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综合电子设计指导书示波器

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1北京信息科技大学 综合电子设计实验指导书 -----简易数字示波器的设计

自动化学院 陈福彬 课程设计题目：简易数字示波器的设计 1.1设计目的 了解数字示波器的基本控制原理，主要利用C8051F020微控制器实现一个简易数字示波器的设计与制作。通过设计需要理解数字示波器的基本控制原理，掌握处理器C8051F020芯片的应用，

多通道ADC采集功能等应用技术。 应用外设掌握人机交互技术，设计友好的人机交互界面。 1.2设计任务与要求 1．基本要求 （1）设计并制作用普通示波器显示被测波形的简易数字示波器。 （2）具有单次触发存储显示方式，即每按动一次“单次触发”键，仪器在满足触发条件时，能对被测周期信号或单次非周期信号进行一次采集与存储，然后连续显示。 （3）观测波形无明显失真。 2．扩展部分 （1）用液晶显示器进行波形显示，设计友好的人机交互界面。 （2）增加连续触发存储显示方式，在这种方式下，仪器能连续对信号进行采集、存储并实时显示，且具有锁存（按“锁存”键即可存储当前波形）功能。 （3）增加双踪示波功能，能同时显示两路被测信号波形。

1.3设计报告要求 见附录二 1.4设计思路

一、设计原理 （1）系统框图

图1.4.1 系统框图 本系统主要包括中央控制模块、输入信号调理电路、A/D信号采集、数据存储、人机交互控制模块。具有性能可靠。系统组成如图1.4.1所示。

(1)微处理器模块：实现信号处理与协调控制。 (2) 输入信号调理电路：实现将输入信号进行整形，滤波处理。 (3) A/D信号采集模块：实现对输入的模拟信号数字化处理。 （4）D/A转换模块：实现数字信号到模拟信号的转换。 2(5) 数据存储：实现数字化后的数据存储。 (5)人机交互控制模块：包括键盘和液晶显示。键盘显示用来完成系统参数设置以及动作方式指示等。

二、硬件电路设计 1.主控制板说明

模块结构框图和功能描述 C8051F020器件是完全集成的混合信号系统级MCU 芯片，具有64个数字I/O 引脚；时钟电路使用20MHz石英晶体振荡器片外时钟振荡器；具有上电复位和手动按键复位功能；数据总线地址总线经总线驱动后引出到总线插槽与其他模块相连。模块的译码制电路由一片74HC138来完成。模块的结构如图1所示，主要资源如下： （1）MCU为美国Silabs公司C8051F020，64KB FLASH、(4096+256)B RAM、最高25MIPS执行速度； （2）4路12位AD输入，AIN1到AIN4输入信号量程0~+2.4V ； （3）2路12位DA输出，输出信号量程0~+2.4V； （4）1路标准RS232通讯接口； （5）1个16X2LCD接口； （6）1个128X64LCD接口； （7）1个复位键，4个按键； （8）JTAG调试接口； （9）外扩总线接口； （10）C8051F020上的资源对用户开放。

总线接口

C8051F020

液晶显示UART口

12位A/D

12D/AJTAG按键

图 1 模块结构框图

3模块主要元器件布局 模块的元器件布局如图2所示：

图2 模块的元器件布 （1）JP1，JP2，JP3，JP4为总线接口； （2）P1，P2为电源插座，P2为＋5V系统电源，P1为＋9V系统电源； （3）POWER1为电源指示灯,上电即点亮； （4）J1为下载接口JTAG； （5）S1为手动复位按扭。 （6）L1，L2液晶接口； （7）K2，K3,K4,K5为四个按键； （8）P5为两路DA输出，P3,P4为两路AD输入；

LCD接口 128X64图形点阵LCD 模块配置了20脚图形点阵LCD接口（驱动器型号：）接口插座的功能引脚定义详见如表2。 表2图形点阵LCD接口引脚定义 管脚 符号 有效电平 作用 1 GND 0V 电源地 2 VCC +5V 正电源 3 VEEOUT — — 4 RS 低 读选通 5 WR 低 写选通 46 EN 低 使能 7-14 D0-D7 高/低 数据线 15 CS1 低 片选信号 16 CS2 低 片选信号 17 /RESET 低 复位信号 18 Vadj 负 显示对比度 19 — — — 20 — — —

