下载文档原格式
波形采集、存储与回放系统的设计作者：钟秀娟来源：《软件工程师》2013年第10期摘要：本系统利用MSP430F149单片机控制，可以同时采集单极性和双极性两路周期信号，并存储到FLASH存储器，系统断电重启后，能连续回放已采集的信号，同时测量信号周期和电平并显示。
本设计主要有输入电路模块、信号放大处理模块、单片机控制电路模块、D/A转换模块和输出模块等组成。
本系统特点是功耗低，高输入阻抗，低输出阻抗，回放信号与原信号误差小，能显示信号周期和高低电平。
关键词：MSP430F149单片机；A/D转换器；D/A7524转换器中图分类号：TP274.2 文献标识码：A1 总体方案设计及框图本系统主要由输入电路（集成运放和整形电路）部分、A/D转换电路模块、单片机及显示电路模块、D/A转换（DA7524转换电路）和输出电路模块[1]。
输入信号经电平移位电路，经A/D转换后存入储存器并实时显示，回放时经D/A转换，显示在示波器上。
具体框图如图1所示。
2 电路的设计与流程图设计（1）采样信号处理通过电阻分压方式实现电压的零点偏置，将电压整体抬高。
电阻分压方式具有结构简单，成本低的优点，且允许幅值较大的双极性模拟信号在板内传输，在外界干扰一定的时候，提高了信噪比[2]。
对于MSP430F149内部的积分型ADC而言，电阻分压方式的输入阻抗较大，为保证片内电容的充电时间，以达到应有的测量精度，需相应延长采样的时间。
（2）输入电路的设计由于MSP430F149内置的模数转换器（ADC）只能对低于3.3V的电压采样，而系统要求能完成对A通道高电平约4V，低电平接近0V信号的采样，所以系统在输入部分设计了一个同相比例运放电路，将输入信号衰减一倍，使之达到单片机对电压的采样要求。
（3）整形电路频率测量时，利用MSP430F149单片机捕获输入信号上升沿，计算两个上升沿之间的时间差，即信号的周期。
但设计的电路是正弦信号，有上升沿，不能达到电路的测量要求，所以本系统设计了一个整形电路，将正弦波信号转换为同频率的方波信号输出，以使单片机能准确捕捉到每一个上升沿信号。
波形采集储存与回放系统毕业论文目录第一章方案设计与论证 (1)1.1要求 (1)1.1.1基本要求 (1)1.1.2发挥部分 (2)1.3方案论证 (2)1.3.3方案一 (2)1.3.4方案二 (2)1.3.5方案三 (3)第二章理论分析与计算 (4)2.1主芯片分析 (4)2.2 ADC12模块 (5)2.3扫描速度与采样频率的关系 (5)2.4信号采样技术的基本原理 (5)2.4.1实时采样 (5)2.4.2顺序采样 (6)2.4.3随机采样 (6)第三章系统设计与框图 (7)3.1输入输出电路 (8)3.1.1 A路输入 (8)3.1.2 A路输出 (8)3.1.3 B路输入 (9)3.1.4 B路输出 (9)3.2电源电路 (10)3.3 MSP430F1479最小系统 (10)3.4显示与控制模块 (11)3.5掉电保护电路控制 (12)第四章软件设计 (13)第五章系统测试 (14)5.1测试仪器 (14)5.2输入阻抗 (14)5.3测试方案 (14)5.3.1基本要求测试 (14)5.3.2发挥部分测试 (15)第六章实验结果分析与讨论 (16)6.1实验结果 (16)第七章结论及意义 (18)参考文献 (19)致谢 (20)附录 (21)第一章方案设计与论证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，显示在示波器上1.1要求1.1.1基本要求（1）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10 k?，输出阻抗不大于1k?。
（2）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%。
（3）系统功耗≤50mW，尽量降低系统功耗，系统不允许使用电池。
基于单片机信号采集与回放系统的设计与实现*吴宁1，李斌2，柴世文3（1．兰州工业高等专科学校电气工程系，甘肃兰州730050；2．兰州石化公司研究院，甘肃兰州730060）摘要：重点介绍了一种基于89C52单片机为控制核心的信号采集与回放控制系统。
该系统结合ADC0809、DAC0832数据采集模块，实现对两路外部信号进行采集、存储及回放。
系统模拟部分主要包括信号调节电路和A/D模块等：软件部分主要由主程序和子程序模块组成，主要实现了A/D转换器的启动与及对采样数据的存储，频率及幅值的计算，按键及显示屏的控制。
该系统经过测试实验，能耗低，性价比高，具有较高的实际应用价值。
