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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。
题目：基于STC单片机虚拟简易示波器的设计目录1．实验目的及意义 (1)2. 试验内容及方案论证 (1)3.系统工作原理 (2)4.硬件电路设计 (2)5.系统软件设计 (3)5.1下位机设计 (3)5.2 上位机设计 (6)6.系统调试 (8)6.1硬件调试 (8)6.2 软件调试 (8)6.3 软硬联调 (9)7.实验结果与误差分析 (9)8.实验小结及体会 ........................................................................ 错误!未定义书签。
参考文献： (11)1．实验目的及意义（1）学会利用AT89C5X系列单片机控制AD7862实现模拟的电压的采集；（2）学会利用串口与PC机进行通信将测量数据发送给PC机，在PC机上利用Visual C++ 6.0编写上位机界面，并显示数据与波形；（3）通过应用Altium Designer 6软件掌握电路板的原理图绘制及pcb板的生成；（4）学会利用Keil uVision4软件编写并调试单片机的下位机程序，利用Keil uVision4与wave6000软件结合，对硬件电路采集来的数据进行分析。
2. 试验内容及方案论证在实际应用中，经常会遇到一些突发信号，需要对其进行高速采集，这种情况下采用高速的A/D自然成为首选。
AD7862是AD公司推出的一个高速，低功耗，双12位的A/D转换，单+5V供电,功率为60mW。
它包含两个4us的延时的ADC,两个锁存器，一个内部的+2.5V参考电压和一个高速并行输出端口。
有四个模拟输入通道，分为两组，由A0选择。
每一组通道有两个输入(VA1 & VA2 or VB1 & VB2)，它们能同时的被采样和转化，保存相对的信号信息。
它可以接受+10v的输入电压范围（AD7862-10），+2.5(AD7862-3)和0-2.5v（AD7862-2）。
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--------------------------------------------------------------------41.1课题背景---------------------------------------------------------------------41.2课题研究目的及意义----------------------------------------------------41.3课题主要的研究内容----------------------------------------------------5 第二章系统的整体设计方案--------------------------------------------62.1硬件总体结构思路--------------------------------------------------------6 第三章硬件结构设计------------------------------------------------------------73.1程控放大模块设计-------------------------------------------------------73.1.1程控放大电路的作用-------------------------------------------73.1.2程控放大电路所用芯片---------------------------------------73.1.3AD603放大电路及原理----------------------------------------83.2极性转换电路设计------------------------------------------------------103.3 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前言由于传统示波器虽然功能齐全但是体积旁大，不方便使用，本设计针对这种缺点设计一种体积小、成本低、功耗小、便携数字示波器，同时达到学以致用，理论和实践相结合，进一步学习课外知识，培养综合应用知识，锻炼动手和实际工作的能力。
华北理工大学轻工学院Qing Gong College North China University of Science and Technology毕业设计说明书设计题目:基于单片机的简易数字示波器的设计学生姓名:学号:专业班级:测控技术与仪器学部:信息科学部指导教师:2015年5月30日摘要数字存储示波器就是依据数字集成电路技术的发展而出现的智能化示波器,现在已经成为电子测量领域的基础测量仪器。
