

通过应用数字滤波算法，可以去除这些噪声，得到干净的信号波形。

4. 频谱分析：频谱分析是对信号波形的频率特性进行分析。

简易数字存储示波器设计报告摘要本设计分为四个模块,分别是:信号前向调整模块，数据采集模块，数据输出模块和控制模块。

信号前向调整模块采用高速低噪音模拟开关(MAX4545）和宽带运算放大器（MAX817)构成可编程运算放大器，对幅度不等的输入信号分别进行不同等级的放大处理.数据采集模块采用可编程器件（EPM7128SLC84—15）控制高速Ａ／Ｄ（TLC5510)对不同频率的输入信号分别以相应的采样速度予以采样，并将采样数据存在双口ＲＡＭ（IDT7132）中.数据输出模块采用另一片可编程器件（EPM7128SLC84—15）控制两片Ｄ／Ａ（DAC0800）分别输出采样信号和锯齿波，在示波器上以Ｘ－Ｙ的方式显示波形.控制模块以AT89C52单片机为控制核心，协调两片可编程器件的工作,并完成其它的测量,计算及控制功能.一．总体方案设计与论证:方案一：数字示波器采用数字电路，将输入信号先经过Ａ／Ｄ变换器，把模拟波形变换成数字信息,暂存于存储器中。

显示时通过Ｄ／Ａ变换器将存储器中的数字信息变换成模拟波形显示在模拟示波器的示波管上。

对于存储器的地址计数及数据存取可通过数字电路对时钟脉冲计数产生地址，并选通存储器来实现；对输入信号何时触发采集可通过模拟比较器及其它简单的模拟电路实现。

但是，这种方法的硬件电路过于复杂,调试起来也不方便，不利于系统的其它功能扩展，因而不可采取。

方案二：采用AT89C52单片机。

单片机软件编程灵活，自由度大。

可通过软件编程实现对模拟信号的采集,存储数据的输出以及各种测量，逻辑控制等功能。

但是，系统要求的频带上限为５０ＫＨＺ，根据采样定理，采样速度的下限为１００ＫＨＺ，需要用高速Ａ／Ｄ进行采样.假设单片机系统用12M的晶体振荡器作为系统时钟，那麽一条指令就需要1us或2us,根本无法控制Ａ／Ｄ高速工作.因此，单纯用软件是不可能实现该系统的。

方案三：采用AT89C52单片机作为控制核心，采用可编程器件(ALTERA公司的EPM7128SLC84—15）来实现对数字系统的控制。

目录1. 引言 (1)2. 窗函数法 (1)2.1 窗函数法的设计原理 (1)2.2 截断效应 (2)2.3典型窗函数的介绍 (2)2.4 用窗函数法设计FIR数字滤波器的步骤 (5)3. 频率采样法 (5)3.1 频率采样法设计FIR滤波器的基本思想 (5)3.2 频率采样法的误差分析 (6)3.3 用频率采样法设计FIR滤波器的步骤 (6)4. 等波纹最佳逼近法 (7)5. 实例设计及仿真 (7)5.1 函数介绍 (7)5.2 程序及仿真 (8)6. 总结 (13)参考文献 (14)致谢......................................................................................... 错误！未定义书签。

1. 引言数字滤波器可以过滤时间离散信号，通过对抽样数据进行数值处理来达到频域滤波的目的，目前已经广泛应用在高保真的信号处理，如数字音频、图像处理、数据传输、生物医学等领域。