关键词：信号采集与存储；信号复现；信号调节；回放系统中图分类号：TM13文献标识码：A文章编号：1007－4414（2011）06－0121－03The design and implementation of signal acquisition and playbacksystem based on microcontrollerWu Ning1，Li Bin2，Chai Shi－wen3（1．Electrical engineering department，Lanzhou polytechnic college，Lanzhou730050，China；2．Research institute of Lanzhou petrochemical corporation，Lanzhou730060，China；3．Gansu academy of mechanical science，Lanzhou Gansu730030，China）Abstract：This paper proposed a signal acquisition and playback control system based on89C52as the control unit．The sys-tem associated with ADC0809and DAC0832to achieve the two external signal acquisition，storage and playback．The analog section of the system included signal adjusting circuit and A/D module．The function of software modules consisted of main program and subroutine．It realized the start of the A/D converter，the sampling data storage，the calculation of the frequency and amplitude，the control of the buttons and display．The system has been tested to prove low energy consumption，cost－ef-fective and high practical value．Key words：signal capture and storage；signal reproduction；signal conditioning；playback system1引言很多工业现场中的电气设备在发生故障时，由于环境限制或是故障原因复杂，无法有效对系统故障进行在线的分析和判别，如果能够记录下故障设备产生的信号，再通过网络进行专家判别，将更利于系统的快速恢复与故障排除。
基于单片机的波形采集、存储与回放系统设计作者：梁丽来源：《中国教育技术装备》2016年第18期摘要系统以单片机为核心，以低功耗运放构成输入输出电路，选用外部低功耗存储芯片作存储，软件系统控制外部A/D转换器实现对输入信号的采集、数据存储，并通过外部D/A 转换器实现对已采集信号的回放，系统的各种信息及采集波形信息由液晶显示输出。
关键词单片机；接口电路；波形采集中图分类号：G642 文献标识码：B文章编号：1671-489X（2016）18-0032-021 前言采用AT89C52单片机作为整个控制核心，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、逻辑控制的功能。
现从系统单元电路设计、单片机与外部设备的接口电路设计和系统软件设计的角度，阐述基于单片机的波形采集、存储与回放系统的设计思想。
2 单元电路设计通道调理电路将ADC0809转换器的基准电压输入端接至+5 V电源，它可对0～5 V的模拟信号进行转换。
A通道输入信号是单极性的，输入电压范围为0～4 V，符合A/D转换器对输入信号的要求。
A通道的输入、输出电路均选用电压跟随器，电压跟随器具有输出电压跟随输入电压、输入阻抗高、输出阻抗低的特点，使得整个通道的放大倍数为1。
B通道输入信号是双极性的，输入电压范围为-50～+50 mV。
为此，在B通道输入端需将信号电压由双极性转换为单极性，并调理为0～4 V 电压输出，以匹配A/D转换器的输入电压范围；在B通道输出端则需将信号电压的极性和幅度范围进行还原。
B通道输入电路如图1所示，它由三级运放构成：第一级运放构成电压跟随器；第二级运放构成反相比例电路，其交流放大倍数为-40，作用是将信号电压由-50～+50 mV 调理到+2～-2 V范围内；第三级运放构成反相求和电路，其交流放大倍数为-1，调节电位器给信号电压+2 V的电平平移，将双极性信号转换为单极性，即将信号电压由+2～-2 V调理到0～4 V范围内。
信号采集与回放系统技术报告电信082班084775240 周霞（合作者：电信082班084775228 吴迪）指导教师：倪海燕2010-5-27摘要：本设计通过A/D转换和D/A转换实现输入信号与输出信号的变化。
通过实验箱上的模式3的ADC输入正弦波信号，设计按键选择，有3种模式分别是直接回放，单次回放，循环回放和定点回放。
关键字：信号回放模式选择一、实验要求1. 实现输入，存储，回放信号2. 回放模式选择（直接回放，单次波形回放，循环回放，分段存储定点回放等）二、总原理图三、系统总体方案设计根据实验要求，TLC5510A 是采样率最高为20MHz的8位并行高速ADC ，FPGA的PIO48输出信号控制ADC1的输出使能信号OE（低电平有效）；PIO15为转换时钟信号CLK；AD转换结果送至PIO16~PIO23，并且同时显示在数码管1和数码管2上。
