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第一章 绪论
1.1引言
示波器主要分为两大类：模拟示波器和数字储存示波器。 （1）模拟示波器的现状：目前主要的模拟示波器的制造厂商正在呈现逐渐减少的趋势。美国从 90 年代中期开始就已经停止了模拟示波器的生产，日本也只剩下 2-3 家。国内尚有 10 家左右。 目前，模拟示波器主要应用在高校的实验室、生产线、维修和部分特殊领域的测试。
由于模拟示波器具有三维显示中较重要的亮度信息，同时有高达几十万次的刷新速率，模拟示波器具有时间上的无限分辨力，也就是模拟示波器对输入信号的测量在时间上是连续的。因此中低档的数字示波器还不能完全取代模拟示波器。
（2）数字示波器的现状：目前主要的生产厂家是美国的安捷伦公司、泰克公司和力科公司。台湾的固维公司，还有国内的北京普源精电公司。
由于数字示波器包含的技术指标多，很多客户现在还不能在众多的技术指标中找出自己合适的需求。
数字示波器的主要技术指标：带宽、采样速率、存储深度和波形更新速率
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带宽：为了保证测试信号幅度和上升沿的精度，选择示波器的带宽应为被测信号的3-5 倍，精确测量要 8-10 倍以上。
采样速率和储存深度：采样速率即在最快扫描时间下所达到的采样速率。在实际测量中，采样速率是个变化的指标，随着扫描时间的变慢，采样速率也相应降低。所以它的实际值取决与时基和存储深度。 目前,高等院校的示波器使用主要集中在物理实验中心和电子实验中心和信息类专业实验室。
物理实验中心一般主要使用 20MHz 的双通道模拟示波器。电子实验中心主要包括模拟电路实验室、数字电路实验室、电工实验室、EDA 实验室、PLC 实验室。目前各高校使用的一起不尽相同。 总体来看，目前高校实验室在示波器的使用中存在以下问题： （1）没有校准的校准仪。示波器作为一台定量的观测仪器，实验室很难判断示波器的准确指标，仅凭一些简单的函数源做些简单的测试是不够的。
（2）很多高校在基础实验室购买了大量的低档数字存储示波器，但实验的过程中并不需要数据的存储。而此类示波器在观测波形上又不如模拟示波器，因此造成了很多不必要的麻烦。
（3）很多购买了高档数字存储示波器的实验室由于各种原因，仪器的许多高级功能没有充分发挥作用，仅仅被当做低档的数字示波器甚至是模拟示波器来使用，造成资金的严重浪费。
数字存储示波器，从严格的意义上来说，应该是用计算机控制的对输入信号数据自动检测或巡回检测，并且能够对输入信号数据实行存
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储、处理、分析计算以及检测的数据中提取可用的信息，然后进行显示描绘的系统。数字存储示波器一般由信号输入系统，数据存储与管理，数据处理，数据输出及显示这四个部分组成。输入通道要实现对被测对象的检测，采样和信号转换工作。数据存储与管理要用存储器把采集到的数据存储起来，建立相应的数据库，并进行管理和调用。 数据处理就是从采集到的原始数据中，删除有关干扰噪声，无关信息和必要的信息，提取出反映被测对象特征的重要信息。另外，就是对数据进行统计分析，以便于检索；或者把数据恢复成原来的物理量形式，以可输出的形态在输出设备上输出，数据输出及显示就是把信号数据以适当的形式进行输出和显示。
不同的数字存储示波器有不同的要求和结构。但都是根据实际要求而制定的。数字存储示波器在生产产品的参数自动检测，科学技术实验研究中都有很广泛的应用。
示波器目的是把输入信号的波形完整的在显示模块上复现出来，并显示相关的参数，例如信号的幅度、频率。原始的数据信号有两种基本形式:一种是模拟的,另一种是数字的.模拟数据信号(如某些物理量的测量结果,模拟计算机的输出)是在某一数值范围内可以连续取值的信号.数字数据信号(如数字计算机的输出,数字仪表的测量结果)是只取有限个离散数值的数字序列.由于数字序列更便于存储,处理和传输,而模拟数据经过 采样,量化和编码,可以转换成数字数据。因此利用 A/D 转换器把输入信号的模拟量转换成数字量，然后在显示模块将输入信号的波形显示出来。
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本设计创新的采用由单片机、A/D器件和全点阵液晶显示模块直接构成的简易数字示波器，将模拟信号转换成数字信号处理，采样的数据点不用经过存储直接在液晶显示模块上显示出来，本系统结构简单实用，制作价格便宜。
1.2概述
1.2.1数字示波器
在数字示波器技术中，常用的采样方法有两种：实时采样和等效采样。实时采样通常是等时间间隔的，它的最高采样频率是奈奎斯特极限频率。等效采样（Equivalent Sampling）是指对多个信号周期连续采样来复现一个信号波形，采样系统能以扩展的方式复现频率大大超过奈奎斯特极限频率的信号波形。数字储存示波器是可以方便地实现对模拟信号进行储存，并能利用微处理器对存储数据作进一步处理的示波器，它有实时和存储两种模式。与一般示波器不同的地方在与，数字存储示波器需要用到高速数据的采集和处理技术。
1.2.2数据采样技术
1.采样
采样就是将时间连续的信号变成时间不连续的离散信号。这个过程是通过模拟开关来实现的。模拟开关每隔一定的时间间隔 T(称为采样周期）闭合一次，一个连续信号通过这个开关，一系列脉冲信号，称为采样信号。
理想采样是抽取模拟信号的瞬时函数值。时间是离散的，而信号
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