LCD接口电气原理图见下图11。

15R1612J2123456789101112131415

51617181920

L1LCD12864+5V

VOUTP27/DB7P21/DB1P22/DB2P23/DB3P24/DB4P25/DB5P26/DB6

P37/ENP36/RWP35/RSP20/DB0

P10/CS1P11/CS2P12/LCD_RST

6.2R124kR13

图11 LCD接口电气原理图 2.1.7 参考电压

图12中VREF为C8051F020的电压基准输出（2.4V），VREF0为ADC0 的电压基准输入，VREF1为ADC1 的电压基准输入，VREFD为DAC 的电压基准输入。用短路块将J6的PIN5与PIN1、PIN3与PIN7、PIN1与PIN5短接时，C8051F020的内部基准电压就可以引到内部的ADC和DAC。

MONENVREFDVREF0VREFVREF112345678J6Header 4X2AVDD 图12 ADC、DAC通道参考基准电压接线 三、软件设计 在程序的设计过程中，主要包括各中断模块、A／D转换子程序，D／A转换子程序，LCD液晶显示子程序，按键处理子程序等等组成。软件流程图示例如下图所示： 开始 系统初始化

A/D数据采集完

6程序流程图

成？按键识别执行相应功能

数据处理 LCD液晶显示 结束 附录一 开发工具Keil使用指南 一、 MDK的安装与配置 1 MDK安装的最小系统要求为： 操作系统：Win98 、WinNT4 、Win2000 、WinXP； 硬盘空间：30M以上； 内存：128MB以上。 2 MDK的安装步骤如下： 2.1 在桌面上双击安装文件，弹出如图1-1所示安装界面。建议在安装之前关闭所有的应用程序，单击Next，弹出如图1-2所示对话框。

2.2 仔细阅读许可协议，选中I agree to all the terms of the preceding License Agreement 选项，单击Next ，弹出如图1-3所示对话框。

7 2.3 单击Browse选择安装路经，然后单击Next，弹出如图1-4所示对话框。 2.4 输入First name、Last name、Company Name以及E-mail地址后，单击Next；安装程序将在计算机上安装MDK，之后会弹出如图1-5所示对话框，单击Finish安装结束。至此，开发人员就可以在计算机上使用MDK软件来开发应用程序了。

二、 如何建立工程 使用MDK作为嵌入式开发工具，器开发的流程与其他的开发工具一样，一般可以分为以下几步： 1 新建一个工程，从设备库中选择目标芯片，配置编译器环境; 2 用c/c++或汇编语言编写源文件。 3 编译目标应用程序； 84 修改源程序中的错误； 5 测试连接应用程序。 1 选择工具集 利用μVision 3创建应用程序，首先选择开发工具集。选择Project-----Manage----Components,Environment and Books菜单项，弹出如图1-6所示对话框。在对话框中，可以选择所使用的工具集。

2 创建工程并选择处理器 在μ Vision 3主界面中选择Project-----New Project菜单项，打开一个标准对话框，输入希望新建的工程名字即可创建一个新的工程。 创建一个新的工程时，μ Vision 3要求设计者为工程选择一款对应处理器，如图1-7所示。该对话框中列出了μ Vision 3所支持的处理器设备数据库，也可以选择Project---Select Device菜单项

进入此对话框。选择了某款处理器之后，μ Vision 3将会自动为工程设置相应的工具选项，这使得

工具的配置工程简化。图1-8以STM32为例。

对于大部分处理器设备，μ Vision 3会提示是否在目标工程里加入CPU的相关启动代码，如图1-9所示。启动代码是用来初始化目标设备的配置，完成运行时系统的初始化工作，对于嵌入式开发时必不可少的。单击“是”便可将启动代码加入工程，这使得系统的启动代码编写工作量大大减少。

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实验一

实验一

南昌大学实验报告学号：6100210051 专业班级：中兴101班综合□设计□创新实验日期：2012-4-1 实验成绩：实验一电子仪器的使用一、实验目的1、学习使用电子实验中常用的电子仪器——示波器、函数信号发生器、交流毫伏表、数字万用表、组合试验箱等的主要技术指标、性能及正确使用方法。

