数字示波器毕业设计.docx

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数字示波器毕业设计

数字示波器毕业设计

篇一：

基于单片机的数字示波器设计　　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0.1KHz～20KHz的模拟信号的波形好频率的实时显示。

　　关键词：

单片机；实时采样；波形；频率　　Abstract　　Anoscilloscopeiselectronicmeasurementinstrument,themostcommonlyusedwidelyappliedinvariousfields.Withmicroelectronicsandcomputertechnologyrapiddevelopmentfromanalogueoscilloscope,oscilloscopetodigitaloscilloscopesdevelopment.Comparedwithanalogueoscilloscope,digitaloscilloscopesstarthasmanyadvantages,andgraduallyreplacinganalogueoscilloscope,becomethemainstreaminthemarket.　　Thispaperhascompletedthedesignofsimpledigitaloscilloscopes,includinghardwaredesignandsoftwaredesign.Thehardwaredesign,thesignalwaveformsamplingby12successiveapproximationoftheA/DconverterAD574Aconversiontime,fortimeislessthanorequalto25USconversion,precision0.05%.ControllerchoosesAT89C52andsingle-chipmicrocomputer,solvethetwoAT89C51single-chipmicrocomputer,acommonlyusedoscilloscopeshortageproblemrunningspeed.WaveformdisplaypartadoptsLCDmoduleissimpleandeasytorealizeandshowsgoodeffect,etc.Frequencydisplaypartadoptsissixdigitaldisplay,simpletube.　　Proteussimulationshowsthatthedesignspeedincreasedsignificantly.Frequencydisplaycorrectly,canachieverapidread.Thiscanmaketheoscilloscopebandwidthfor0.1~20KHztosimulatetheanalogsignalwaveform20KHzfrequencyofgoodreal-timedisplay.　　Keywords:

SCM;Real-timesampling；waveform；frequency　　目录　　前言.......................................................1　　1数字示波器.................................................3　　1.1数字示波器...........................................3　　1.2本设计所要实现的目标.................................4　　1.3设计内容.............................................4　　2系统设计...................................................5　　3数字示波器的硬件设计与实现.................................6　　3.1频率测量及显示电路的硬件设计.........................6　　3.1.1测频电路总体构成................................6　　3.1.2信号调理电路设计................................6　　3.1.3数码管显示模块..................................9　　3.1.4数码管显示驱动模块.............................10　　3.2幅度测量及显示模块的硬件设计........................11　　3.2.1显示电路总体结构...............................20　　3.2.2单片机外围电路设计.............................22　　3.2.3信号波形采集模块...............................24　　3.2.4显示模块.......................................27　　3.2.5电源设计.......................................30　　4系统软件设计..............................................31　　4.1测频系统软件设计....................................31　　4.2信号采集系统软件图..................................33　　4.3波形显示系统软件设计................................34　　5调试及仿真................................................36　　6结论...................................................38　　致谢......................................................39　　参考文献....................................................40　　附录一：

系统总体接线图......................................41　　附录二：

频率测量子系统流程图................................42　　附录三：

信号显示子系统流程图................................43　　附录四：

频率测量系统程序清单................................44　　附录五：

波形显示系统程序清单................................48　　前言　　示波器是现代电子测量中最常用的仪器，它是一种可以用来观察、测量、记录各种瞬时电压，并以波形方式显示其与时间关系的电子仪器。

这一简单的波形能够说明信号的许多特性:

信号的时间和电压值、振荡信号的频率、信号所代表电路中“变化部分”信号的特定部分相对于其它部分的发生频率、是否存在故障部件使信号产生失真、信号的直流成份和交流成份、信号的噪声值和噪声随时间变化的情况、比较多个波形信号等。

示波器的直观显示效果有助于对被测对象的深入理解。

典型的示波器产生一个二维的波形，输入端接收电压信号显示在v轴方向上，而时间参数则显示在x轴方向上。

传统的示波器是模拟的，用CRT作为显示器件。

在电子枪内形成电子束，经过加速、聚焦，然后打在荧屏上，使受撞点发出可见光。

　　模拟示波器对于非周期性的单次瞬变信号的观测是非常困难的，有时甚至是不可能的。

为了将各种信号无失真地显示并存储，就必须采用数字技术。

数字存储示波器（DSO,DigitalStorageOscilloscope）是随着模一数转换器（ADC）的发展而趋于实用化的示波器。

ADC把输入示波器的瞬时值转化为对应数字值，并保存在数字示波器中。

采集完成后，从数字示波器中取出这一系列数字，经过适当处理后再现电压对时间的波形。

由于数字存储示波器与计算机技术的紧密结合。

使其发展非常迅速，目前以成为示波器市场上的主流产品，并逐渐地完全取代模拟示波器。

单片机是为满足工业控制而设计的，所以实时控制功能特别强，其CPU可以对I/O接口直接进行操作，位操作能力更是其它计算机无法比拟的。

另外，由于CPU、存储器及I/O接口集成在同一芯片内，各部件间的连接紧凑，数据在传输时受到的干扰较小，且不易受环境条件的影响，所以单片机的可靠性非常高。

　　近期推出的单片机产品，内部集成有高速I/O接口、ADC、PWM、WDT等部件，并在低电压、低功耗、串行扩展总线、控制网络总线和开发方式（如在系统编程ISP）等方面都有了进一步的增强。

