简易示波器制作方案
基于S12的简易数字示波器的设计方案
基于S12的简易数字示波器的设计方案
1.引言
本文的设计方案中的数字示波器是对传统高速电子束示波器的改进，它能对被测周期信号或单次非周期信号进行一次采集与储存，便于分析波形。
目前对于数字示波器已经有比较丰富的研究，但有时在开发设计中只需要中低端数字示波器即可达标。
针对此本文给出了一种简易数字示波器的制作设计方案，尽可能采用数字电路，结构简单测量结果可靠且具高分辨率和低误差的特点。
2.系统设计方案
本设计方案以S12单片机为主控芯片，通过程控放大电路将信号衰
减放大后经TLC5510采样送入FIFO芯片进行缓冲存储和整形电路，然后S12从FIFO读取数据，进行处理后将波形和峰峰值在LCD上进行显示，另一方面从整形电路输入S12测频，并将频率显示在液晶屏上。
简易数字存储示波器设计
简易数字存储示波器设计数字存储示波器是一款用于测量电信号的仪器，它可以将收集到的信号进行数字化处理，并将结果显示在屏幕上。
本文将介绍一个简易的数字存储示波器的设计。
1. 设计目标设计一个简易的数字存储示波器，使其能够接收并显示电信号的波形，并具备一定的存储功能。
该示波器需要具备以下功能：能够调节触发电平、可以调节扫描速度、能够通过按钮进行保存和回放存储的波形。
设计需要保证简易、易于操作、能够满足基本的测量需求。
2. 硬件设计（1）电路板设计：设计一个电路板用于信号的采集和存储。
该电路板包括模拟前端电路用于信号的采集，数字转换电路将模拟信号转换为数字信号，以及存储器用于存储采集到的数据。
（2）显示屏和按键：电路板上需要配备一个液晶显示屏，用于显示采集到的波形图像。
同时，设计按键用于调节触发电平、扫描速度以及保存和回放。
3. 软件设计（1）数据采集：通过模拟前端电路采集信号，并使用数字转换电路将模拟信号转换为数字信号。
采用适当的采样率，将数据进行采样，并存储到存储器中。
（2）数据显示：通过显示屏将存储器中的数据显示为波形图像。
根据采样率和扫描速度，将存储器中的数字信号转换为波形，并在屏幕上显示。
（3）触发控制：通过按键调节触发电平，设置触发条件，使得波形显示能够达到最佳效果。
设计合适的触发电路用于触发信号。
（4）数据存储和回放：设计按键和存储器用于保存和回放采集到的波形。
按下保存键后，将当前的波形数据保存到存储器中，按下回放键后，将存储器中的波形数据重新显示在屏幕上。
4. 使用方法使用该简易数字存储示波器，首先将信号源连接到示波器的输入端，然后通过按键进行触发电平的调节和扫描速度的设置。
在适当的触发条件下，示波器将开始采集并显示信号的波形。
当波形满足要求后，可以通过按键将波形数据保存到存储器中。
保存后的波形可以通过按键进行回放，重新显示在屏幕上。
5. 总结通过以上的设计和实现，可以得到一个简易的数字存储示波器。
数字示波器制作
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19. 在使用数字示波器时，需要注意操作安全和规范问题。由于数字示波器是一种精密的测量仪器， 其操作需要一定的技能和经验。因此，需要遵守操作规程和规范，确保数字示波器的正确使用和保护
20. 在使用数字示波器时，需要注意数据的可重复性和精度问题。由于数字示波器的测量结果受到多
3 种因素的影响，其测量结果的可重复性和精度可能会受到影响。因此，需要进行充分的校准和维护，
在使用数字示波器时：需要注意数据的存储和处理。由于
1 数字示波器可以捕捉到大量的数据，因此需要使用合适的
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数据存储和处理方法来保存和分析这些数据。例如，可以 使用SD卡或其他存储设备来存储数据，或者使用计算机来
处理和分析数据
总之，制作数字示波器需要仔细考虑硬件连接、Байду номын сангаас件设置、注意事项等多个方面的问题。 只有综合考虑并仔细操作，才能制作出高质量的数字示波器，并获得准确的测量结果
24. 在制作数字示波器时，需要考虑其成本和性 价比。由于数字示波器是一种较为昂贵的测量仪 器，因此需要考虑其成本和性价比。在保证数字 示波器的性能和质量的前提下，需要尽可能地降 低其制造成本和提高性价比
总之，制作和使用数字示波器需要综合考虑多个方面的问题，包括硬件设计、软件开发、 操作安全、数据可重复性和精度等等。只有全面考虑并仔细操作，才能制作出高质量的数 字示波器，并获得准确可靠的测量结果 26. 在使用数字示波器时，可以结合多种工具和软件进行更全面的信号分析。例如，可以 使用Matlab、LabVIEW等软件来处理和分析数字示波器采集到的数据，或者使用专门的信 号分析软件来对信号进行频谱分析、波形绘制等操作 27. 在使用数字示波器时，需要注意数据的存储和处理问题。由于数字示波器可以捕捉到 大量的数据，因此需要使用合适的数据存储和处理方法来保存和分析这些数据。例如，可 以使用计算机来存储和处理数据，或者使用专门的存储设备来保存数据 28. 在进行数字示波器的设计和制作时，需要考虑其可视化和人机交互功能。数字示波器 应该能够提供清晰、直观的波形显示和数据输出，同时也应该具备简单易用的操作界面和 交互功能，以便用户能够方便地进行测量和操作