2、学习模拟电路实验箱的使用。

3、初步掌握使用双踪示波器观察正弦信号的方法。

二、实验原理示波器、函数信号发生器、交流毫伏表、数字万用表等和万用表一起，可以完成对电子电路的静态和动态工作情况的测试。

实验中，各仪器的连接如图1——1所示。

注意，各仪器的共地端应连接在一起，称共地。

1、函数信号发生器可以产生正弦波、方波、三角波等各种信号波形。

按键操作，数字显示，输出分A、B两路，输出频率范围40mhz~6Mhz，输出电压幅度2mVp-p~20Vp-p。

输出阻抗50欧。

作为信号源，输出端不允许短路。

2、交流毫伏表用来测量正弦电压的有效值，应在工作频率范围内使用。

为防止过载而损坏仪表，应在电压量程内使用。

测量范围为30Uv~300V、5Hz~2MHz。

3、示波器能显示信号波形，并对信号参数进行测量。

三、实验设备与器材四、实验内容（一）测试示波器“校正信号”波形的幅度、频率，并把数据计入表1——1中。

（二）用示波器和交流毫伏表测量信号参数用函数信号发生器输出频率分别为100Hz、1KHz、10KHz、100KHz，有效值为1V 的正弦波信号，用毫伏表测量信号电压幅值，用示波器测量信号源输出电压频率计及幅值，并把数据记入表1——2.（三）用双踪示波器测量两个波形间的相位差按图1——2连接电路。

信号发生器其输出频率1KHz，幅值2V的正弦波，经RC移相网络获得频率相同但相位不同的两个信号Ui和Ur，分别加到双踪示波器两个通道CH1、CH2，测量两个波形间的相位差。

（注：图中，C=0.1uf，R=1K。

）图1——2测量相位差电路图图1——3双踪示波器显示两相位不同的正弦波五、实验步骤1、使用函数信号发生器产生频率为100Hz，有效值为1V的正弦波。

RIGOL_DS1072U系列数字示波器使用介绍

RIGOL_DS1072U系列数字示波器使用介绍

参考或数X-学Y运方算波式形
光标测点击量C模H2式
电
延迟扫描压（Delayed）
水平 P李OS沙ITI育ON图旋形钮
CH1电压 X
触发控制
示X－波Y器方在式正常缺Y－省T方的式采下样可应率用是任1意MS采a样/s速。率一捕般获波情形况。下欲在，X将－采Y方样式率下适同 注 样当可降以低调，整可采以样得率到和通较道好的显垂示直效档果位的。 李沙育图形。
第十八页，共57页。
触发位置
MENU水平控制系统
改变释抑时 间，直至波 形稳定触发
触发释抑
释抑时间
第十九页，共57页。
点击
点击
关闭触发释抑 释抑时间恢复100ns
MENU水平控制系统
时间位移
触发位移
改变触 发位移
点击 点击
第二十页，共57页。
关闭触发位移触 发位移恢复0
MENU触发设置系统
触发被正确设定，便 可以将不稳定的显示 转换成有意义的波形
着装整齐，不迟到早退，不喧哗打闹，不随地吐痰乱扔杂物， 不乱刻乱画损坏公物；禁止吃东西，喝饮料须使用带密封盖的 容器并注意随时密封；离开实验室前，必须完成实验整理；实 验整理的原则是恢复到实验前的状态：断电、归位。计算机正 常关机（显示器不关闭），键盘、鼠标、显示器归位；实验设 备关闭电源，搬动过位置的搬回原处，调整过支架的调回原处， 连接线分类放回收纳处；凳子搬回相应座位处；收拾垃圾并投 入实验室外的垃圾桶；
两通道 可选
点击
第十二页，共57页。
关于FFT频谱分析
* Rectangle * Hanning * Hamming * Blackman
第十三页，共57页。
使用FFT（快速傅立叶 变换）数学运算可将 时域（YT）时域信号 转换成频率分量（频 谱）。使用FFT可以方
《电子测量实验指导书》

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《电子测量》实验指导书电子测量实验室编写目录实验一示波器性能研究及使用实验二交流电压的测量实验三时间的测量实验四相位差和频率的测量实验五测量放大器参数测试实验六函数信号发生器的设计与调测实验七扫频仪的使用及有源滤波器性能测试实验八简易数显频率计的设计前言《电子测量》是一门理论与实践并重的课程。

