长 春 大 学 毕业设计（论文）纸
目录
1 前言 ................................................ 1 1.1选题的背景意义和研究现状 ........................... 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设计的基本要求 .................................. 2 1.2.2课题的具体工作内容 .............................. 2 1.2.3论文的结构安排 ................................. 3 2 数字示波器的基本原理 ................................. 4 2.1数字存储示波器的基本原理 ............................ 4 2.1.1数字存储示波器的组成原理 ........................ 4 2.1.2数字存储示波器的工作方式 ........................ 5 2.1.3数字存储示波器的显示方式 ........................ 6 2.1.4数字存储示波器的特点 ........................... 7 2.2系统的方案设计 ..................................... 8 2.2.1系统的控制 ..................................... 9 2.2.2输入模拟信号的处理 .............................. 9 2.2.3数字信号的采集与存储 .......................... 10 3 系统硬件电路的设计 .................................. 11 3.1单片机及其外围电路................................. 11 3.2信号输入电路单元 .................................. 12 3.2.1输入调理电路设计 ............................... 12 3.2.2阻抗变换电路设计 .............................. 13 3.2.3电平移位电路设计 .............................. 14 3.2.4频率计算电路设计 ............................... 14 3.3 A/D转换电路 ...................................... 19 3.3.1ADC芯片的选取 .................................. 19 3.3.2AD转换电路的硬件设计 .......................... 22 3.4存储单元电路 ...................................... 23 3.4.1存储芯片的选取 ................................. 23 3.4.2存储单元硬件电路设计 .......................... 23
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3.5按键控制电路 ...................................... 24 3.6液晶显示接口电路 .................................. 26 4 系统功能的软件设计 .................................. 29 4.1单片机软件开发系统................................. 29 4.2主程序设计及流程图 ................................ 29 4.3频率及幅值计算子程序设计 .......................... 30 4.3.1频率计算的原理及程序流程图 .................... 30 4.3.2幅值计算的原理及程序流程图 .................... 31 4.4按键子程序 ........................................ 32 4.5显示子程序 ........................................ 33 5 结论和展望 ........................................... 35 5.1结论 .............................................. 35 5.2展望 .............................................. 35 致 谢 ................................................ 36 参考文献 .............................................. 37
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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Karl Ferdinand Braun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(Braun Tube)。 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。数字式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 。
数字存储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。数字存储示波器的优势是可以实现高带宽及强大的分析功能。现在高端数字存储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 。而低端数字存储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。数字存储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，我选择了简易数字存储示波器这个题目作为的大学毕业设计题目。 1.1.2国内外研究现状
自从1972年世界上第一台数字存储示波器(DSO ，又称数字示波器)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
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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。2004年10月，AGILENT公司推出了具震撼性的DS081304A数字存储示波器，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带宽的数字存储示波器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数字存储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 。目前主要的生产厂家是美国安捷伦公司、泰克公司、力科公司、台湾的固纬公司 、国内的中国电子科技集团第41研究所和北京普源精电公司等。
1.2设计的任务和要求
1.2.1设计的基本要求
1.要求仪器的输入阻抗大于100K?。
2.要求设置0.6ms/div、1.2ms/div二档扫描速度，误差≦10%。 3.要求设置0.5V/div、0.75V/div二挡垂直灵敏度，误差≦10%。 4.仪器的频率范围为DC~10kHz，触发方式采用内触发。 5.观测波形无明显失真。 1.2.2课题的具体工作内容 1.原始数据
（1）输入信号：0～5V、频率（0～1KHz）。 （2）存储深度320B。
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2.技术要求：
（1）测量准确度：±10% （2）点阵式液晶显示 3.工作要求：
（1）组建基于单片机的简易数字示波器的总体结构框图，如图1-3所示； （2）根据设计测量范围和准确度要求，通过理论分析和计算选择电路参数； （3）根据操作功能要求，确定键盘控制功能； （4）按设计要求确定显示位数、指示类型和单位； （5）采用C语言编写应用程序并调试通过； （6）对系统进行测试和结果分析； （7）撰写论文。
图1-3系统的原理框图
1.2.3论文的结构安排
1 前言 ，2 示波器的基本原理，3 系统硬件电路的设计，4 系统功能的软件设计，5 存储示波器的制作与调试，6 结论与展望。
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