ADC的模拟信号输入端在实验箱的左侧，允许输入0~5V的信号。
转换关系：DATA=255×Ain/5数据从采集到转换结束需要两个半时钟周期四、软件电路的设计4.1控制器的设计用VHDL语言编写控制器的程序，要有读写使能和模式选择。
用choose[2]的四个状态分别表示直接回放，单次回放，循环回放和定点回放。
程序如下：library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;use ieee.std_logic_unsigned.all;entity control isport ( clk:in std_logic; --时钟writ:in std_logic; --读写使能en:in std_logic; --使能choose:in std_logic_vector(1 downto 0); --模式选择ch:in std_logic_vector(1 downto 0); --阶段选择enout:out std_logic; --读写使能输出adr:out std_logic_vector(9 downto 0) ); --地址end entity control;architecture behave of control issignal count1:std_logic_vector(9 downto 0);signal count11:std_logic_vector(9 downto 0);signal count2:std_logic_vector(9 downto 0);signal count22:std_logic_vector(9 downto 0);beginprocess(writ,en,ch,choose)beginif(en='1')then count1<="0000000000";count11<="0000000000";count2<="0000000000";count22<="0000000000";elsif (clk'event and clk='1')thenif(choose="01")then ---- 单次回放if(writ='0')then enout<='1';adr<=count1;if(count1="1111111111")then count1<="1111111111";else count1<=count1+1;end if;else enout<='0';adr<=count2;if(count2="1111111111")then count2<="1111111111";else count2<=count2+1;end if;end if;elsif(choose="10")then ---- 循环回放if(writ='0')then enout<='1';adr<=count1;if(count1="1111111111")then count1<="1111111111";else count1<=count1+1;end if;else enout<='0';adr<=count2;if(count2="1111111110")then count2<="0000000000";else count2<=count2+1;end if;end if;elsif(choose="11") then ---- 定点回放if(writ='0')then enout<='1';adr<=count1;if(count11="0011111111")then count11<="0011111111";else count11<=count11+1;end if;if (ch="00")then count1<="0000000000"+count11;elsif(ch="01")then count1<="010*******"+count11;elsif(ch="10")then count1<="1000000000"+count11; else count1<="1100000000"+count11;end if;elseenout<='0';adr<=count2;if(count22="0011111110")then count22<="0000000000";else count22<=count22+1;end if;if (ch="00")then count2<="0000000000"+count22;elsif(ch="01")then count2<="010*******"+count22;elsif(ch="10")then count2<="1000000000"+count22; else count2<="1100000000"+count22;end if;end if;else enout<='0';end if;end if;end process;end behave;4.2输入信号到输出信号的转换输入信号是8位的，输出信号是10位的。