由于计算机技术和大规模集成电路的发展，数字滤波器已可用计算机软件实现。

借助MATLAB 强大的数据处理能力，灵活使用模块集和工具箱，可以按照需求编写程序来实现多种滤波器设计。

伴随MATLAB 的不断发展以及工具箱的不断开发，工作平台的改善，使用MATLAB 的编程工作量会大大减少。

MATLAB 提供了完整的联机查询、帮助系统，提供了比较完备的调试系统，程序不必经过编译就可以直接运行，而且能够及时地报告出现的错误及进行出错原因分析[1]。

而这也使得基于MATLAB 的设计变得方便易于使用。

FIR （Finite Impulse Response ）数字滤波器由于设计灵活，滤波效果好以及过渡带宽易控制，因此在数字信号处理领域得到了广泛的应用。

FIR 数字滤波器的典型设计方法包括窗函数法、频率采样法、等波纹最佳逼近法、最小二乘约束设计法、非线性相位滤波器设计法和升余弦设计法等。

示波器的使用【实验简介】示波器是用来显示被观测信号的波形的电子测量仪器，与其他测量仪器相比，示波器具有以下优点：能够显示出被测信号的波形；对被测系统的影响小；具有较高的灵敏度；动态范围大，过载能力强；容易组成综合测试仪器，从而扩大使用范围；可以描绘出任何两个周期量的函数关系曲线。

从而把原来非常抽象的、看不见的电变化过程转换成在屏幕上看得见的真实图像。

在电子测量与测试仪器中，示波器的使用范围非常广泛，它可以表征的所有参数，如电压、电流、时间、频率和相位差等。

若配以适当的传感器，还可以对温度、压力、密度、距离、声、光、冲击等非电量进行测量。

正确使用示波器是进行电子测量的前提。

第一台示波器由一只示波管，一个电源和一个简单的扫描电路组成。

发展到今天已经由通用示波器到取样示波器、记忆示波器、数字示波器、逻辑示波器、智能化示波器等近十大系列，示波器广泛应用在工业、科研、国防等很多领域中。

Karl Ferdinand Braun 生平简介1909年的诺贝尔物理奖得主Karl Ferdinand Braun 于1897年发明世界上第一台阴极射线管示波器，至今许多德国人仍称CRT 为布朗管(Braun Tube)。

【实验目的】 1、 了解示波器的结构和工作原理，熟悉示波器和信号发生器的基本使用方法。

2、 学习用示波器观察电信号的波形和测量电压、周期及频率值。

3、 通过观察李沙如图形，学会一种测量正弦波信号频率的方法。

【实验仪器】VD4322B 型双踪示波器、EM1643型信号发生器、连接线及小喇叭等图8-2 VD4322型双踪示波器板面图 1、电源开关 2、电源指示灯3、聚焦旋钮4、亮度调节旋钮5、Y1(X)信号输入口6、Y2信号输入口7、8、入耦合开关（AC-GND-DC ）9、10、垂直偏转因数选择开关（V/格）11、1Y 位移旋钮12、2Y 位移旋钮13、工作方式选择开关（1Y 、2Y 、交替、断续）14、扫描速度（时间/格）选择开关15、扫描微调控制旋钮16、水平位移旋钮17、电平调节旋钮【实验原理】 一、示波器的结构及简单工作原理示波器一般由5个部分组成，如图8-3所示：（1）示波管；(2)信号放大器和衰减器（3）扫描发生器；（4）触发同步电路；（5）电源。

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。

数字存储示波器设计制作报告1．立项依据1.1.1课题研究的目的、意义：（1）课题研究的目的：①通过课题的研究进一步巩固所学的知识，同时学习课程以外的知识，培养综合应用知识的能力。

②锻炼动手能力与实际工作能力，将所学的理论与实践结合起来。

③培养团队精神，加强协作能力，增进同学间的友谊。

④尽力研究出预期成果，如有可能的话申报相关的知识产权，并使成果产业化。

（2）课题研究的意义：①研究过程本身可以使参与者得到极大的锻炼，为将来参加实际工作做好准备。

②研究的预期成果可以弥补现有示波器的不足，如能实现产业化，将在低档型方面有较大市场。

2．课题研究的主要内容及实施方案2.1.1课题研究的主要内容：本课题研究的主要内容是如何建立一套可存储虚拟示波器系统，其具体组成为：①硬件系统：硬件系统由计算机硬件系统和外部硬件系统组成。

这里主要研究外部硬件系统，其主要目标是实现数据采集、AD转换、数据缓冲及压缩、数据存储、向计算机系统传输。

②软件系统：软件系统的主要任务是通过计算机硬件系统读取由外部硬件设备传输来的数据，进行解压、变换、排除干扰信号、将波形显示在显示器上，并进行波形的存储、打印与分析。