简易数字存储示波器设计
3. 部分电路设计及模拟
* 有关解释 程控开关Sn 必须是模拟开关，选择集成开关MAX4501； 增益调节电阻Rnn ，模拟开关的内阻计人其中； 补偿电容 改善通道频响特性
3. 部分电路设计及模拟
3）低通滤波器 * 作用：抗混迭
采样信号的频谱混迭现象及改善方法
* 抗混迭滤波器电路
3. 部分电路设计及模拟
态
校满度
信
号
程控增益和扫描速度
开始写数据 动
停止写数据
态 数据处理
信
启动显示 号
扩展显示
锁存显示
双踪显示
单次触发
用途 输入短路 输入端接0.8V 分别接通增益和选择时钟 RAMa和RAMb地址为 00H RAMa和RAMb地址为 FFH 或1FFH
将零点偏移、满度校准以及光迹分离量计入采集数 据
从RAM读数据至D/A
采用实时采样方式
2. 方案讨论
2.2 控制器的选择
* 对控制器的要求
采集速率： 高达1000kHz(1 μ s)， 低至 20ms； （决定于扫描速度）
样点恢复速率：10kHz； 程控增益： 1V/div，0.1V/div，0.01V/div 双踪、扩展… * 三种方案
(1) VLSI 例如 CPLD (2) MUC (3) MUC+CPLD
① 显示器是其外设； ② 与CPLD 的连接是P0、P1口； ③ 键盘中断优线于触发中断； ④ 输出信号恢复和产生扫描电压的数据； ⑤ 单片机的有关设定
P1口，表6.4 内RAM的设定，表6.5 前向通道的控制信号，表6.6 补充说明： 扫描速度为0.2s/div时，每采样一点就显示一次，否则要产生 闪烁现象。
4) 控制器的软件设计 (根据DSO的工作过程编写)
简易数字存储示波器设计
简易数字存储示波器设计任务及要求：1、设计并制作一台用普通示波器显示被测波形的简易数字存储示波器，示意图如下：2、基本要求（1）要求仪器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。
（2）要求仪器的输入阻抗大于100kΩ，垂直分辨率为32级/div，水平分辨率为20点/div；设示波器显示屏水平刻度为10div，垂直刻度为8div。
（3）要求设置0.2s/div、0.2ms/div、20μs/div三档扫描速度，仪器的频率范围为DC～50kHz，误差≤5%。
（4）要求设置0.1V/div、1V/div二档垂直灵敏度，误差≤5%。
（5）仪器的触发电路用内触发，要求上升沿触发、触发电平可调。
（6）观测波形无明显失真。
3、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。
方案选择及设计理念：数字存储示波器系统由信号调理电路、采样保持电路、触发电路、A/D、D/A、X输出电路、Y输出电路、控制处理器等组成。
下图所示为数字存储示波器的原理框图。
每隔一端时间对输入的模拟信号进行采样然后经过A/D转换，把这些数字化后的信息按一定的顺序存入RAM中，当采样频率走高时，就可以实现信号的不失真存储。
当需要观察这些信息时，只要以合适的频率把这些信息从存储器RAM中按原顺序取出，经D/A转化和LPF滤波后送至示波器就可以观察到稳定的还原后的波形。
方案讨论：采样方式的选择本题要求的单次信号测量，需采用实时采样；要求最高信号频率为50KHZ,为使该频率下每个周期内有20个采样点，就要求最高采样速率为1MHZ，A/D转换速率1Ms/s，在目前市场条件下满足1MHZ采样速率的A／D无论技术条件还是价格都不是困难的。
(7)简易数字示波器
简易数字示波器
一、任务：
设计一个简易数字示波器
二、要求
（一）基本要求：
1、单通道，输入电压范围0－5V，波形显示无明显失真。
2、能够显示电压峰值，电压测量误差≤10％，示波器带宽≥10KHz。
3、LCD显示，垂直显示像素不少于50点。
4、能显示周期信号的频率。
5、支持边沿触发(上升沿、下降沿）和电平触发（触发电平在输入电压范围内可设置）。
6、存储深度不低于512字节，单个记录不少于256个点，可显示记录的波形。
7、提供基本的操作按钮。
（二）扩展功能（实现其中一项即可，两项实现按照较高一项评分）
1、双通道，实时采样频率不低于400KHz，等效采样频率不低于1MHz，最大存储深度不低于2M字节，彩色LCD显示，能够同时两个通道波形，显示分辨率不低于基本要求项中的参数，具备多种可选扫描时间设置。
2、双通道，不要求LCD显示，实时采样频率不低于200KHz，等效采样频率不低于1MHz，编写PC机虚拟示波器软件，支持把采集数据发送到PC机上显示，显示分辨率8bit，在PC机上能操作示波器，在PC机上能够保存记录。
要求自编的PC机软件运行稳定，不发生死机，蓝屏现象。
四、说明
1、示波器的存储功能，允许把数据存储在易失性存储器如RAM或者非易失性存储器如FLASH 中。
2、所有测试波形若未经声明均为正弦波和方波。