波形采集、存储与回放系统设计摘要本设计是基于数字示波器的原理，以STM32-cortex-m3作为控制芯片，把波形采集分为A、B两个通道，对A通道的输入信号进行衰减，对B通道的输入信号进行放大，然后采用内部集成的高速AD对信号进行实时采样，方式为上升沿内触发，可以实现波形的单次和多次触发存储和回放显示，以及频率、周期、峰-峰值的测量和显示，并具有掉电存储功能。
由信号采集、数据处理、波形显示，控制面板等功能模块组成，整个系统分成A/D转换部分、D/A转换部分、波形存储部分、键盘输入控制四大部分，系统操作简便，输出波形可以在示波器输出显示，此存储示波器即具有一般示波器实时采样实时显示的功能，又可以对某段波形进行即时存储和连续回放显示，且界面友好，达到了较好的性能指标。
具体设计原理以及过程在下面章节中详细说明。
关键字：STM32、波形采集、波形存储、波形回放AbstractThe design is based on the principle of digital oscilloscope, with STM32-cortex-m3 as the control chip, the waveform acquisition is divided into A, B two channel, the A channel input signal attenuation on B channel, the input signal is amplified, then using the internal integration of high-speed AD on real time data sampling, as rising edge trigger, can achieve waveform of single and multiple triggers the storage and playback and display, frequency, cycle, peak to peak value measurement and display, and power failure memory function. The signal acquisition, data processing, waveform display, the control panel and other functional modules, the system is divided into A/D transformation, D/A converting part, waveform storage, keyboard input control system four parts, simple operation, the output waveform can be output in the oscilloscope display, this storage oscilloscope namely has the common oscilloscope real-time sampling real time display function, can be a real-time storage and continuous playback waveform display, and friendly interface, has achieved good performance. The design principle and process are described in detail in the following sections.Keywords: STM32, waveform acquisition, storage, waveform waveform playback模拟路灯控制系统设计目录一、总体方案思路及其设计41.1、采样方式41.2、双踪示波器显示方式51.3、控制部分方案的设计51.4、显示方式5二、系统理论分析与功能模块设计52.1 、最小系统及A/D，D/A电路52. 2、单元电路6三、软件设计103.1、软件流程103.2：软件子程序11四、测试方案与测试结果12五、结束语14附件1：系统程序14一、总体方案思路及其设计1、根据题目要求进行相关指标分析根据题目要求A通道只是对单极性（高电平为4V，低电平为0V，频率为1KHZ）的信号进行采集、存储和连续回放；B通道需要对双极性（电压峰峰值为 100mV、频率为 10Hz~10kHz）的信号进行处理。
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 SystemABSTRACTWith 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，waveformIII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)IV3.11 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 11 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。
