推荐简易数字示波器设计 精品.docx

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推荐简易数字示波器设计精品

本科

题目简易数字示波器设计

（）原创性声明和使用授权说明

原创性声明

本人郑重承诺：

所呈交的（），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。

尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。

对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。

作者签名：

　　　　　日　期：

指导教师签名：

　　　　　日　　期：

使用授权说明

本人完全了解大学关于收集、保存、使用（）的规定，即：

按照学校要求提交（）的印刷本和电子版本；学校有权保存（）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布的部分或全部内容。

作者签名：

　　　　　日　期：

学位原创性声明

本人郑重声明：

所呈交的是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。

除了文中特别加以标注引用的内容外，本不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。

对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。

本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。

作者签名：

日期：

年月日

学位版权使用授权书

本学位作者完全了解学校有关保留、使用学位的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交的复印件和电子版，允许被查阅和借阅。

本人授权　　　　大学可以将本学位的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位。

涉密按学校规定处理。

作者签名：

日期：

年月日

导师签名：

日期：

年月日

注意事项

1.设计（）的内容包括：

1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作）

2）原创性声明

3）中文摘要（300字左右）、关键词

4）外文摘要、关键词

5）目次页（附件不统一编入）

6）主体部分：

引言（或绪论）、正文、结论

7）参考文献

8）致谢

9）附录（对支持必要时）

2.字数要求：

理工类设计（）正文字数不少于1万字（不包括图纸、程序清单等），文科类正文字数不少于1.2万字。

3.附件包括：

任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）。

4.文字、图表要求：

1）文字通顺，语言流畅，书写字迹工整，打印字体及大小符合要求，无错别字，不准请他人代写

2）工程设计类题目的图纸，要求部分用尺规绘制，部分用计算机绘制，所有图纸应符合国家技术标准规范。

图表整洁，布局合理，文字注释必须使用工程字书写，不准用徒手画

3）毕业须用A4单面打印，50页以上的双面打印

4）图表应绘制于无格子的页面上

5）软件工程类课题应有程序清单，并提供电子文档

5.装订顺序

1）设计（）

2）附件：

按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）次序装订

3）其它

摘要

示波器是电子测量中一种最常用的仪器，被广泛应用于各个领域。

随着微电子技术和计算机技术的飞速发展，示波器也从模拟示波器向数字示波器发展。

同模拟示波器相比，数字示波器具有很多优点，并开始逐步取代模拟示波器，成为市场上的主流。

本文主要完成了简易数字示波器的设计，包括硬件设计（通过Proteus仿真替代）和软件设计两大部分。

硬件设计上，信号波形采集采用的是12位逐次逼近型A/D转换器AD574A，转换时间为25us，转换精度小于等于0.05%。

控制器选用AT89C52及AT89C51两个单片机，解决了一般示波器使用一片单片机，运行速度明显不足的问题。

波形显示部分采用液晶显示模块，具有简单易实现、显示效果好等优点。

频率显示部分采用的是6位数码管显示，简单易行。

Proteus仿真表明，该设计运算速度明显提高。

频率显示准确，可以实现快速读取。

该示波器可以实现对模拟带宽为1Hz～20KHz的模拟信号的波形和频率的实时显示。

关键词：

单片机；实时采样；波形；频率

ABSTRACT

Anoscilloscopeiselectronicmeasurementinstrument,themostmonlyusedwidelyappliedinvariousfields.Withmicroelectronicsandputertechnologyrapiddevelopmentfromanalogueoscilloscope,oscilloscopetodigitaloscilloscopesdevelopment.paredwithanalogueoscilloscope,digitaloscilloscopesstarthasmanyadvantages,andgraduallyreplacinganalogueoscilloscope,beethemainstreaminthemarket.

Thispaperhaspletedthedesignofsimpledigitaloscilloscopes,includinghardwaredesignandsoftwaredesign.Thehardwaredesign,thesignalwaveformsamplingby12successiveapproximationoftheA/DconverterAD574Aconversiontime,fortimeislessthanorequalto25usconversion,precision0.05%.ControllerchoosesAT89C52andsingle-chipmicroputer,solvethetwoAT89C51single-chipmicroputer,amonlyusedoscilloscopeshortageproblemrunningspeed.WaveformdisplaypartadoptsLCDmoduleissimpleandeasytorealizeandshowsgoodeffect,etc.Frequencydisplaypartadoptsissixdigitaldisplay,simpletube.

