一款简易示波器的设计方案
简易数字存储示波器设计
简易数字存储示波器设计摘要本文介绍了一种简易的数字存储示波器的设计。
示波器是一种广泛使用的电子测试仪器，用于显示电压随时间变化的波形。
数字存储示波器通过将波形样本存储在内存中，然后再进行显示，具有更高的分辨率和更多的功能。
本设计基于嵌入式系统，并通过一块液晶显示屏显示波形。
引言示波器是电子工程师和电子爱好者常用的测试设备之一。
然而，传统的示波器通常比较昂贵，且功能复杂。
为了满足一些简单的测试需求，我们设计了一款简易的数字存储示波器。
数字存储示波器具有存储和显示波形的功能，并且可以通过嵌入式系统实现。
本设计的核心部分是使用嵌入式开发板、模数转换器和液晶显示屏构建的简易数字存储示波器。
设计方案硬件设计嵌入式开发板本设计使用一块嵌入式开发板作为主要的处理器和控制单元。
开发板上应具备足够的计算能力和接口，以支持模数转换器、存储器和显示屏的连接。
模数转换器模数转换器（ADC）负责将输入的模拟信号转换为数字信号。
常见的ADC芯片有多种型号可选，选择合适的芯片以满足高精度和合适的采样率要求。
存储器用于存储模拟信号的样本数据。
根据要求，可以选择适当的存储器类型，如SRAM或SD卡。
显示屏显示屏用于显示存储器中的波形样本。
一块液晶显示屏是一个常见的选择，因为它可以提供高清晰度的图像和良好的视觉效果。
软件设计数据采集软件的第一步是通过ADC采集模拟信号，并将其转换为数字信号。
通过选择适当的采样率和转换精度，可以确保捕捉到所需的信号信息。
数据存储采集到的模拟信号样本将存储在嵌入式开发板的存储器中。
可以根据需要选择适当的存储器类型，以满足手头的需求。
从存储器中读取波形样本，然后将其显示在液晶显示屏上。
通过适当的算法和图形库，可以实现波形的平滑显示和良好的视觉效果。
操作流程本设计的操作流程如下：1.将待测试的电路连接到示波器的输入端口。
2.启动示波器，并设置合适的采样率和采样时间。
3.通过液晶显示屏查看波形样本。
4.根据需要对波形进行测量或分析。
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。
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)
示波器创新实验方案
示例器创新实验方案引言示波器是一种广泛用于电子工程和科学研究领域的测量仪器。
它可以以图形化的方式显示电压随时间变化的波形，帮助工程师和科学家分析和诊断电子系统中的问题。
然而，传统的示波器在某些方面存在一些限制，例如复杂的操作、高昂的价格和体积大。
为了解决这些问题，我们提出了一种示波器创新实验方案，旨在设计一款更简单、更实用、更便宜且更小巧的示波器。
设计目标通过本创新实验方案，我们希望实现以下设计目标： 1. 简单操作：设计一个用户友好的界面，使得操作示波器变得简单直观。
2. 经济实惠：尽可能降低示波器的成本，使其更加负担得起。
3. 便携性：设计一个小巧轻便的示波器，方便携带和使用。
方案详情硬件设计1.模数转换器：示波器的核心部件是模数转换器（ADC），它将连续变化的电压信号转换为数字信号。
我们可以选择一个高性能、低成本的ADC芯片，以保证示波器的准确性和可靠性。
2.显式器：为了显示波形，我们需要选择一个合适的显示器。
考虑到成本和便携性，我们可以选择一个小巧的LCD显示器。
3.控制电路：示波器需要一个主控制电路来处理用户输入、控制模数转换器并控制显示器。
我们可以选择一个单片机或微处理器作为主控制器，通过编程实现示波器的各种功能。
4.电源电路：示波器需要一个稳定的电源电路，以提供所需的电压。
我们可以选择一个适合示波器工作电压范围的电源模块，以确保电源的可靠性和稳定性。
软件设计1.用户界面：我们需要设计一个直观且易于操作的用户界面，使得用户可以轻松地控制和操作示波器。
可以使用图形用户界面（GUI）进行设计，并在主控制器上进行编程。
2.波形显示：示波器需要能够将模拟信号转换为数字信号，并以波形图的形式显示出来。
编写合适的算法和代码，以实现波形图的生成和显示。
3.功能实现：除了基本的波形显示功能外，我们还可以添加一些额外的功能，如波形捕获、自动测量和数据存储等。
这些功能可以通过编程实现，并根据实际需求进行定制。
简易示波器制作方案
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.
