综合电子设计指导书示波器

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1、综合电子设计指导书课程设计题目：简易数字示波器制作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开发板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）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。　　（2）仪器输入阻抗大于100kΩ，用液晶显示，设液晶显示屏水平刻度为12div，

2、垂直刻度为4div。要求垂直分辨率为16级/div，水平分辨率为10点/div。　　（3）上述两个信号源公共要求设置0.2s/div、0.2ms/div、10us/div三档扫描速度，仪器频率范围为DC～10kHz，误差≤8%。　　（4）设置0.1V/div、1V/div二档垂直灵敏度，误差≤8%。　　（5）仪器的触发电路采用内触发方式，要求上升沿触发，触发电平可调。　　（6）观测波形无明显失真。2．发挥部分　　（1）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。　　（2）增加双踪示波功能，能同时显示

3、两路被测信号波形。　　（3）增加水平移动扩展显示功能，要求存储深度增加一倍，并且能通过操作“移动”键显示被存储信号波形的任一部分。　　（4）垂直灵敏度增加0.01V/div档，以提高仪器的垂直灵敏度，并尽力减小输入短路时的输出噪声电压。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13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

4、对输入的模拟信号数字化处理。(4)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C8051F020，64KBFLA

5、SH、(4096+256)BRAM、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。13图1模块结构框图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

6、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；13（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1GND0V电源地2VCC+5V正电源3VEEOUT——4RS低读选通5WR低写选通6EN低使能7-14D0-D7高/低数据线15CS1低片选信号16CS2低片选信号17/RESE

7、T低复位信号18Vadj负显示对比度19———20———LCD接口电气原理图见下图11。图11LCD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PIN113、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。图12A