基于单片机的简易数字存储示波器-学士论文

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1、目录摘要IAbstractII1绪论11.1示波器发展简史与现状11.2示波器原理概述31.3模拟示波器与数字示波器51.4设计任务与目标92.数字示波器总体设计102.1数字示波器总体结构102.2数字示波器采样速率112.3数字示波器采样原理123数字示波器硬件设计143.1信号调理电路143.1.1输入衰减电路153.1.2程控放大电路163.1.3电平移位电路183.1.4硬件触发电路193.1.5AD转换电路213.2数字处理电路233.2.1CPLD电路233.2.2MCU电路244.数字示波器软件设计284.1同步触发294.2串行通信314

2、.3波形显示334.4峰峰值计算345数字示波器的调试和测试365.1硬件安装调试和软件调试365.2测试方案365.3性能测试37参考文献38致谢40摘要本文对示波器的工作原理进行了介绍，提出一种基于单片机和CPLD的20M数字存储示波器设计方案。FPGA通过控制高速A/D转换器ADS831采样输入信号,信号输入频率低于4MHz时进行实时采样，高于4MHz时进行等效采样。等效采样是对多个信号周期连续采样来复现一个信号波形，采样系统能以扩展的方式复现频率大大超过奈奎斯特极限频率的信号波形。通过等效采样可以使用较低的采样频率获得较高信号的输入采集，从而降低了

3、对A/D速度的要求，降低了示波器的硬件成本。本文所设计制作的示波器对于示波器的发展与制造具有一定的指导意义。本论文主要研究了等效采样在数字示波器发展中的应用，给出了20M数字示波器制作的方案。硬件上设计出了示波器模拟信号处理电路、CPLD采样控制电路和人机交互所需要的单片机控制电路。软件上根据不同的输入信号频率选择使用实时采样和等效采样采用等效，同时实现了良好的人机交互界面。研究结果表明使用等效采样技术，能够很好的解决高速周期信号测量所带来的需要高速采样的问题，减轻对于A/D转换速率的要求，降低示波器的硬件成本。本文的特色在于除了使用一般的等效采样来采集信

4、号之外还采用了等效采样的技术来采集信号。实现了低速率A/D采集高速率信号的功能，验证了等效采样的可行性。摘要：单片机；CPLD；等效采样；数字示波器IIAbstractInthispaper,theworkingprincipleoftheoscilloscopewereintroduced,theMCUandCPLD-baseddigitalstorageoscilloscopeofthe20Mdesign.FPGAthroughthecontrolofhigh-speedA/DconverterADS831samplestheinputsignal,t

5、hesignalinputfrequencyinrealtimewhenlessthan4MHzsampling,higherthantheequivalenttimesampling4MHz.EquivalentSamplingissamplingforanumberofsignalcyclestorehabilitationisasignalwaveform,thesamplingsystemcanbeawaytoextendthecomplexismuchhigherthantheNyquistfrequencylimitofthesignalwav

6、efrequency.Throughtheuseoflowequivalentsamplingcanobtainahighersamplingfrequencyoftheinputsignalcollection,therebyreducingthespeedoftheADtoreducethehardwarecostoscilloscopes.Inthispaper,designedbytheoscilloscopeforthedevelopmentandmanufactureofoscilloscopeshaveacertainsignificance

7、.Thispaperstudiedtheequivalentinthedigitalsamplingoscilloscopeinthedevelopmentofapplications,giventheproductionofDigitalOscilloscope20Mprogram.Designedhardwareoscilloscopeanalogsignalprocessingcircuit,CPLDsamplingcontrolcircuitandtheneedsofhuman-computerinteractionbysingle-chipcon

8、trolcircuit.Software,dependingont