简易示波器课程设计报告
课程设计报告课程名称综合电子设计题目简易数字示波器指导教师起止日期系别自动化专业自动控制学生姓名班级/学号成绩摘要本系统由CPLD，单片机控制模块，键盘，LED，幅度控制模块，低通滤波模块组成，采用当前主流DDS 技术完成，能产生从1HZ-260KHZ 正弦波，方波，三角波以及这三种同频率波的线性组合，失真度限制在6%之内。
一、功能介绍1. 具有产生正弦波、方波、三角波三种周期性波形的性能。
2. 用键盘输入编辑生成上述三种波形（同周期）的线性组合波形。
3. 输出波形频率范围为1Hz~200kHz（非正弦波频率按10 次谐波计算；重复频率可调，频率步进间隔1Hz。
）4. 输出波形幅度范围0～5V（峰-峰值），可按步进为0.1V（峰-峰值）。
5. 具有显示输出波形种类、重复频率（周期）和幅度的功能。
6. 增加稳幅输出功能，当负载变化时，输出电压幅度变化不大于±3％（负载变化范围：100Ω~∞）。
二、方案论证与比较常见信号源的制作方法有：方案一：采用锁相式频率合成。
将一个高稳定度和高精确度的标准频率经过加减乘除的运算产生同样稳定度的大量离散频率技术，它在一定程度上既要频率稳定精确，又要频率在很大范围内可变的矛盾。
但频率受VCO 可变频率范围的影响，高低频率比不可能做的很高，而且只能产生方波和正弦波。
方案二：采用模拟奋力元件或单片压控函数发生器MAX0832，可产生正弦波，方波，三角波，通过调整外部元件可改变输出频率，但采用模拟器件由于元件分散性太大，即使使用单片函数发生器，参数也与外部元件有关，外接的电阻电容对参数影响很大，不能实现波形运算输出等智能化的功能。
方案三：采用DDFS，即直接数字频率合成技术，以Nyquist 时域采样原理为基础，在时域中进行频率合成，它可以快速转换频率，频率，相位，幅度都可以实现程控，便于单片机控制，所以，本系统采用此方案。
三、系统设计系统总体设计方框图：系统设计方案：1、实现A/D芯片的模数转换功能，通过keil的watch窗口观察ADC0读取的数据的变化。
(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）。
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款简易示波器的设计方案
随着电子通信以及教学事业的发展，示波器的应用
越来越广泛，它在教学中所起到的作用越来越重要，示波器可以测量信号的幅度，频率以及波形等等，但是高精度的示波器非常昂贵，对于非盈利事业的教学组织来说无疑不合适，所以提出了一种以单片机为控制核心的简易示波器设计方案。
它由前向控制部分，数据采集和存储部分， 51 单片机控
制部分以及按键和 MS12864R 显示部分组成。
1 简易数字示波器的工作原理以及总体框架本设计硬件电路部分由单片机控制系统电路，前向输入调理电路，模数转换和存储电路，以及按键显示电路组成。
其工作的基本思路就是以单片机为控制核心，让 AD 芯片完成数据的离散化，采集数据经过缓冲暂存于存储器里面，当波形显示时，单片机从存储器的读使能端读取采集数据存于数组中，然后进行相应的数据处理并把所存取得数据按一定的顺序打在液晶显示器相应的位置上，从而再现波形信号 ;其中输入调理电路由阻抗变换电路，信号抬升电路以及频率测量电路构成，阻抗变换电路是为了提高输入阻抗，信号抬升是为了使信号的幅度满足 AD 芯片的输入幅度要求，频率测量电路主要是测量周期性信号的频率。
总体设计框图如图 1 所示。
2 硬件设计 2.1 前端信号的处理本模块具有两
信号位置的变换主要由阻抗变换电路，信号抬升电路构成， 阻抗变换采用 ua741 构建的阻随放大电路， 信 用 ua741 构
成的加法电路， 信号位置的处理主要是对被测输 入信号在幅度与偏移方面进行线性处理，使信号在垂直方向
处于 A/D 转换器的输入范围内。
