刻的实时取样速率可根据被测信号所设定的扫描时间因数(即扫描一格所用的时间)来推算。其推算公式为
(1-1)
式中，N为每格的取样点数，t为扫描时间因数。
(2)存储带宽(B) 存储带宽与取样速率密切相关，根据取样定理，如果取样速率大于或等于二倍的信号频率，便可重现原信号。实际上，为保证所显示波形的分辨率，往往要求增加更多的取样点，一般取N=4-10倍或更多，即存储带宽。
(3)分辨率 分辨率指示示波器能分辨的最小电压增量，即量化的最小单元。它包括垂直分辨率(电压分辨率)和水平分辨率(时间分辨率)。垂直分辨率与AD转换的分辨率相对应，常以屏幕每格的分级数(级/div)或百分数来表示。水平分辨率由取样速率和存储器的容量决定，常以屏幕每格含多少个取样点或用百分数来表示。取样速率决定了两个点之间的时间间隔，存储容量决定了一屏内包含的点数。一般示波管屏幕上的坐标刻度为8*10div(即屏幕垂直显示格为8格水平显示格为10格)，如果采用8位的AD转换器(256级)，则垂直分辨率表示为32级/div，或用百分数来表示为1/256=0.39%：如果采用容量为1k的RAM，则水平分辨率为1024/10=100点/div。
(4)存储容量 存储容量又称记录长度它由采集存储器(主存储器)最大存储容量来表示，常以字为单位。数字存储器常采用256，512，1K等容量的高速半导体存储器。
15
(5)读出速度 读出速度是指将数据从存储器中读出的速度，常用“时间/div”来表示，其中，时间为屏幕上每格内对应的存储容量乘以读脉冲周期。使用中应根据显示器，记录装置或打印机等对速度的要求进行选择。
2.2系统的方案设计
上世纪大规模集成电路的出现，使得CPU、存储器、I/O接口得到了迅速的发展，在各个技术领域中得到了广泛的应用。尤其简易的数字存储技术已经很发达。由此我想到，可以利用存储器的存储功能和普通模拟示波器相结合，来实现数字示波器的存储功能。利用模拟转换器及时的对上述类型的信号进行一次性的采集，并把数据存储到存储器中，这样我们可以随时随意的再从存储器读取数据进行分析，也可以把数据再通过数摸转换器转换成原来的模拟信号，送到普通模拟示波器中进行显示，而存储器中的数据得以保存而不会消失。
出于以上的考虑，我们借助于数摸和模数转换器和单片机、存储器组成的系统能对任意波形实现存储和再现。一次性瞬间信号的数据被采集到存储器中存储，如果再反复的存储器中读取数据，送到示波器显示，这样就使随机的非周期信号、瞬间信号，一次性信号，能够在普通模拟示波器显示频目显示稳定的波形。 为了能较简单的实现题目的功能，我们只借助A/D转换器将输入信号进行量化处理后，在液晶显示器上进行显示，并将处理的显示数据存入存储器中，当需要波形再现时，通过单片机控制只需将存储器中的数据取出再次处理，
16
然后再送到液晶显示器上进行显示。
本设计以AT89S52 单片机为中心，通过模数转换器，实时采样实现对输入信号的提取，并进行数字化的显示。显示采用MFC-12864液晶显示屏。
由于待测信号为模拟信号，存储过程为数字方式，故应将模拟信号进行量化处理，然后存储到存储器中,当需要显示的时候，送往液晶显示器进行显示。因此，设计的重点是模拟信号的处理与采样，液晶显示器的显示控制，的控制3个方面。
2.2.1系统的控制
控制器是系统中最为重要的器件，也是设计的难点。其中，涉及按键的控制控制，存储器的写入和读取控制，液晶显示器的控制。可以由多种方法实现：一种是单纯的采用单片机，使用单片机控制数据的采样，存储和回放，这种方法实现起来比较简单也在所学课程的范围之内；另一种是采用可编程逻辑器件CPLD或者FPGA，这种方法对ADC采样控制，存储器的操作比较方便，而且速度也比较快，但在人机接口方面的操作就困难一些；还有一种方法是将以上两种方法结合起来，用可编程器件做相应的逻辑电路设计，比如ADC的采样频率，存储器操作等，使用单片机来做人机接口，单片机和CPLD互相协调完成整个系统的功能，这种方法可以发挥出各个器件的长处，有效的完成整个控制系统的设计，但是就目前的学习能力用此方案还不足以将该系统完善并完成设计内容。故最终采取第一种方法单片机直接控制。
17
2.2.2输入模拟信号的处理
信号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，使信号在垂直方向上处于A/D转换器的输入范围内。待测模拟信号输入到数字示波器时首先要经过相关的处理才能够送给ADC，因为ADC对输入电压的幅度有一定的要求，一般为0-5V，或者0-2V等。对于输入的模拟信号，要根据不同的垂直灵敏度做出调整，具体说就是把小电压信号放大，将大电压信号衰减使之符合ADC的输入电压范围。因此，需要对电压大小不同的信号进行增益调整。通常可以使用增益可调的放大电路。需要注意的是放大电路的增益系数和频带的关系。同时，为防止ADC因输入大的电压信号而烧毁，可以加入限幅电路。处理过的模拟信号需要经过ADC进行量化编码。通常在进行A/D转换之前要加上比较电器，作为模拟电路和数字电路之间的接口电路。
2.2.3数字信号的采集与存储
在数字存储示波器中，模数转换电路在给定采样时钟的节拍下把输入模拟信号转换为离散的数据值；A/D转换器始终以最高取样率进行工作。ADC参数的选取需要考虑多方面的因素；ADC的取样频率取决于待测信号的频率范围，或者示波器对扫描速度的要求；而ADC的编码位数与垂直分辨率相关。根据这两个条件选择合适的ADC芯片。
波形重组是根据所用的显示器将采集到的离散数字信号进行调整之后，将其在显示器的垂直方向和水平方向重新定位 (与显示屏幕上的像素点对应)，存储到波形存储器中。
18
数字信号保存到存储器中，RAM的位数须根据ADC的位数来选择，如果ADC为8位输出，那么RAM也应该为8位，超过8位则可以选用16位的RAM。RAM的容量取决于每次采样的采样点数，这和水平分辨率相关。写入RAM的数据来自于ADC，读出之后再经过单片机处理进行波形重组，然后在液晶显示器上进行显示。
综合以上分析，拟采用一种简单可行的方法，如图1-3所示，直接由单片机控制采样，按键，存储器的读写操作及液晶显接口。
第三章 系统硬件电路的设计
3.1单片机及其外围电路
单片机系统主要完成系统的人机接口和对整个系统的控制功能。单片机采用的AT89S52单片机，该芯片内部包含有8KB的可在线编程(ISP)的FLASH程序存储器，256B的RAM，带有看门狗功能。AT89S52是一个低功耗、高性能CMOS 8位微控制器，具有8K字节在系统可编程Flash存储器。该设备使用Atmel公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业标准的80C51产品指令集和引脚完全兼容。片上Flash允许程序存储器在系统可编程，也适于常规编程器。在单芯片上，拥有灵巧的8位CPU在系统可编程Flash，使得AT89S52为众多嵌入式
19