数字存储示波器.doc

目录1 引言 22 设计目的23 设计要求及技术指标24 工作原理25 单元电路分析与设计25.1 A/D转换器25.2 D/A转换器45.3低通滤波器66 总体电路图 77 印刷电路版88 工作程序89 实验心得1010 参考文献101、引言： 通用示波器一般是用来观察一定频率范围内的周期性信号的。若用通用示波器来观察一次性输出的波形、分周期性信号或频率很低的周期性信号时，其显示的图形将跳跃、闪烁、观察不清，如果能够足够快的速度将波形变换成数字信号后存入RAM，然后再以合适的速度周期的将存入的数据取出，经D/A转换后输入通用示波器，就可以观察到稳定的周期性波形。2、设计的目的：1）综合运用所学的理论知识，掌握一般电子线路分析和设计的基本方法和步骤；2）培养一定的独立分析问题、解决问题的能力；3）实践利用EDA软件绘制电子线路原理图、PCB图及仿真；4）学会说明书的规范整理和书写。3、设计要求及技术指标：设计一个单一通道的数字存储示波器。设计要求及性能指标如下：1）、输入信号电压范围05V。2）、输入信号频率0500HZ。3）、信息记忆容量要求为2K*8位。4）、采集信息频率要求在101KHZ之间可调。5）、显示存储信息时的输出频率要求在1001KHZ之间可调。4、工作原理：A/D转换RAMD/A转换-LPE滤波控制电路 图1 工作原理图上图为数字存储示波器的原理框图。每隔一段时间对输入的模拟信号进行一次采样，然后经过A/D转换，把这些数字化后的信息按一定的顺序存入RAM中，当采样频率足够高时，就可以实现信号的不失真存储。当需要观察这些信息时，只要以合适的频率把这些信息从存储器RAM中按原顺序取出，经D/转换和LPE滤波后送至示波器就可以观察的还原后的波形。5、单元电路分析与设计：5.1 A/D转换器：如图为A/D转换器的单元电路，ADC0809有8个输入通道，本次只用IN0、IN1通道，通道的选择由管脚ADDC、ADDB、ADDA的不同组合来确定，见下表：表一 ADC0809选通地址编码地址编码被选中的通道ADDCADDBADDA000IN0001IN1010IN2011IN3100IN4101IN5110IN6当管脚A0、A1、A2都为低电平时，IN0通道被选中为当前输入通道；ADC0809的地址锁存信号（ALE）和启动转换信号（START）由ATC89C52的WR和74HC138的输出片选信号CS0809或非（74HC02）得到，ADC0809的输出允许（OE）是由ATC89C52的RD和74HC138的输出片选信息CS0809或非得到，这一点在确定ADC0809的通道地址后要尤其注意。AD0809的输入时钟信号，可由ATC89C52的ALE输出得到当系统采用11.0592MHZ的外接晶振时，ALE输出1/6的时钟脉冲，1.8432MHZ，在经过两个D触发器（74HC74提供）4分频后，提供给ADC0809的CLOCK的时钟输入引脚461KHZ德尔方波时钟，这个时钟频率满足ADC0809的时钟信号必须小于640KHZ的要求。图2 AD转换原理图AD转换程序：#include #include #define uchar unsigned char#define uint unsigned int#define COM0809 XBYTE0x1ff8 /ADC0809的命令字地址sbit cs138=P16;sbit OE=P37;sbit EOC=P32;uchar detdata;void delay(uchar x) /延时 主频11.0592MHZ /延时大约xms Uchar k; While(x-) For(k=0;k125;k+)void main(void)Cs138=0; /选通74hc138的使能端Sbit P25=0;Sbit P26=0;Sbit P27=0; /选通TN0口While(1) com0809=0; /开启ADC0809 While(EOC=1); /等待ADC0809的模数转换结束 OE=0； /模数转换结束将OE置零，确保0809不动作 Getdata=com0809; /将转换的数据存入指定数组中 OE=1； /OE置1，允许ADC0809进行转换 Delay(130);5.2 D/A转换器： 应用电路分析，如图为DAC0832与单片机的连接电路，这个电路采用直通方式和控制方式，在P0.0为低电平时，CPU对DAC寄存器执行一次写操作，输入数据量直接写入DAC的寄存器，经过D/A转换后输出相应的模拟量。DAC0832地址可设为FFFEH（只要P0.0为0，即可选中DAC0832完成D/A转换）。 图3 DA转换原理图DA转换程序：#include #include #define DA0832 XBYTE0xfffe#define uchar unsigned char#define uint unsigned intVoid main(void) uchar i; While(1) for(i=0;igetdata;i+) DA0832=i; /D/A转换输出5.3低通滤波器：采用 LPF 滤波，可以大大降低谐波成分，一阶低通滤波器可使谐波失真达1%,二阶低通滤波器可使谐波失真达0.1%，符合题目要求。我们选用二阶低通滤波器，其结构如图：图4 低通滤波器原理图由（19）可以求得其中为截止频率，Q为等效品质系数，由此可得其频率特性为:取中心频率，上式可化为即LPF的输出信号与输出信号幅值之比取决于Q值，而相位滞后90，取由（21）和（22）可得取，所以LPF的具体参数如下：取6、总体电路图：总体电路图如下：图5 数字存储示波器原理图7、印刷电路版：图6 PCB版图8、工作程序：#include #include #define uchar unsigned char#define uint unsigned int#define COM0809 XBYTE0x1ff8 /ADC0809的命令字地址#define DA0832 XBYTE0xfffesbit cs138=P16;sbit OE=P37;sbit EOC=P32;uchar detdata;void delay(uchar x) /延时 主频11.0592MHZ /延时大约xms Uchar k; While(x-) For(k=0;k125;k+)void main(void)uchar i;Cs138=0; /选通74hc138的使能端Sbit P25=0;Sbit P26=0;Sbit P27=0; /选通TN0口While(1) com0809=0; /开启ADC0809 While(EOC=1); /等待ADC0809的模数转换结束 OE=0； /模数转换结束将OE置零，确保0809不动作 Getdata=com0809; /将转换的数据存入指定数组中 OE=1； /OE置1，允许ADC0809进行转换 Delay(130);for(i=0;igetdata;i+)DA0832=i; /D/A转换输出9、实验心得：在整个课程设计中，通过从找资料、确定方案，到设计电路、绘制印刷电路板的过程，我发现了许多在理论方面的不足，并通过课程设计的实践，学到了许多课本上学不到的东西，锻炼了自己。最后确定用单片机做，因为以前学过一点单片机，这次先通过这次课程设计加深对单片机的理解，为以后的继续学习做一个铺垫，在设计的过程中还是遇到了很多困难，好多以前学的东西现在看来还是不太懂，以后学东西要扎实，学以致用，这样不至于学了又忘了。通过这次课程设计总体上加深了对电子线路的理解，没学一样东西，你可能没什么了解，但是通过查阅资料，可以对那些东西有一个全面的了，然后加入自己的创新就可以做出自己的东西，好多东西不是自己一个人的能力可以做到的，需要借助前人的成果，在前人的成果中加入自己的创新，做出自己的东西。以后要多实践，多练习，