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简易数字存储示波器技术(DOC)淮北师范大学课程设计报告学生姓名:曹浩学号:专业班级:计算机科学与技术(非师范)课程名称:简易数字存储示波器设计2013年3月18号目录(1)设计任务与要求……………………2(2)总体方案设计………………………2(3)硬件电路设计………………………3(4)程序设计……………………………6(5)调试说明……………………………9(6)结论及总结…………………………10(7)参考文献……………………………12(8)附录…………………………………13设计题目:简易数字存储示波器设计一设计任务与要求说明1数字存储示波器原理分析阅读相关的参考文献,了解数字存储示波器的组成单元、电路结构及相关的专业术语。分析数字存储示波器的工作原理。掌握数字存储示波器中最基本的数据采集及处理方法。2简易数字存储示波器电路设计根据单片机试验系统提供的相关信号线,使用ADC0809、DAC0832和相关外围电路元件,组成最基本的A/D转换和D/A转换电路。要求具有单通道0~5V的电压输入范围,双通道0~5V的电压输出功能。画出电路原理图,确定元器件参数,并给出关键元件参数的计算方法。3被测信号说明及测量任务要求被测信号产生电路参见附录“A/D、D/A接口实验扩展卡电路原理图”。当按下S1时,电容C5完全放电,A/D转换器输入电压为零;抬起S1时,电容C5开始充电,A/D转换器输入电压按RC过渡过程开始上升,最终达到+5V。图中RC时间常数约为10ms,整个充电过程需要3~5倍的RC时间常数时间。本设计要求使用A/D转换器捕捉电容C5充电的完整过程,并将采样数据存储起来。然后依次将采样数据通过D/A转换器循环输出,产生一定频率的重复波形,送到普通示波器显示。基本要求:使用一个D/A转换器通道,将信号波形施加到示波器的Y轴,X轴扫描信号由示波器产生并调节,实现RC充电过程的波形稳定显示。-488RS232地址数据图数字存储示波器的基本框图数字存储示波器的基本框图如上图所示,图中,可选择开关1接通模拟信号显示方式,示波器与普通示波器工作原理相同;当选择开关2时,接通数字存储工作方式。在这种工作方式下,输入的被测信号通过A/D变换器变成数字信号,由地址计数脉冲选通存储器的存储地址,将该数字信号存入存储器,存储器中的信息每256个单元组成一页,即一个地址页面,当显示信息时,给出页面地址,地址计数器则从该页面的0号单元开始,读出数字信息,送到D/A变换器,变换成模拟信号送往垂直放大器进行显示,同时,地址信号亦经过X方向D/A变换器送入水平放大器,以控制Y方向信号显示的水平位置。2电路组成及功能应用该电路由输入前置放大模块,时基与触发模块,D/A模块,A/D模块四部分组成。前置放大模块主要用于放大模拟信号;时基与触发模块是由时基信号产生高低电平来控制电路是否触发;D/A模块主要是把数字信号转变成模拟信号;A/D模块主要是把模拟信号转变成数字信号。三硬件电路设计1基本工作原理(1)A/D模块ADC0809的数据线、地址线、读/写信号与单片机试验系统板连接,其片选信号来自实验系统板的地址译码器,有效地址范围为F000-F3FFH(PS4).U8A将ALE信号2分频,产生500KHZ的转换时钟。U7B和U7C与片选信号PS4配合,完成AC0809的通道选择、启动转换和数据读取。U8B将EOC信号转换极性,生成INT0信号,向单片机提出中断请求,同时L2驱动发光,指示A/D转换已经完成。图中RP4为参考电压调节电位器,RP5为ADC0809的IN-7输入电压调节器。S1为RC过渡过程输入控制按键,当S1从按下状态抬起时,IN-6引脚将产生RC充电过程的电压变化,该变化过程可由ADC0809定时取样捕捉到,用于实现存储示波器的相关实验。输入端VIN1和VIN2引到了试验卡的连接器J1上,用于连接外部的电压输入,相关的串联电阻和嵌位二极管组成保护电路,防止外部的电压输入过高造成ADC0809的损坏。通过不同输入通道的选择和相关的电压调节,配合不同的实验程序,能够对ADC0809进行不同的实验测试。(2)D/A模块DAC0832的数据线、地址线、读/写信号与单片机试验系统板连接,其片选信号来自实验系统板的地址译码器,U2(输出端为VO1)的有效地址范围为F800-FBFFH(PS6),U3(输出端为VO2)的有效地址范围为F400-F7FFH(PS5)。通过拨码开关SW1的选择,可分别接入低通滤波电容C2(闭合SW