在实现以上基本功能的前提下，还可以进行进一步的扩展国，如硬件系统性能的担高、成本的降低、体积重量的减小、接口的扩展；软件系统功能的完善、用户界面的改进、数据的格式化、网络化，最终目标是产业化。

2.1.2实施方案：本系统实施方案如下页图一所示：2.1.3工作条件：信号源、单片机编程器、普通数字示波器、带RS －232串口的计算机系统。

随着工作的进展对实验条件的要求可能会有所变化。

3．问题的分析与几种主要实施方案的讨论3.1.1问题的分析本课题的主要问题在于模拟信号向数字信号的转换。

为了测试高频模拟信号，必须采用高速的模数转换技术。

采样定理指出，要不失真地复现输入信号，采样频率必须大于等于输入信号频率上限的二倍，但在实际工作中，要得到较理想的输入信号的波形，在输入信号的每个周期必须采十个以上的数据点。

课程设计报告课程名称综合电子设计题目简易数字示波器指导教师起止日期系别自动化专业自动控制学生姓名班级/学号成绩摘要本系统由CPLD，单片机控制模块，键盘，LED，幅度控制模块，低通滤波模块组成，采用当前主流DDS 技术完成，能产生从1HZ-260KHZ 正弦波，方波，三角波以及这三种同频率波的线性组合，失真度限制在6%之内。

一、功能介绍1. 具有产生正弦波、方波、三角波三种周期性波形的性能。

2. 用键盘输入编辑生成上述三种波形（同周期）的线性组合波形。

3. 输出波形频率范围为1Hz~200kHz（非正弦波频率按10 次谐波计算；重复频率可调，频率步进间隔1Hz。

）4. 输出波形幅度范围0～5V（峰-峰值），可按步进为0.1V（峰-峰值）。

5. 具有显示输出波形种类、重复频率（周期）和幅度的功能。

6. 增加稳幅输出功能，当负载变化时，输出电压幅度变化不大于±3％（负载变化范围：100Ω~∞）。

二、方案论证与比较常见信号源的制作方法有：方案一：采用锁相式频率合成。

将一个高稳定度和高精确度的标准频率经过加减乘除的运算产生同样稳定度的大量离散频率技术，它在一定程度上既要频率稳定精确，又要频率在很大范围内可变的矛盾。

但频率受VCO 可变频率范围的影响，高低频率比不可能做的很高，而且只能产生方波和正弦波。

方案二：采用模拟奋力元件或单片压控函数发生器MAX0832，可产生正弦波，方波，三角波，通过调整外部元件可改变输出频率，但采用模拟器件由于元件分散性太大，即使使用单片函数发生器，参数也与外部元件有关，外接的电阻电容对参数影响很大，不能实现波形运算输出等智能化的功能。

方案三：采用DDFS，即直接数字频率合成技术，以Nyquist 时域采样原理为基础，在时域中进行频率合成，它可以快速转换频率，频率，相位，幅度都可以实现程控，便于单片机控制，所以，本系统采用此方案。

三、系统设计系统总体设计方框图：系统设计方案：1、实现A/D芯片的模数转换功能，通过keil的watch窗口观察ADC0读取的数据的变化。

目录第一章技术指标1。

1整体功能要求1。

2系统结构要求1。

3电气指标1。

4扩展指标1.5设计条件第二章整体方案设计2.1 算法设计2。

2 整体方框图及原理第三章单元电路设计3。

1 时基电路设计3。

2闸门电路设计3.3控制电路设计3。

4 小数点显示电路设计3。

5整体电路图3。

6整机原件清单第四章测试与调整4。

1 时基电路的调测4.2 显示电路的调测4-3 计数电路的调测4.4 控制电路的调测4。

5 整体指标测试第五章设计小结5.1 设计任务完成情况5.2 问题及改进5。

3心得体会第一章技术指标1.整体功能要求频率计主要用于测量正弦波、矩形波、三角波和尖脉冲等周期信号的频率值.其扩展功能可以测量信号的周期和脉冲宽度。

2.系统结构要求数字频率计的整体结构要求如图所示。

图中被测信号为外部信号，送入测量电路进行处理、测量，档位转换用于选择测试的项目——-——-频率、周期或脉宽,若测量频率则进一步选择档位.数字频率计整体方案结构方框图3.电气指标3。

