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：2015年5月30日摘要-I-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-II-AbstractDigitalstorageoscilloscopeisbasedonthedevelopmentofDigitalICtechnologyandintelligentoscilloscope,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-III-目录摘要.......................................................................IAbstract....................................................................II第1章绪论..................................................................11.1选题的背景意义和研究现状.............................................11.1.1选题的背景意义.................................................11.1.2国内外研究现状.................................................11.2设计的任务和要求.....................................................21.2.1设计的主要任务.................................................21.2.2设计的基本要求.................................................2第2章数字存储示波器的基本原理..............................................32.1数字示波器的基本原理.................................................32.1.1数字存储示波器的组成原理.......................................32.2数字存储示波器的工作方式.............................................32.2.1数字存储示波器的功能...........................................32.2.2触发工作方式...................................................42.2.3测量和计算工作方式.............................................42.2.4面板按键操作方式...............................................42.2.5数字存储示波器的显示方式.......................................42.3数字存储示波器的特点.................................................62.4数字存储示波器的主要技术指标.........................................62.4.1最高取样速率...................................................62.4.2存储带宽.......................................................72.3.3分辨率.........................................................72.4.4存储容量.......................................................72.4.5读出速度.......................................................72.5数字信号的采集与存储.................................................7第3章系统硬件电路的设计....................................................93.1STC15W4K60S4系列单片机..............................................93.2LCD12864.............................................................93.3硬件系统设计........................................................11第4章系统功能的软件设计...................................................134.1单片机软件开发系统..................................................134.2主程序设计及流程图..................................................134.2.1数字存储示波器系统流程图......................................13第5章结论和展望...........................................................155.1结论................................................................155.2展望................................................................15致谢......................................................................16参考文献....................................................................17附录一......................................................................18第1章绪论1第1章绪论1.1选题的背景意义和研究现状1.1.1选题的背景意义据IEEE的文献记载1972年英国Nicolet公司发明了世界第一台数字存储示波器，到1996年惠普科技发明了世界第一台混合信号示波器。数字示波器自从上个世纪七十年代诞生以来。应用已经越来越广泛，已成为测试工程师的必备工具。21世纪是一个技术和科学都在飞速发展的时代，随着自动化技术、通信技术、电子技术、计算机技术的高速发展，电子测量技术也获得了巨大的发展。数字示波器就是存储波形以及对多种信号的计算、分析、处理等优异的性能逐步取代模拟示波器。数字示波器可以对信号进行一次性的采集，将波形存储起来，还可以通过操作波形的位移来观察波形的任何一个部分。在测量领域示波器是最常用的电子仪器之一，但是传统的示波器都存在一定的缺点。模拟示波器无法存储波形和监视实时信号，而示波器虽然拥有这些功能，但是却价格昂贵，而且都存在体积过于笨重、操作过于繁琐、不方便携带、耗电量大与不便于现场测试等缺点，给实际应用带来了相当多的不便。为了将书本上的专业知识运用到实际当中，而且了解到作为电子仪器将来有非常广阔、巨大的发展空间，所以我选择了数字存储示波器这个毕业设计题目。1.1.2国内外研究现状从示波器发明至今，微处理技术和数字集成电路得到了迅速发