STM32波形采集、存储与回放波形采集、存储与回放系统设计摘要本设计是基于数字示波器的原理，以STM32-cortex-m3作为控制芯片，把波形采集分为A、B两个通道，对A通道的输入信号进行衰减，对B通道的输入信号进行放大，然后采用内部集成的高速AD对信号进行实时采样，方式为上升沿内触发，可以实现波形的单次和多次触发存储和回放显示，以及频率、周期、峰-峰值的测量和显示，并具有掉电存储功能。
由信号采集、数据处理、波形显示，控制面板等功能模块组成，整个系统分成A/D转换部分、D/A转换部分、波形存储部分、键盘输入控制四大部分，系统操作简便，输出波形可以在示波器输出显示，此存储示波器即具有一般示波器实时采样实时显示的功能，又可以对某段波形进行即时存储和连续回放显示，且界面友好，达到了较好的性能指标。
具体设计原理以及过程在下面章节中详细说明。
关键字：STM32、波形采集、波形存储、波形回放AbstractThe design is based on the principle of digital oscilloscope, withSTM32-cortex-m3 as the control chip, the waveform acquisition is divided into A, B two channel, the A channel input signal attenuation on B channel, the input signal is amplified, then using the internal integration of high-speed AD on real time data sampling, as rising edge trigger, can achieve waveform of single and multiple triggers the storage and playback and display, frequency, cycle, peak to peak value measurement and display, and power failure memory function. The signal acquisition, data processing, waveform display, the control panel and other functional modules, the system is divided into A/Dtransformation, D/A converting part, waveform storage, keyboard input control system four parts, simple operation, the output waveform can be output in the oscilloscope display, this storage oscilloscope namely has the common oscilloscope real-time sampling real time display function, can be a real-time storage and continuous playback waveform display, and friendly interface, has achieved good performance. The design principle and process are described in detail in the following sections.Keywords: STM32, waveform acquisition, storage, waveform waveform playback模拟路灯控制系统设计目录一、总体方案思路及其设计 (4)1.1、采样方式 (4)1.2、双踪示波器显示方式 (5)1.3、控制部分方案的设计 (5)1.4、显示方式 (5)二、系统理论分析与功能模块设计 (5)2.1 、最小系统及A/D，D/A电路 (5)2. 2、单元电路 (6)三、软件设计................................................................................................. 错误！未定义书签。
波形采集、存储与回放系统设计摘要本系统由CORTEX-M3系列TI公司生产的LM3S2948芯片做系统的CPU，CPU控制A/D 转换芯片对输入信号进行采样，转换成数字信号存入存储芯片中。
在需要读取时，CPU读取存储芯片中的数据，然后通过D/A转换器将数字信号转换成近似模拟信号，通过低通滤波器将这个近似的模拟信号中的高频率成分滤除，这样就得到了一个模拟信号，最后输出，通过示波器显示。