数字存储示波器的技术基础就是数据采集,该技术已经广泛应用于数据采集产品中,对相关仪器的研发与创新具有深远意义。
随着技术与元器件的发展与创新,数字存储示波器正在向宽带化、模块化、多功能与网络化的方向发展。
数字存储示波器可以实现高带宽与强大的分析能力。
高端的数字存储示波器实时带宽已经可以达到20GHz,可以广泛的应用各种千兆以太网、光通讯等测试领域。
而中低端的数字存储示波器已经可以广泛应用于各个领域的通用测试,也可以广泛应用于高校及职业院校的教学。
但就是现在国内外数字存储示波器在几千到几十万不等,普遍价格偏高,不适用于简单用途的使用与测量。
所以这里介绍了数字存储示波器的原理与基本概念并设计了一个简易的基于单片机的数字存储示波器,简化制作成成本,并能实现其基本功能与主要技术指标。
关键词数据采集、单片机AbstractDigital storage oscilloscope is based on the development of Digital IC technology and intelligent oscilloscope, now electronic measurement field of basic measurement instrument、The technology of digital storage oscilloscope is the data acquisition, which has been widely used in data acquisition products, and it has far-reaching significance for the development and innovation of the related instruments、、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、But now the digital storage oscilloscope at home and abroad, ranging from thousands to hundreds of thousands, the general price is high, not for simple purposes and measurement、So here the basic concepts and principles of digital storage oscilloscope and design a simple digital storage oscilloscope based on MCU, simplify the production cost and realize the basic functions and main technical indicators、Keywords: data acquisition microcontroller目录摘要 (I)Abstract (I)第1章绪论 (1)1、1 选题的背景意义与研究现状 (1)1、1、1 选题的背景意义 (1)1、1、2 国内外研究现状 (1)1、2 设计的任务与要求 (2)1、2、1设计的主要任务 (2)1、2、2 设计的基本要求 (2)第2章数字存储示波器的基本原理 (3)2、1数字示波器的基本原理 (3)2、1、1 数字存储示波器的组成原理 (3)2、2数字存储示波器的工作方式 (3)2、2、1数字存储示波器的功能 (3)2、2、2触发工作方式 (4)2、2、3测量与计算工作方式 (4)2、2、4面板按键操作方式 (4)2、2、5数字存储示波器的显示方式 (4)2、3数字存储示波器的特点 (6)2、4数字存储示波器的主要技术指标 (6)2、4、1最高取样速率 (6)2、4、2存储带宽 (7)2、3、3分辨率 (7)2、4、4存储容量 (7)2、4、5读出速度 (7)2、5数字信号的采集与存储 (7)第3章系统硬件电路的设计 (9)3、1 STC15W4K60S4系列单片机 (9)3、2 LCD12864 (9)3、3硬件系统设计 (11)第4章系统功能的软件设计 (13)4、1单片机软件开发系统 (13)4、2主程序设计及流程图 (13)4、2、1 数字存储示波器系统流程图 (13)第5章结论与展望 (14)5、1结论 (14)5、2展望 (15)致谢 (16)参考文献 (17)附录一 (17)第1章绪论1、1 选题的背景意义与研究现状1、1、1 选题的背景意义据IEEE的文献记载1972年英国Nicolet公司发明了世界第一台数字存储示波器,到1996年惠普科技发明了世界第一台混合信号示波器。