1被测信号波形：正弦波、三角波和矩形波。

3。

2 测量频率范围:分三档:1Hz～999Hz0。

01kHz~9.99kHz0.1kHz～99。

9kHz3.3 测量周期范围：1ms～1s.3。

4 测量脉宽范围：1ms～1s。

3.5测量精度：显示3位有效数字（要求分析1Hz、1kHz和999kHz的测量误差）。

3。

6当被测信号的频率超出测量范围时,报警.4。

扩展指标要求测量频率值时，1Hz~99.9kHz的精度均为+1。

5。

设计条件5。

1 电源条件:+5V.5。

2 可供选择的元器件范围如下表门电路、阻容件、发光二极管和转换开关等原件自定。

第二章 整体方案设计2。

1 算法设计频率是周期信号每秒钟内所含的周期数值。

可根据这一定义采用如图2-1所示的算法。

图2—2是根据算法构建的方框图。

被测信号图2-2 频率测量算法对应的方框图在测试电路中设置一个闸门产生电路，用于产生脉冲宽度为1s 的闸门信号.改闸门信号控制闸门电路的导通与开断.让被测信号送入闸门电路，当1s 闸门脉冲到来时闸门导通,被测信号通过闸门并到达后面的计数电路(计数电路用以计算被测输入信号的周期数），当1s 闸门结束时，闸门再次关闭，此时计数器记录的周期个数为1s 内被测信号的周期个数,即为被测信号的频率。

数字示波器毕业设计篇一：基于单片机的数字示波器设计摘要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，包括硬件设计和软件设计两大部分。

硬件设计上，信号波形采集采用的是12位逐次逼近型A/D转换器AD574A，转换时间为时间为25US，转换精度小于等于0.05%。

控制器选用AT89C52及AT89C51两个单片机，解决了一般示波器使用一片单片机，运行速度明显不足的问题。

波形显示部分采用液晶显示模块，具有简单易实现、显示效果好等优点。

频率显示部分采用的是6位数码管显示，简单易行。

Proteus仿真表明，该设计运算速度明显提高。

频率显示准确，可以实现快速读取。

该示波器可以实现对模拟带宽为0.1KHz～20KHz的模拟信号的波形好频率的实时显示。

关键词：单片机；实时采样；波形；频率AbstractAn oscilloscope is electronic measurementinstrument, the most commonly used widely applied in various fields. With microelectronics and computer technology rapid development from analogue oscilloscope, oscilloscope to digital oscilloscopes development. Compared with analogue oscilloscope,digital oscilloscopes start has many advantages, and gradually replacing analogue oscilloscope, become the mainstream in the market.This paper has completed the design of simple digital oscilloscopes, including hardware design and software design. The hardware design, the signal waveform sampling by 12 successive approximation of the A/D converter AD574A conversion time, for time is less than or equal to 25US conversion, precision 0.05%. Controller chooses AT89C52 and single-chip microcomputer, solve the two AT89C51 single-chip microcomputer, a commonly used oscilloscope shortage problem running speed. Waveform display part adopts LCD module is simple and easy to realize and shows good effect, etc. Frequency display part adopts is six digital display, simple tube.Proteus simulation shows that the design speedincreased significantly. Frequency display correctly, can achieve rapid read. This can make the oscilloscope bandwidth for 0.1~20KHz to simulate the analog signal waveform 20KHz frequency of good real-time display.Keywords:SCM ; Real-time sampling； waveform；frequency目录前言 ................................................ . (1)1 数字示波器 (3)1.1 数字示波器 (3)1.2 本设计所要实现的目标 (4)1.3 设计内容 (4)2 系统设计 ................................................ (5)3 数字示波器的硬件设计与实现 (6)3.1 频率测量及显示电路的硬件设计 (6)3.1.1 测频电路总体构成 (6)3.1.2 信号调理电路设计 (6)3.1.3 数码管显示模块 (9)3.1.4 数码管显示驱动模块 (10)3.2 幅度测量及显示模块的硬件设计 (11)3.2.1 显示电路总体结构 (20)3.2.2 单片机外围电路设计 (22)3.2.3 信号波形采集模块 (24)3.2.4 显示模块 (27)3.2.5 电源设计 (30)4 系统软件设计 (31)4.1 测频系统软件设计 (31)4.2 信号采集系统软件图 (33)4.3 波形显示系统软件设计 (34)5 调试及仿真 ................................................366 结论 ................................................ (38)致谢 ................................................ (39)参考文献 ................................................ . (40)附录一：系统总体接线图 (41)附录二：频率测量子系统流程图 (42)附录三：信号显示子系统流程图 (43)附录四：频率测量系统程序清单 (44)附录五：波形显示系统程序清单 (48)前言示波器是现代电子测量中最常用的仪器，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。