这样就实现了信号的存储和回放。
关键字：A/D转换；D/A转换；信号；存储；回放目录一、绪论 (1)1.课题设计的目的与意义 (1)2.课题的现状及发展趋势 (1)二、系统方案的选取与论证 (1)1.CPU的选取 (1)2.A/D转换器的选取 (2)3.显示模块的选择 (2)4.存储模块的选择 (2)三、总系统方案设计 (3)四、理论的分析与计算 (4)1.A/D转换器的选取 (4)2.D/A转换器的选取 (4)五、电路设计与程序设计 (5)1.电路设计 (5)（1）前级输入的设计 (5)（2）过零比较器电路的设计 (7)（3）低通滤波和差损补偿电路设计 (7)2.程序设计 (8)（1）流程图 (8)（2）系统软件代码见附录2 (9)六、测试方案与测试结果 (9)1.原信号与回放信号的电平 (9)2.原信号与回放信号的周期 (9)3.系统的功耗测量 (9)七、总结 (10)八、致谢 (10)九、参考文献 (11)一、绪论1.课题设计的目的与意义在电子领域中，对电路的数据采集、处理以及存储尤为重要，它可以实时反映电路的运行状态，便于我们更好的研究电路、观测电路。
数据采集是生产研发中的重要阶段，它是工程完成的前提，只有可靠的采集到相关的数据才能确定工程的发展方向，为项目研发定下目标。
波形，则是数据采集中直观的体现。
采集完成后还需要进行回放，才能对采集的数据进行系统合理的分析，为工程的发展提供可靠的数据支持。
波形在采集过程中，应该尽肯能避免失真。
如果不能确保回放波形和被采集波形的一致性，那么采集便变得没有任何的实际意义了。
而且，要实现系统的多路采集，和低功耗的采集设备，那么目前能满足此类条件的产品价格非常昂贵提高了工程的预算，要怎么样才能做到既符合我们的要求，又要低功耗低成本呢？这就是我们研究此项目的目的所在。
2.课题的现状及发展趋势随着电子技术，尤其是军事电子技术革新带来的新体制武器装备的发展与应用，电子信号频率上限、信号带宽和调制带宽不断拓展，调制种类不断增加，波形任意化程度加剧，频率分辨力和捷变速度大幅提高。
这一信号日益复杂化的趋势，对作为电子测试领域两大根本-信号产生与获取技术，提出了新的挑战。
以高速数字采样为核心的时域测试正在成为现代电子测试技术的主流方向，波形产生与获取技术也不例外。
二、系统方案的选取与论证1.CPU的选取方案一：采用51系列单片机，技术成熟，调试方便，价格便宜。
但由于系统用到A/D、D/A、显示、存储、键盘等部分，这就要求单片机除了完成基本的处理分析外，还需要完成信号的采集、存储、显示等操作。
另外，系统对CPU速度的要求很高，51系列的单片机很难满足设计要求，而且I/O口较少，增加了设计的难度，不利于整个系统的设计。
方案二：使用ARM嵌入式CPU，作为系统的控制级核心，虽然是嵌入式的芯片，但是我们单纯的将其作为单片机来使用，不嵌入系统，效果很突出，它不仅运算速度快，而且I/O资源丰富，内部集成了很多功能，使用效果突出。
对于多路控制，高速处理的设计，具有一定的优势。
而且，它编程函数模块化，简化了编程的复杂程度，而且可靠性高。
方案论证：对于以上的方案，综合设计题目的要求，我们选取一个编程方便，运算速度快，稳定性高的CPU作为系统的控制核心。
方案选定：选用方案二，我们采用CORTEX-M3系列，由TI公司生产的LM3S2948芯片，作为系统的控制核心。
2.A/D转换器的选取方案一：并行通信的A/D转换器，操作方便，使用简单，速度快。
但是，需要多个I/O 口对其进行操作，耗费单片机的资源。
而且，对于并行接口的芯片，会提高系统的功耗。
方案二：串行的通信A/D转换器，时序操作，使用稍微繁琐，速度较快。
但是，需要I/O口的数量少，可以单片机的资源。
而且，对于串行接口的芯片，可以降低系统的功耗。
方案论证：对于系统设计对功耗有上限的要求，所以尽量要选择功耗较低的芯片。
而且，对于复杂的系统来说，I/O资源是非常宝贵的，所以我们选取串行的A/D转换芯片。
方案选定：综合设计的需要，我们选定一款串行的A/D转换器TCL1549。
（对于具体参数的选择依据，下文还将做具体计算和选择依据）。
3.显示模块的选择方案一：数码管显示，数码管的应用十分的广泛，而且价格便宜，操作简单。
但显示内容单调，不利于较为复杂的系统显示，而且数码管的功耗很高，还需要相应的驱动电路。
方案二：12864液晶显示屏，12864液晶显示屏显示的内容非常丰富，有中文字库，还可以显示图片件，便于复杂的显示，使复杂变为直观，但是功耗较高。
方案三：1602液晶显示屏，1602液晶显示屏可以显示两行数字和字母，操作简便，显示直观，使用十分广泛，可操作关闭背光节能。
方案论证：对于体统的要求，显示模块应该选择低功耗，显示直观，可以显示字母和数字。
方案选定：我们选择1602液晶显示屏作为本系统的显示模块，足以胜任。
4.存储模块的选择方案一：采用EEPROM存储器，我们经常使用的型号有24C02，24C04等，它们具有掉I2方式的通信协议，操作繁琐，对于时序的精确性有很高的电不丢失的特点，一般采用C要求。
另外它的可读写次数是有限制的，在实际应用中需要着重考虑。