基于STM32的手持示波器设计手持示波器是一种用于观测和分析电信号波形的仪器，具有便携、易用等特点。
本文将介绍基于STM32的手持示波器的设计。
我们需要选择合适的STM32系列单片机作为主控芯片。
STM32系列是意法半导体推出的一款32位微控制器系列，具有高性能、低功耗等特点。
根据需求可以选择不同的型号，例如STM32F4系列，具有高速运算和丰富的外设，适合应用于手持示波器。
接下来，我们需要为手持示波器设计适当的外设电路。
首先是信号输入电路，通过示波器探头将被测信号输入到示波器中。
为了保护示波器，需要设计耐压电路，限制输入信号的电压范围。
为了保证信号质量，还需设计合适的放大电路，将微弱的信号放大到合适的范围。
然后，我们需要设计显示电路。
手持示波器一般采用液晶显示屏来显示波形。
可以选择适当尺寸和分辨率的液晶显示屏，并设计相应的驱动电路，将从主控芯片接收到的波形数据转化成适合显示的格式。
为了提供更多功能和便捷操作，还可以设计其他外设电路。
可以设计按键输入电路，通过按键来控制示波器的各种功能；可以设计存储电路，将采集到的波形数据保存起来，方便后续分析；还可以设计通信接口电路，与电脑或其他设备进行数据交互。
需要进行软件设计。
在主控芯片上编写相应的程序，实现示波器的各种功能。
实现波形的采集和显示，实现各种测量功能，实现数据存储和数据传输等。
在软件设计中，需要充分发挥STM32系列单片机的性能和丰富的外设资源。
基于STM32的手持示波器设计需要选择合适的主控芯片并设计外设电路，也需要进行相应的软件设计。
通过这些设计和开发工作，可以实现一个性能优良、功能齐全的手持示波器，方便用户在各种场合观测和分析电信号波形。
一款基于51单片机的简易示波器设计
随着电子通信以及教学事业的发展，示波器的应用越来越广泛，它在教学中所起到的作用越来越重要，示波器可以测量信号的幅度，频率以及波形等等，但是高精度的示波器非常昂贵，对于非盈利事业的教学组织来说无疑不合适，所以提出了一种以单片机为控制核心的简易示波器设计方案。
它由前向控制部分，数据采集和存储部分，51 单片机控制部分以及按键和MS12864R 显示部分
组成。
1 简易数字示波器的工作原理以及总体框架
本设计硬件电路部分由单片机控制系统电路，前向输入调理电路，模数转换
和存储电路，以及按键显示电路组成。
其工作的基本思路就是以单片机为控制核心，让AD 芯片完成数据的离散化，采集数据经过缓冲暂存于存储器里面，
当波形显示时，单片机从存储器的读使能端读取采集数据存于数组中，然后进行相应的数据处理并把所存取得数据按一定的顺序打在液晶显示器相应的位置上，从而再现波形信号;其中输入调理电路由阻抗变换电路，信号抬升电路以及频率测量电路构成，阻抗变换电路是为了提高输入阻抗，信号抬升是为了使信号的幅度满足AD 芯片的输入幅度要求，频率测量电路主要是测量周期性信号
的频率。
总体设计框图如图1 所示。
2 硬件设计
2.1 前端信号的处理
本模块具有两大功能，一是输入信号位置的变换;二是信号波形的变换。
信号位置的变换主要由阻抗变换电路，信号抬升电路构成，阻抗变换采用
ua741 构建的阻随放大电路，信号抬升电路采用ua741 构成的加法电路，信号
位置的处理主要是对被测输入信号在幅度与偏移方面进行线性处理，使信号在。
51单片机示波器方案引言示波器是一种广泛应用于电子工程领域的测量仪器，用于显示电压随时间的变化情况。
其主要功能是将电压信号转换为图形显示，帮助工程师进行信号分析和故障排除。
本文讨论基于51单片机的示波器方案，介绍其工作原理、硬件组成和软件实现。
工作原理示波器通过逐点采样并记录电压信号的值，然后将这些点连接起来绘制成波形图。
要实现这个过程，需要以下几个步骤：1.采样：示波器需要以一定的频率对电压信号进行采样。
这可以通过51单片机的ADC（模数转换器）模块实现。
通常，快速采样会增加细节，但也会增加数据处理的复杂性。
2.数字化：采样得到的模拟电压值需要转换为数字值，以便存储和处理。
51单片机内部的ADC模块负责将模拟电压转换为数字值，并提供给微处理器使用。
3.存储：示波器需要一个存储器来缓存采样数据。
51单片机通常具有一些RAM用于数据存储。
如果需要长时间记录大量数据，可以使用外部存储器，如EEPROM或SD卡。
4.显示：通过显示模块将数字波形数据转换为可视化图形。
这可以通过将示波器连接到计算机显示器或LCD屏幕来实现。
5.控制：通过用户界面控制示波器的操作，例如选择采样率、触发电平和时间范围等。
这可以通过使用按钮、旋钮或键盘来实现。
硬件设计1. 51单片机51单片机是一种经典的、广泛应用于嵌入式系统开发的微控制器。
它包括一个微处理器核心、存储器、输入输出口和时钟电路。
