波形采集、存储与回放系统设计报告

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1、.....基于51单片机电子设计报告之波形采集、存储与回放系统院系：电子通信工程团组：姓名：110指导老师：2012/8/15学习参考.....目录一、设计任务求……………………………3二、系统方案论证与选择…………………6三、系统硬件的设计……………………10四、系统软件的设计………………………12五、参考文献………………………………14六、结论……………………………………15附录………………………………………16附录1程序代码………………………………16附录2硬件原理图……………………………30

2、附录3PCB图（部分）…………………………32学习参考.....一、设计任务求<1>、任务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。<2>、要求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10kΩ，输出阻抗不大于1kΩ。（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

3、号电平之差的绝对值≤50mV，周期之差的绝对值≤5%。（3）系统功耗≤50mW，尽量降低系统功耗，系统内不允许使用电池。学习参考.....2.发挥部分（1）增加B通道对双极性、电压峰峰值为100mV、频率为10Hz~10kHz信号的采集。可同时采集、存储与连续回放A、B两路信号，并分别测量和显示A、B两路信号的周期。B通道原信号与回放信号幅度峰峰值之差的绝对值≤10mV，周期之差的绝对值≤5%。（2）A、B两路信号的周期不相同时，以两信号最小公倍周期连续回放信号。（3）可以存储两次采集的信号，回放时

4、用按键或开关选择显示指定的信号波形。（4）其他。<3>、说明1．本系统处理的正弦波信号频率范围限定在10Hz~10kHz，三角波信号频率范围限定在10Hz~2kHz，方波信号频率范围限定在10Hz~1kHz。2．预留电源电流的测试点。3．采集与回放时采用示波器监视。4．采集、回放时显示的周期和幅度应是信号的实际测量值，规定采用十进制数字显示，周期以“ms”为单位，幅度以“mV”为单位。<4>、评分标准学习参考.....学习参考.....一、系统方案论证与选择1、题目要求及相关指标分析题目的要求是将待

5、测信号进行数字存储，并通过普通示波器将被测信号显示出来。由于待测信号为模拟信号，存储过程为数字方式，故应该将模拟信号进行量化处理，然后存储到存储器中，当需要显示的时候，从存储器读出数据并恢复为模拟信号，并送往普通示波器Y输入端，在X输入端加入相应的扫描信号，采有X-Y方式观察信号的波形。因此，设计的重点是模拟信号的处理与采样、数字信号的存储、普通示波器的显示控制、系统的控制4个方面。2、方案的比较与分析1）采样方式方案一：实时采样。实时采样是在信号存在期间对其采样。根据采样定理，采用速率必须高于信号

6、最高频率分量的两倍。对于周期的正弦信号，一个周期内应该大于两个采样点。为了不失真的恢复原被测信号，通常一个周期内就需要采样八个点以上。方案二：等效时间采样法。采用中高速模数转换器，对于频率较高的周期性信号采用等效时间采样的方法，即对每个周期仅采样一个点，经过若干个周期后就可对信号各个部分采样一遍。而这些点可以借助步进延迟方法均匀地分布于信号波形的不同位置。其中步进延迟是每一次采样比上一次样点的位置延迟△学习参考.....t时间。只要精确控制从触发获得采样的时间延迟，就能够准确地恢复出原始信号。等效时

7、间采样虽然可以对很高频率的信号进行采样，可是步进延迟的采样技术与电路较为复杂。再者，它只限于处理周期信号，而且对单次触发采样无能为力。实时采样可以实现整个频段的全速采样，因此本设计采用方案一。2）双踪显示方式方案一：每个通道都有一套独立的ADC和存储器，双踪显示时，只需轮流选择不同通道的波形数据，就可以实现两路波形的同时显示。方案二：只使用一片ADC，一片存储器和一片DAC，在采样的时候，用存储器地址的最低位控制模拟开关。通过切换两路模拟信号，将采集到的数据分别存储到存储器的奇地址和偶地址上，双踪显

8、示时通过扫描存储器中的数据即可将两路波形同时显示出来。方案二使用的硬件电路较少，故我们选择方案二。3）触发方式选择要使屏幕上显示稳定的波形，则需将被测信号本身或者与被测信号有一定时间关系的触发信号加到触发电路。触发源选择确定触发信号由何处供给。通常有三种触发源：内触发(INT)、电源触发(LINE)、外触发EXT)。题目要求选择内触发，即学习参考.....使用被测信号作为触发信号。方案一：采用数字触发方式。对波形信号进行采集，将采集到的波形数据和触发电平（可由键盘设置