数字存储示波器设计制作报告孙吉吉孙士友周洪亮（控制科学系0004101）指导教师：蔡惟铮1．立项依据**课题研究的目的、意义：（1）课题研究的目的：①通过课题的研究进一步巩固所学的知识，同时学习课程以外的知识，培养综合应用知识的能力。

②锻炼动手能力与实际工作能力，将所学的理论与实践结合起来。

③培养团队精神，加强协作能力，增进同学间的友谊。

④尽力研究出预期成果，如有可能的话申报相关的知识产权，并使成果产业化。

（2）课题研究的意义：①研究过程本身可以使参与者得到极大的锻炼，为将来参加实际工作做好准备。

②研究的预期成果可以弥补现有示波器的不足，如能实现产业化，将在低档型方面有较大市场。

**现状分析：示波器在电子、电气、控制等领域应用十分广泛。

随着计算机技术的发展，数字示波器已经实现与计算机互联、共享数据，但市场现有的示波器也有诸多不足，如价格昂贵、体积重量偏大、携带不方便等，而齐全的功能在很多的场合并不一定能够得到充分的应用。

本课题所研究的可存储虚拟示波器定位为低档型，即在性能上只需满足大多场合的基本应用，努力实现小型化，价格尽可能低廉，这样在财力有限的小用户（电子爱好者、小型企业）中能够普及，在大用户的使用中发挥便携性强的优势，与高档示波器配合使用，互相取长补短。

2．课题研究的主要内容及实施方案**课题研究的主要内容：本课题研究的主要内容是如何建立一套可存储虚拟示波器系统，其具体组成为：①硬件系统：硬件系统由计算机硬件系统和外部硬件系统组成。

这里主要研究外部硬件系统，其主要目标是实现数据采集、AD 转换、数据缓冲及压缩、数据存储、向计算机系统传输。

② 软件系统：软件系统的主要任务是通过计算机硬件系统读取由外部硬件设备传输来的数据，进行解压、变换、排除干扰信号、将波形显示在显示器上，并进行波形的存储、打印与分析。

在实现以上基本功能的前提下，还可以进行进一步的扩展国，如硬件系统性能的担高、成本的降低、体积重量的减小、接口的扩展；软件系统功能的完善、用户界面的改进、数据的格式化、网络化，最终目标是产业化。