方案二: 采用铁电存储器FRAM，存储芯片掉电不丢失，不需要外接电池，功耗要低，存储的数据安全可靠，操作简单,接口简单。
数据掉电保存十年以上，无访问次数限制。
内部存储空间4K，足够本系统的使用。
方案论证：为满足系统的条件，我们选用FRAM铁电存储器,这是一款集众多优点的FRAM 芯片，它功耗极低,有采用3.3V供电的型号，正好匹配CPU工作电压，另外SPI的总线接口操作较I2C简单，不易出错。
方案选定：本系统采用铁电存储器FM25CL04芯片，作为系统的存储芯片。
三、总系统方案设计本系统设计流程图如图（图1）,本系统的CPU采用CORTEX-M3系列TI公司生产的LM3S2948芯片。
系统的工作流程如下：当A通道需要信号输入时，通过键盘，由输入通道A输入单极性信号（高电平约4V、低电平接近0V）、频率约1kHz信号，然后通过过零电路判断输入信号的周期，以便A/D的采集。
再由CPU控制A/D转换芯片对输入信号进行采样，转换成数字信号存入存储芯片中。
在需要读取时，通过键盘控制，CPU读取存储芯片中的数据，然后通过D/A转换器将数字信号转换成近似模拟信号，通过低通滤波器将这个近似的模拟信号中的高频率成分滤除，由于考虑到在经过低通滤波器的时候，信号会有一定的差损，所以信号又通过差损补偿电路进行差损补偿，这样就得到了一个模拟信号，最后通过输出通道A输出。
示波器接到输出通道进行显示。
这样就实现了信号的存储和回放。
同理，当通道需要信号输入时，通过键盘，由输入通道，输入双极性电压峰值为100mV、频率为10Hz到10kHz的信号，信号的采集、存储和回放与A通道一样。
输入通道A输入通道AB图 1 系统工作框图四、理论的分析与计算1.A/D 转换器的选取由于设计要求系统的功耗较低，所以我们尽量选取串行总线方式的芯片。
其次，应根据被测信号的频率，选取合适的A/D 转换器。
为了准确地采样信号，必须满足采样定理：max 2i s f f其中s f 是采样频率，max i f 是最高频率分量的频率。
系统要求的输入最高频率为10KHz ，所以根据采样定理我们可知A/D 需选取采样频率在应20KHz 以上（3到8倍为最佳）。
但串行通信的采样时钟还需要额外乘上芯片的位数。
如果采取整个周期采样的话，CPU 处理速度仍然不足以配合A/D 的采样速率，这时我们用每周期只采一点的方法，最后整合出一个完整的周期，这样就弥补了CPU 在处理速度上的不足。
本系统A 通道的输入信号为单极性信号原信号和回放信号的电平之差的绝对值≤50mV ，输入信号4V 左右，系统精度4V/50mV=80mV ；通道输入信号和回放信号幅度峰峰值之差的绝对值是≤10mV ，输入信号峰峰值100mV 左右, 系统精度100mV/10mV=10mV 。
系统对精度的条件是A/D 的分辨率n 2至少要大于系统的精度，所以本系统理论上至少需要7位的A/D ，考虑到实际芯片的情况，应选择8位或以上的A/D 芯片。
但是A/D 的分辨率越高所需要CPU 的处理速度越快。
我们应选取串行接口，10位中速A/D ，采样速率在20kHz 以上。
TCL1549是一款串行控制，功耗低的10为A/D 转换器。
它的采样频率是38kHz 。
各项指标都能满足我们的要求。
2.D/A 转换器的选取对于D/A 转换器的选取，应注意分辨率，也就是D/A 转换器模拟输出可能被分离的等级数。
输入的数字量位数越多，输出电压可分离的等级就越多，即分辨率越高。
所以误差越小，要求输入数字量的位数也就越多，D/A 的输入数字量是由A/D 提供，所以D/A 分辨率的高低主要取决于A/D 的位数，10位的A/D 和10位的D/A 足以达到系统要求的精度。
在本系统中我们选用了TLC5615、10位串行数据接口的D/A 。
完全满足系统的要求。
五、电路设计与程序设计1.电路设计（1）前级输入的设计系统要求输入阻抗不小于10k，所以我们采用射极跟随器，用来提高系统的输入阻抗，要求输入电压通过射极跟随器输出提高了输入阻抗而输出波形不变。
而实际的电路中，因为系统基本要求的输入单极性信号（高电平约4V、低电平接近0V）、频率约1kHz信号，而系统采用5V供电，普通运放的输出电压幅值不能达到4V，导致削顶失真，直接影响了下一级AD的采集结果，所以我们要选择rail to rail也就是轨到轨，也就是说最大输出电压可以最大程度的接近电源电压,这样才能保证输入信号经过运放后不会失真。
这里我们选用LMV324轨到轨运放。
通过Multisim仿真观察图4.2和图4.3，用普通运放和轨到轨运放构成的射极跟随器后的输出波形比较（输入为单极性信号高电平约4V、低电平接近0V的正弦波）。
图3 轨到轨运放射极跟随器仿真波形图4 普通运放射极跟随器仿真波形A通道前级输入如下图图2 轨到轨射极跟随器对于通道，因为信号是峰峰值为100mV的双极性信号，为了便于AD采集信号我们先将通道的信号的工作点提高到1/2VCC，再将其放大20倍，这样就得到了一个峰峰值为2V的单极性信号更便于AD的采集，同时送往过零比较器，让CPU完成对信号周期频率的采集，我们只需在程序里将采集到的信号幅值除以20，再送给液晶显示即可。