2. ADC模块ADC模块用于将模拟电压转换为数字值。
51单片机通常具有一个或多个ADC通道，可以选择合适的通道进行采样。
3. 存储器示波器需要一个存储器来缓存采样数据。
51单片机通常具有一定量的内部RAM用于数据存储。
如果需要更大的存储空间，可以考虑使用外部存储器，如EEPROM或SD卡。
4. 显示模块显示模块将数字波形数据转换为可视化图形。
可以使用计算机显示器或LCD屏幕来显示波形。
5. 用户界面用户界面用于控制示波器的操作，包括选择采样率、触发电平和时间范围等。
引言概述：单片机简易示波器是一种基于单片机技术的电子测量仪器，它能够将电压信号转换为对应的波形图像，并通过显示设备展示出来。
单片机简易示波器具备体积小、成本低、可编程等特点，使其成为电子爱好者和工程师们常用的工具。
本文将从硬件设计、信号采样、数据处理、显示设备及功能扩展等五个大点展开阐述，以期全面介绍单片机简易示波器的原理和应用。
正文内容：1.硬件设计1.1选择合适的单片机芯片：针对示波器的实时性要求和数据处理能力，选择适用的单片机芯片。
常用的单片机芯片有8051系列、ARMCortexM系列和PIC系列等。
1.2ADC模块的设计：ADC模块是示波器的关键组成部分，它负责将电压信号转换为数字信号。
在硬件设计中需要考虑ADC模块的分辨率、采样速率和输入电压范围等指标。
1.3高速缓冲存储器（FIFO）的设计：为了实现高速的数据采集和处理，使用高速缓冲存储器对采样数据进行临时存储，以减轻单片机的负担。
1.4触发电路的设计：触发电路是示波器实现稳定触发的关键。
在硬件设计中需要考虑触发源的选择、触发电平和触发模式等。
1.5电源设计：在硬件设计中需要合理设计电源电路，保证示波器的稳定工作。
2.信号采样2.1采样定理的应用：根据采样定理，确保采样频率大于信号最高频率的两倍，以避免出现混叠现象。
2.2采样信号的输入：将待测信号通过滤波器进行预处理，除去杂散干扰。
2.3采样速率的选择：根据待测信号的频率范围和波形变化情况，选择适当的采样速率。
2.4采样精度的影响因素：了解采样精度受到噪声、量化误差和信号幅度等因素的影响，合理选择合适的采样精度。
2.5采样数据存储：采样数据可以以数组的形式存储于单片机的存储空间，方便后续处理。
3.数据处理3.1数字滤波器的设计：通过数字滤波器对采样数据进行滤波处理，去除高频噪声，保留有效信号。
3.2波形数据的压缩与解压：为了减小存储空间的占用，可以采用波形数据的压缩算法进行数据处理。
基于STM32的多功能示波器设计高级组：示波器论文——李振辉队一、摘要示波器是一种十分常用电子测量仪器，它将电信号转换成图像信息或者数值输出，方便人们对各种电现象的研究。
但是传统示波器具有不方便携带，功能不易拓展等缺点。
本设计一种多功能存储示波器，该示波器采用STM32处理器，实现了采样、处理、存储等功能；采用双电源供电；可对波形进行存储和再现。
而且其大小仅为与成人手掌大小一般，充分体现了此多功能示波器的便携性，满足了现场测试的要求，同时降低了成本。
二、设计要求1.基本要求1)可以单片机显示屏上实时地显示当前电压值，并且有波形显示以及坐标方格显示。
2)示波器最高测量电压不低于10V，精度不低于20mv。
3)具有改变采样频率以及幅度变换功能，即改变“X增益”和“Y增益”，并且有图像上下移动的功能。
4)具有输入电压过高的报警功能，电压达到设定值提醒功能，电压动荡提醒功能等。
5)支持图像保存功能以及图像回调功能。
2.拓展要求1)具有多通道信号输入功能，即可以同时测量多路信号。
2)利用十字交叉线精确标志处出波形上点的横纵坐标，实现横纵坐标的对应显示。
3)人机交互功能，上位机通讯功能，以及其他创新功能。
三、数字示波器的性能参数设计我们都知道数字示波器，所谓数字示波器其实就是通过采样定理对模拟的连续信号进行数据采集，再经A/D转换器转换成数字信号，使用软件编程等一系列的技术制造出来的高性能示波器。
数字存储示波器的指标很多，包括采样率、带宽、灵敏度、通道数、存储容量、扫描时间和最大输入电压等。
其中关键的技术指标主要有采样率、垂直灵敏度(分辨率)、水平扫描速度(分辨率)。
这几项指标直接与所选A／D、FIFO和高速运放器件的性能，以及电路设计有关。
下面根据所选器件的性能参数，合理地分析和确定示波器的采样率和分辨率。
1、采样率与水平扫描分辨率采样率主要取决于A／D转换器的转换速率，由于最高测量电压不低于10V，精度不低于20mv，故在此使用STM单片机内置的12位的A/D转换器即可。
基于单片机的简易示波器设计
一、系统结构和工作原理
1.1 系统结构
该系统设计方案是以AVR单片机为核心，再加上前端信号调理电路、键盘控制、LCD 显示构成的简易示波器，其系统结构框图如图l所示。
1.2 工作原理