3、基本功能第4点（显示信号的频率）的测试波形只需要为简单的周期信号（正弦波，三角波，方波），允许一定程度的误差（+5％以内）。
简易数字存储示波器
目录1 任务分析 (3)2 方案论证和比较 (4)2.1处理器的比较和选择 (4)2.2信号前向调整模块的设计方案 (4)2.3A/D转换器选型方案 (4)2.4显示设备的选择 (5)3系统硬件设计 (5)3.1总体设计思路 (5)3.2信号前向调整模块 (5)3.3频率计的基本原理 (6)3.4MSP430F247处理器 (7)3.5存储器 (8)3.6显示输出电路 (9)3.7键盘设计 (9)3.8电源稳压保护电路 (10)4 软件设计 (10)5 系统测试 (11)6 结束语 (12)7 参考文献 (13)8附录 (14)附录1 系统电路总图 (14)附录2 制作实物图 (15)摘要本设计是一种简单实用的数字存储示波器。
该设计主要由四个模块电路组成：前端信号处理模块、数据的采集与存储模块、键盘输入控制模块、单片机控制模块与LCD显示模块。
采样率可达1M，并具有数据的采集、显示菜单、单次触发、存储显示等功能。
本设计以MSP430F247单片机为核心，采用运算放大器OPA2132，对大小信号分别进行放大处理；LCD12864显示波形，并且可以显示当前的时间扫描灵敏度和垂直灵敏度状态。
此外作品大大优化了外围硬件线路的设计，增加了系统的稳定性和可靠性。
关键词：示波器数字存储高速AD转换，简易数字存储示波器1 设计任务设计并制作一个简易数字存储示波器( 简易DSO )。
基本要求(1) 可以显示测量的波形，(2) 垂直灵敏度：0.01V/div，0.02V/div，0.05V/div，0.1V/div，0.2V/div，0.5V/div，1V/div，2V/div，5V/div误差≤5% ；(3) 水平扫速： 30μs/div，50μs/div，100μs/div，200μs/div，500μs/div，1ms/div，2ms/div，5ms/div，10ms/div，20ms/div，50ms/div，100ms/div，200ms/div，1s/div，误差≤5%；(4) 可测量的模拟输入信号的电压范围在10mV-5V。
简易数字示波器的设计
目录第1章设计内容与要求 ...................................... 错误!未定义书签。
1.1 设计内容............................................ 错误!未定义书签。
1.2 设计要求............................................ 错误!未定义书签。
1.3 系统功能............................................ 错误!未定义书签。
1.4 应用分析............................................ 错误!未定义书签。
第2章系统总体设计 ........................................ 错误!未定义书签。
2.1 总体框图............................................ 错误!未定义书签。
2.2 总体设计分析........................................ 错误!未定义书签。
第3章硬件结构............................................ 错误!未定义书签。
3.1 5V电源电路.......................................... 错误!未定义书签。
3.2 系统电源电路........................................ 错误!未定义书签。
3.3 复位电路............................................ 错误!未定义书签。
3.4 JTAG接口电路........................................ 错误!未定义书签。
3.5 系统存储器电路...................................... 错误!未定义书签。
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信号调整电路
二、系统硬件设计
• 4.1电源部分 设计介绍 • 采用常见的变 压器-桥堆整 流-滤波-LDO 的形式。
ATmega16部分原理
三、0LED显示屏部分
四、模拟信号处理以及通道切换
简易示波器制作案
目录
系统设计方案
主要器件介绍
系统硬件设计
一、系统设计方案
• 1.1 • 系统设计框图：
整体原理图
• 1.2数字域器件的选择 • 关键数字域器件的选择：AD转换、处理器、及显示 器。
• 1.3耦合方案 • 采用变压器衰减耦合： 采用双输出变压器不仅作为电源变压器同时担当 信号耦合。 1.4信号处理方案 信号处理方案 通过将5v电压分压，在通过高阻值的输入电阻将 信号衰减，最后通过OP07组建电压跟随器进行阻 抗变换输入.