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。

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。

数字示波器实验报告数字示波器实验报告引言：数字示波器是一种用于测量和显示电信号波形的仪器。

它通过将电信号转换为数字信号，然后进行处理和显示，能够提供更加准确和清晰的波形图像。

本实验旨在通过使用数字示波器，探索其原理和应用，并对其性能进行评估。

一、实验背景和目的数字示波器是现代电子测量领域中不可或缺的仪器之一。

与传统的模拟示波器相比，数字示波器具有更高的精度、更大的带宽和更多的功能。

本实验的目的是通过实际操作数字示波器，了解其工作原理、功能和应用范围。

二、实验步骤和方法1. 连接电路：将信号源与数字示波器相连，确保电路连接正确并稳定。

2. 设置示波器参数：根据实验要求，设置示波器的触发模式、时间基准、电压范围等参数。

3. 测量信号波形：通过示波器的屏幕，观察并记录待测信号的波形特征，如振幅、频率、周期等。

4. 分析波形：根据测量结果，对信号波形进行分析和判断，如是否存在幅值失真、频率偏移等现象。

5. 记录实验数据：将实验过程中的关键数据和观察结果进行记录，以备后续分析和对比。

三、实验结果和讨论在实验过程中，我们使用数字示波器对不同信号进行了测量和分析。

通过观察示波器屏幕上的波形图像，我们可以清晰地看到信号的特征和变化。

1. 正弦波信号测量：我们首先对一个正弦波信号进行了测量。

通过示波器的屏幕，我们可以看到信号的周期、频率和振幅等参数。

与模拟示波器相比，数字示波器能够提供更加精确和清晰的波形图像，使我们能够更准确地分析和判断信号的特征。

2. 方波信号测量：接下来，我们对一个方波信号进行了测量。

方波信号具有快速上升和下降的边沿，数字示波器能够准确地捕捉到这些边沿，并显示在屏幕上。

通过观察示波器的波形图像，我们可以判断方波信号的频率和占空比等参数。

3. 脉冲信号测量：最后，我们对一个脉冲信号进行了测量。

脉冲信号具有短暂的高电平和低电平，数字示波器能够准确地显示这些变化。

通过观察示波器的波形图像，我们可以分析脉冲信号的上升时间、下降时间和脉宽等参数。

示波器的原理与使用实验报告2篇示波器的原理与使用实验报告第一部分：示波器的原理一、实验目的通过学习示波器的基本结构、原理及使用方法，掌握示波器的信号显示、测量和分析等基本功能。

二、实验原理1、示波器的基本结构示波器是一种能够将被测信号的时间序列波形以图形方式表示出来的电子测试仪器。

示波器主要由以下部分组成：（1）控制前端：主要用于对被测信号进行预处理和控制，包括信号输入通道、分频器、滤波器、校准电路等。

（2）垂直放大器：主要是对被测信号进行放大或缩小以便于观察。

（3）水平扫描器：主要用于控制示波器屏幕上的波形显示范围和扫描速度，从而实现波形的时间轴。

（4）示波管：主要用于在屏幕上显示波形，通常由电子枪和荧光屏组成。

（5）触发器：主要用于控制波形的稳定性，使波形在屏幕上稳定地显示。

2、示波器的基本原理当被测信号被输入到示波器的垂直放大器中时，它首先被放大到适当的幅度，然后经过水平扫描器控制的时间轴扫描，最终被送到示波管上显示出来。

示波管是一种利用荧光材料来呈现出电子束轨迹的装置。

电子枪在高速电场的作用下产生电子束，这个电子束被扫描线圈控制在屏幕上扫描，并在荧光层上形成亮度不断变化的轨迹，最终形成被测电信号的时间序列波形。

在示波器中，触发器是一种用于控制波形的稳定性的重要部件。

触发器的工作是在一定条件下，使示波器从被测信号中选择一个特定的位置开始扫描，从而稳定地显示波形。

触发器的工作原理及参数设置，是影响示波器整体性能的重要因素之一。

3、示波器的信号测量在一个物理量随时间变化的过程中，常用示波器来观察其波形的特点，对其进行测量和分析。

常见的示波器信号测量方法包括以下几种：（1）幅度测量：示波器垂直放大器的增益可以通过掌握示波器的缩放工具来调节，这使得它成为了测量信号幅度的常用工具。

（2）时间测量：示波器水平扫描器的扫描速度也可以通过示波器的缩放工具来调节，以便于在屏幕上观察电信号波形的时间特征，同时，通过示波器时间测量的功能，精确地测量电信号波形的时间特征，如周期、占空比等。