Proteussimulationshowsthatthedesignspeedincreasedsignificantly.Frequencydisplaycorrectly,canachieverapidread.Theoscilloscopecanrealizetosimulate1Hz~20KHzbandwidthreal-timedisplayofthewaveformandfrequencyoftheanalogsignal

KeyWords:

SCM;Real-timesampling;;

1前言

1.1选题的背景意义和研究现状

1.1.1选题的背景和意义

1909年的诺贝尔物理奖得主KarlFerdinandBraun于1897年发明世界上第一台阴极射线管示波器，至今许多德国人仍称CRT为布朗管（BraunTube）。

根据IEEE的文献记载1972年英国的Nicolet公司发明了第一台的数字示波器（DSO），到1996年惠普科技（安捷伦科技前身）发明了全球第一台混合信号示波器（MSO），数字示波器自上个世纪七十年代诞生以来，其应用越来越广泛，已成为测试工程师必备的工具之一。

时间到了21世纪这是一个科学和技术都在飞速发展的时代，随着电子技术、计算机技术、通信技术和自动化技术的高速发展,电子测量仪器也有了巨大的发展。

数字示波器就以其存储波形及多种信号分析、计算、处理等优良的性能从而逐步取代模拟示波器。

用数字示波器能完成对信号的一次性采集，把波形存储起来，还可以通过移位操作观察波形的任何一部分等等。

数字示波器是随着数字集成电路技术的发展而出现的新型智能化示波器，己经成为电子测量领域的基础测试仪器。

随着新技术、新器件的发展，它正在向宽带化、模块化、多功能和网络化的方向发展。

数字示波器的优势是可以实现高带宽及强大的分析功能。

现在高端数字示波器的实时带宽已达到20GHz，可以广泛应用于各种千兆以太网、光通讯等测试领域。

而低端数字示波器几乎可以应用于国民经济各个领域的通用测试，同时可广泛应用于高校及职业学校的教学，为社会培养众多的后备人才。

数字示波器的技术基础是数据采集，其设计技术可以应用于更广泛的数据采集产品中，具有深远的意义。

为了巩固大学4年来所学的知识，将课本上的理论知识运用到实际中，而且能掌握和了解本专业的仪器测量这块的先进发展趋势，我选择了简易数字示波器这个题目作为我的大学题目。

1.1.2国内外研究现状

自从1972年世界上第一台数字示波器（DSO）问世以来，经历了三个发展阶段。

1986年以前为DSO发展的初期阶段，当时的取样率较低，一般不超过50MSa/s，带宽在20MHz以下，结构形式以数字存储加传统模拟示波器二合一的组合式为主，功能少，性能低。

主要代表性产品有美国哥德（Gould）公司生产的4035，HP公司生产的HP54200。

1986年--1994年，伴随高速ADC和高速RAM的迅速发展，DSO的发展也进入了快车道，取样率达到了4GSa/s，记录长度超过32K。

每年各示波器生产厂商都推出新的型号，技术上开始走向成熟。

1989年，HP公司率先停止了模拟示波器的生产，专心培育数字示波器市场。

到1993年，DSO的销售额就超过了传统模拟示波器，使持续将近半个世纪的模拟示波器市场发生动摇。

1995年以后，DSO在技术上己经成熟，带宽在100MHz以上，DSO已经完全取代了模拟示波器。

20XX年10月，AGILENT公司推出了具震撼性的DS081304A数字示波器，带宽3GHz，上升时间23ps，最高采样率40GHz。

这时，除了继续提高取样率（最高达40GSa/s）、带宽（达20GHz）和增加记录长度（达16MB）外，DSO制造商开始向100MHz以下带宽的通用DSO方向发展，并且性价比迅速提高。

1996年AGILENT公司面向通用DSO市场推出了100MHz带宽的数字示波器54645A及首款混合信号示波器54645D。

AGILENT公司在后续推出的54620/40A/D系列混合信号示波器中提供了强大的串行触发能力，包括SPI、USB、IZE、LIN、和EAN等。

通用DSO的单台价格己接近同档次的模拟示波器水平。

目前，100MHz以下的DSO，将与模拟示波器同时并存发展。

虽然模拟示波器本身也在不断的数字化，增加数字显示和光标测量的功能。

但是，模拟示波器无法具备DSO所特有的预触发、存储和数据处理等测量功能。

可以预计，通用DSO全面取代模拟示波器的日子不会很远了。

目前，100MHz数字示波器的代表性产品，国外的主要有Agilent公司的5000系列，Tektronix公司的TDSl000、TDS2000系列。

国内DSO的研制工作起步较晚，第一台DSO于1993年在电子部41研究所研制成功，但是起步水平较高，最先推出的是取样率为40MSa/s，带宽分别为750MHz和800MHz的两个型号产品。

到96年就把带宽提高到了1GHz。

98年把取样率提高到1GSa/s。

研制中的100MHz带宽的深存储型DSO已经取得了阶段性成果。

目前主要的生产厂