　　单片机体积小、价格低、可靠性高，其非凡的嵌入式应用形态对于满足嵌入式应用需求具有独特的优势。

目前，单片机应用技术已经成为电子应用系统设计最为常用的技术手段，学习和掌握单片机应用技术具有极其重要的现实意义。

篇二：

基于单片机的简易数字示波器的设计　　华北理工大学轻工学院　　QingGongCollegeNorthChinaUniversityofScienceandTechnology　　毕业设计说明书　　设计题目：

基于单片机的简易数字示波器的设计　　学生姓名：

　　学号：

　　专业班级：

测控技术与仪器　　学部：

信息科学部　　指导教师：

　　XX年5月30日　　摘要　　数字存储示波器是依据数字集成电路技术的发展而出现的智能化示波器，现在已经成为电子测量领域的基础测量仪器。

数字存储示波器的技术基础是数据采集，该技术已经广泛应用于数据采集产品中，对相关仪器的研发与创新具有深远意义。

　　随着技术与元器件的发展与创新，数字存储示波器正在向宽带化、模块化、多功能和网络化的方向发展。

数字存储示波器可以实现高带宽和强大的分析能力。

高端的数字存储示波器实时带宽已经可以达到20GHz，可以广泛的应用各种千兆以太网、光通讯等测试领域。

而中低端的数字存储示波器已经可以广泛应用于各个领域的通用测试，也可以广泛应用于高校及职业院校的教学。

　　但是现在国内外数字存储示波器在几千到几十万不等，普遍价格偏高，不适用于简单用途的使用与测量。

所以这里介绍了数字存储示波器的原理与基本概念并设计了一个简易的基于单片机的数字存储示波器，简化制作成成本，并能实现其基本功能与主要技术指标。

　　关键词数据采集、单片机　　Abstract　　Abstract　　DigitalstorageoscilloscopeisbasedonthedevelopmentofDigitalICtechnologyandintelligentoscilloscope,nowelectronicmeasurementfieldofbasicmeasurementinstrument.Thetechnologyofdigitalstorageoscilloscopeisthedataacquisition,whichhasbeenwidelyusedindataacquisitionproducts,andithasfar-reachingsignificanceforthedevelopmentandinnovationoftherelatedinstruments..　　Withthedevelopmentandinnovationoftechnologyandcomponents,digitalstorageoscilloscopeisdevelopingtobroadband,modular,multi-functionandnetwork..Digitalstorageoscilloscopecanachievehighbandwidthandstronganalyticalskills.Highenddigitalstorageoscilloscopereal-timebandwidthhasbeenreached20GHz,canbewidelyusedinvariousGigabitEthernet,opticalcommunicationsandothertestareas.Andthelow-enddigitalstorageoscilloscopehasbeenwidelyusedinvariousfieldsofuniversaltesting,canalsobewidelyusedinCollegesanduniversitiesandvocationalcollegesteaching.　　Butnowthedigitalstorageoscilloscopeathomeandabroad,rangingfromthousandstohundredsofthousands,thegeneralpriceishigh,notforsimplepurposesandmeasurement.SoherethebasicconceptsandprinciplesofdigitalstorageoscilloscopeanddesignasimpledigitalstorageoscilloscopebasedonMCU,simplifytheproductioncostandrealizethebasicfunctionsandmaintechnicalindicators.Keywords:

dataacquisitionmicrocontroller　　目录　　摘要.......................................................................IAbstract....................................................................II　　第1章绪论..................................................................1　　1.1选题的背景意义和研究现状.............................................1　　1.1.1选题的背景意义.................................................1　　1.1.2国内外研究现状.................................................1　　1.2设计的任务和要求.....................................................2　　1.2.1设计的主要任务.................................................2　　1.2.2设计的基本要求.................................................2　　第2章数字存储示波器的基本原理..............................................3　　2.1数字示波器的基本原理.................................................3　　2.1.1数字存储示波器的组成原理.......................................3　　2.2数字存储示波器的工作方式.............................................3　　2.2.1数字存储示波器的功能...........................................3　　2.2.2触发工作方式...................................................4　　2.2.3测量和计算工作方式.............................................4　　2.2.4面板按键操作方式...............................................4　　2.2.5数字存储示波器的显示方式.......................................4　　2.3数字存储示波器的特点.................................................6　　2.4数字存储示波器的主要技术指标.........................................6　　2.4.1最高取样速率...................................................6　　2.4.2存储带宽.......................................................7　　2.3.3分辨率.........................................................7　　2.4.4存储容量.......................................................7　　2.4.5读出速度.......................................................7　　2.5数字信号的采集与存储.................................................7　　第3章系统硬件电路的设计....................................................9　　3.1STC15W4K60S4系列单片机..............................................9　　3.2LCD12864.............................................................9　　3.3硬件系统设计........................................................11　　第4章系统功能的软件设计...................................................13　　4.1单片机软件开发系统..................................................13　　4.2主程序设计及流程图..................................................13　　4.2.1数字存储示波器系统流程图......................................13　　第5章结论和展望...........................................................15　　5.1结论................................................................15　　5.2展望................................................................15　　致谢......................................................................16　　参考文献....................................................................17　　附录一......................................................................18篇三：

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