系统的主控芯片是AVR系列单片机ATmega16，单片机内部自带一个10 bits精度的逐次逼近型模数转换器，内建采样/保持电路。
ADC的时钟是可编程的，触发源选择为定时器/计数器0溢出；ATmega16的定时器的时钟源也是可编程的，这样就可以通过控制定时器/计数器0溢出中断频率来控制ADC的采样频率。
二、硬件设计
2.1 信号调理电路
信号调理电路要完成的功能是：程控放大，叠加直流分量。
程控放大的作用是：当输入信号的幅度很小的时候就需要对输入信号进行放大，使得被测信号可以在LCD上尽可能清楚的显示出来。
叠加直流分量的作用是：ATmega16自带的A/D是单电源的，没办法输入负压而待测信号又往往有负压。
这时候就需要一个可以把负压抬高到0电平以上的电路，如图2。
R1、R2分别由一个模拟开关CD4051来连接不同的电阻实现程控放大功能；可调电阻R9用来设置信号调理电路加入的直流分量的大小；放大后的信号和直流分量最后由U3模拟加法器叠加后输出。
三、软件设计
系统软件设计主要分为主程序模块、触发模块、显示模块和A/D转换采样及频率控制模块。
图2 信号调理电路 3.1 主程序模块
系统在一次采样未完成之前，只查询键盘。
按下按键进行相应操作，如无键按下则继续
查询键盘，直到采样完成为止。
采样完成后触发数据，只从数据里取出符合显示要求的数
据并将波形显示在LCD 上，进入下一次采样，如此循环。
图3为系统主程序工作流程。
图3 简易示波器系统程序流程图
3.2 触发模块
采用硬件触发功能会增大系统硬件电路的复杂度，因此采用软件实现方式。
一个周期的正弦波同一电压值对应两个不同的波形位置(除去最大值与最小值)。
先找一个比触发电平小的电压，在此基础上再找与触发电平相同或更大的电压就可以判断出大于或等于触发电平的
Y N
Y
N
开 始
系统初始化
开机动画
键盘扫描及功能
采样完毕？
数字触发
清波形显示区
数据运算及显 示波形循环
幅度等于 最大值？
程控放大器放大倍数下降一级
数据就是上升沿的触发点。
以下给出具体的C语言实现程序代码：
for(ik=0；ik<500；ik++){ //每次采样的深度为500点
if(k0_ram){ //触发点的判断
if(box_buff[ik]<trigger){
kk_ram=l；}
if(kk_ram){
if((box_buff[ik]>=trigger)&(ik<402)){ //如果触发后的数据不够显示则放弃该
组数据，结果不会保存到显示区寄存器en_ram=l；
k0_ram=0；
kk_ram=0；}}}
if(en_ram){ //取出触发后，显示的波形数据(96点)，
存入显示区寄存器
boxing[adc_data]=box_buff[ik]；
adc_data++：
if(adc_data>96){ //判断数据是否接收完毕
adc_data=0x00；
en_ram=0；}}}
程序中，trigger的大小通过触发电平的上移，下移按键来设置。
3.3 显示模块
GDMl2864A是一个具有128*64点阵的LCD。
根据所选的LCD的特点，Y轴只有64点，所以显示数据范围为0-63，而8位采样数据的二进制数据为0-255。
采样数据为了能在该LCD 上显示，只取其8位数据的高6位。
LCD的Y轴分成8个地址，从上到下依次为0—7。
每个地址段有8个数据点。
在某个数据段中如果从上到下依次点亮这些数据点就需要向这个地址段依次传送数据Ox0l,Ox02,Ox04,ox08,Oxl0,Ox20,Ox40,Ox80。
当送入c0x00时，该地址段的8个数据点则不被点亮。
具体实现流程如图4所示。
图4 数据还原成波形上数据点的程序流程
3.4 A/D 转换器采样及频率控制模块
ATmegal6内置一个10 bit 精度的逐次逼近型A/D 转换器，内带采样/保持电路。
A/D 转换器的时钟可编程，触发源选择为定时器/计数器0溢出；ATmegal6定时器的时钟源也是可编程
的。
因此可通过控制定时器/计数器0溢出中断频率来控制A/D 转换器的采样频率。
A/D 转换
器中断的计算公式为：
0256TCNT f f clk
ADC -=。
通过ATmegal6的特殊功能寄存器TCCRO 的低3
位CS02，CSOI ，CS00设置clk f 的频率，再把TCNT0设置成不同数值就可得到该系统所需的各个采样频率值。
四、结论
该简易示波器设计结构简单、清晰，充分利用AVR 单片机内部资源简化系统电路设计。
该系统进一步改进了其信号调理电路，选用性能更好的模拟开关和运算放大器，更合理的电阻，可提高信号调理电路的放大准确度，从而改善整个系统性能，增大测量幅度范围。
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