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15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

2、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

3、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。15(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

4、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C8051F020，64KBFLASH、(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

5、；（9）外扩总线接口；（10）C8051F020上的资源对用户开放。图1模块结构框图15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

6、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156EN低使能7-14D0-D7高/低数据线15CS1低片选信号16CS2低片选信号17/RESET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

7、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。图12ADC、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：15开始系统初始化A/D数据采集完成？结束按键识别执行相应功能数据处理LCD液晶显示程序流程图15附录一开发工具Keil使用指南一、MDK的安装与配置1MDK安装的最小系统要求为：操作系统：Win98、Wi

8、nNT4、Win2000、WinXP；