它主要介绍电学中常见物理量（如电压、电流、电阻、电感、频谱、频率特性等）的测量方法、测量时使用的测量仪器以及基本的测量误差理论。

学生通过本课程的学习，应该在理解原理的基础上，掌握各物理量的测量方法，会使用相关的测量仪器。

《电子测量》课程实验开设目的：首先是加深理解在课堂上获得的理论知识，将理论知识形象化；同时学习仪器设备的实际操作，加强动手能力，积累实践经验；另外通过一些综合性实验达到对已学过的其它课程知识融会贯通的效果。

实验一示波器性能研究及使用一实验目的熟悉示波器的工作原理；掌握正确使用示波器测量各种参数的方法。

二实验原理我们可以把示波器简单地看成是具有图形显示的电压表。

普通的电压表是在其刻度盘移动的指针或数字显示来给出信号电压的测量度数。

而示波器则不同，示波器具有屏幕，它能在屏幕上以图形的方式显示信号电压的随时间的变化，即波形。

示波器能把非常抽象的，眼睛看不到的电过程，变换成具体的看得见的图像。

因此，使用示波器测量电压和电流时，可在显示被测电压或电流幅值的同时，还可显示波形、频率、相位。

这是其它电压测量仪表，如电压表等无法做到的。

一般电压表的读数与被测电压波形有关，而用示波器测量时，其精度可不受被测电压和电流波形形状的影响。

另外，示波器的响应速度极快，也没有指针式仪表所具有的惯性。

但是，示波器作定量测试时，测试值是以屏面上波形幅值所占的垂直刻度值乘Y 轴偏转灵敏度得出的，而屏面上波形幅值所占的垂直刻度值将受到光迹宽度、视差及示波器固有误差和工作误差等因素的影响，往往不易精确读出测试值，这就决定了示波器的测试精度不可能太高。

电子电路基础实验指导书2011版本

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计算机硬件综合实验电子电路实验指导书南京师范大学2011.2目录实验一基尔霍夫定律、迭加原理和戴维南定理 (3)一、实验目的 (3)二、实验仪器设备 (3)三、实验内容及步骤 (3)四、实验报告要求 (5)实验二LC并联谐振电路的频率特性 (6)一、实验目的 (6)二、实验仪器设备 (6)三、实验内容及步骤 (6)四、实验报告要求 (7)实验三示波器的使用与一阶RC电路的响应 (8)一、实验目的 (8)二、实验仪器设备 (8)三、实验内容及步骤 (8)四、实验报告要求 (9)实验四三极管的电流控制作用 (10)一、实验目的 (10)二、实验仪器及设备 (10)三、实验内容及步骤 (10)四、实验报告要求 (12)实验五单管交流放大电路 (13)一、实验目的 (13)二、实验仪器设备 (13)三、实验内容与步骤 (13)四、实验报告要求 (15)实验六集成运放应用电路综合实验 (16)一、实验目的 (16)二、实验仪器设备 (16)三、实验内容与步骤 (16)四、实验报告要求 (19)实验板器件位置图 (20)实验一 基尔霍夫定律、迭加原理和戴维南定理一、 实验目的1. 通过实验验证电路分析的基本定律基尔霍夫定律，并加深理解；2. 通过实验验证线性电路的重要定理，加深理解；3. 加深对参考方向的理解；4. 学习线性含源单口网络等效电路参数的测量方法。

二、 实验仪器设备1. 计算机硬件综合实验箱2. 数字万用表3. 电路电子实验板 三、 实验内容及步骤1.基尔霍夫定律、线性原理和迭加原理的验证首先，以实验板上的电阻网络为基础，按图1-1接线：连接b-b′，并将d 点接地，再按照表1-1所示的工作状态，依次将a 、c 两点分别接入相应的电源。

然后，按照表中要求，测量有关各支路的电压，并将结果记录于表1-1中。

注意：①若U S1由0改为5V ,则应将原来的连线“a→d ”改为“a→+5V ”；同理，若U S2由+15V 改为0，也应通过“c→+15V”与“c→d”之间连线的转换来改变，以确保不将电源短路。