波形变换电路是用来测量 输入信号的频率，但是单片机属于数字器件，为此，我们需 随着写入数据或者读取数据而使地址指针进行递增或者递 减来实现寻址，两者中间接了一个缓冲器，这样可以起到数 据缓冲作用，在MCU 与AD 之间接入FIFO 的作用是起到数 据缓冲的作用，因为 AD 的时钟高于 MCU 的工作频率，所 以让 AD 和 FIFO 同步工作来存储 AD 转换的输出数据，实 验中 AD 与 FIFO 的时钟同步，来自于 ALE 引脚，为了使时 钟更加稳定， 可以让 ALE 信号先经过与门再送往采集存储模 块;FIFO 有3个标志位引脚，FF 满标志，HF 半满标志以及 EF 空标志，本设计只利用了 FF 满标志，当 FIFO 存满时通 知单片机来读取数据，这是单片机使 FIFO 的写使能禁止， 大功能， 是输入信号位置的变换 ;二是信号波形的变换 号抬升电路采 要对输入信号进行波形变换以及脉冲整形
;硬件电路设计如 图2 所示。
2.2 信号的采集与存储 数据采集部分㈣
是本设计的核心部分，本设计采用 BB 公司的 8 位 AD, 试验
中让 AD 完成数据采集，采集完数据送往
FIFO, 通过 FIFO 中继再送往单片机， FIFO 是一种双口 RAM, 它没有地址线，
2.4 按键电路 本设计需要按键较少，因为设计要求 向能够设置 10us/div,20us/div,40us/div 三档水平扫描速度，
Y 方向能够设置 0.5V/div 、 1V/div 二档垂直灵敏度，加之幅 度和频率的测量，所以本设计要 6 个独立按键就够了。
图6 所示。
本设计频率测量是基于计数法和测周期法混合使 用。
其基本思想就是先测量 1 s 内被测信号的上升沿个数， 来一个上升沿计数器加 1, 为了防止计数器产生溢出，
打点操作是作图的基础， 由于 st7920 控制器的绘图 RAM 是 次进行两个 2 个字节的数据的读写操作，也就是一次修改 只来读取数据以显示， 硬件电路设计如图 3 所示。
2.3 液 晶显示 试验中波形的显示是借助 Ms12864R, 采用 8 位 并行数据处理，利用了液晶的打点功能，数据采集的先后顺 序体现在液晶的横轴上面，也就是波形显示的时间先后，而 数据值的大小则体现在液晶的纵轴上面，也就是波形的幅度 体现。
由于采用 FIFO, 所以先采样的点后显示，这是波 形显示的核心，如图 4 所示。
12864 主要有 4 个编程端口， RS （数据命令选择）,RW （读写选择）,EN （使能端）以及PSB （串 并选择 ），电路连接中分别接到单片机的某
I/O 口上。
3 软件部分 3.1 总体程序框图
总体程序框图如 图5 所示。
3.2 测量频率流程图
测量频率流程图如 设计中 将1 s 分成 20 个50 ms, 中断 20 次，测出信号频率， 如果频 率值小于 1K, 则改用测周期法。
3.3 液晶打点流程图
的是 16 个点的状态，而我们要想只修改一个点的状态同时
不改变其余相邻 15 个点的状态，那只能是先把原来位置的
16 个点的状态读出，使用位操作指令修改其中个点的状态，
然后在回写到 RAM 中。
整体的过程即是：读取-修改（位状态）- 写入。
液晶画点是编程的难点与重点，需要把液晶纵向每隔转换为电压，要把水平方向转化为时间，将波形显示出来，其步骤如下：先
确定打点的位置 ;其次读出该点所在的数据值接着修改该点相应的位的值，对于单色液晶来说，只有两种操作，一是点亮该点，另一种是熄灭该点 ;最后将修改后的数据值写入对应的地址。
打点流程图如图 7. 3.4 测试结果波形测试结果（波形之一，其他略）频率幅度测试结果如表 1 所示。
4 结束语本文提出的便携式数字存储示波器的设
计，它采用了 LCD 显示、高速 A/D 采集与转换、 FIFO 以及单片机等技术，具有较强的实用性以及发展的市场潜力。
而且幅度频率测量误差较小，显示波形没有明显的失真，满足设计要求。
如果利用高
端控制器，则可以实现高精度的测量，前景远大，很有研究价值。