学士论文开题报告样本.doc

湖北民族学院信息工程学院学士学位论文开题报告课题名称 基于51单片机的数字示波器设计 学生姓名 导师姓名 所在系部 信息工程学院 学科专业 电子信息科学与技术 年 级 2005级 论文工作的 起止时间 2008.11.15-2009.5.28 信息工程学院制2008 年 11 月 15 日 填写填 表 需 知一、 填写本表前，学生应根据本表各部分要求写出初稿，由指导老师及两名评阅教师审查通过。二、 参照指导教师及评阅教师意见修改初稿后正式填写本表，所填内容一经确定，一般不随意变动。三、 本表各部分如不够填写，可自行加页。四、 本表一式两份，指导教师一份（可以电子稿），所在系部一份。一、 课题来源近十年来，国内数字示波器技术研究以及发展也取得了相当的成果。但是我国示波器行业总体水平还是比较落后的，国产示波器的智能化、数字化、集成化还是很低的。模拟示波器仍然大量使用。数字存储示波器的研究开发在国内尚属起步阶段，数字存储示波器的市场几乎全部被国外厂家占领。在人均国民生产总值仍比较低的中国，价格高昂的国外产品也很难普及。这严重阻碍了我国电子以及相关行业的发展。因此，对于要提高国产数字示波器的水平来说，本课题是一次非常有意义的尝试。通用示波器存在很多弊端或限制：首先，通用示波器的造价高；其次，通用示波器升级困难；第三，通用示波器处理的是模拟信号，模拟信号处理起来很困难；第四，通用示波器的精度低；第五，通用示波器操作复杂。因此，开发数字存储示波器是非常必要的。在51单片机中用C语言编制有关数据处理程序，对采集的信号进行处理，可以得到许多测量结果，有效的弥补了通用示波器的不足。例如被测信号的频谱、功率、随机误差等。这是通用（模拟）示波器所无法胜任的，也充分显示了数字存储示波器的优越性。 二、 选题的国内外研究现状及水平、研究目标及意义（包括应用前景、科学意义、理论价值）以及主要参考文献国内外研究现状及水平: 目前，数字示波器市场上的主流产品仍然是国外产品。其中美国TEK公司的示波器一直处于领先地位，被世界公认为示波器的权威。近来TEK推出的TDS系列示波器具有独特的保证信号高保真度的获取结构，能够利用最先进的触发系统，提供快速瞬态信号或重复信号的多通道获取，显示所有测量的有效修正，先进的波形处理。TDS201示波器具有100MHz的带宽，1GS/s等效采样率，记录长度可达2.5K，内部采取高保真度的获取技术，操作简单。力科公司在示波器方面世界排行第三，它也推出了各种型号的示波器，并具有独自的特点，能自动测试32种参数。如：LC534A/LC574A数字示波器带宽为1GHz，采样速率4GS/s。由于该示波器采用了96MHz的POWER PC603e处理器、864MB的系统RAM，1MB的视频存储器、32kB的高速缓存和智能化存储器管理系统，它能快速刷新波形、动态分配处理器、采集存储器和运算存储器的资源，保证示波器资源的最佳利用。该系列采用9英寸彩色显示器，能提供8个波形的画面，可方便、容易观察信号细节。8踪显示能与运算功能、放大缩小、参考存储器或通道组合，并能在屏幕上显示或不显示参数。该示波器在信号分析方面具有较强的处理功能，可同时完成4种处理功能：加、减、乘、除、取反、恒等、累加平均值和正弦值。还有FFT平均运算和5个窗功能的频谱分析功能。当前国内数字存储示波器市场上出现的产品最高带宽为100MHz，像普源精电公司的DS3102系列产品就是带宽为100MHz，等效采样率为10GS/s。由于受到高速取样技术的限制，国内100MHz带宽的数字示波器大都采用重复取样技术。研究目标及意义:本课题要求研制一台单通道的简易数字示波器。要求输入波形与输出波形同步，并且能够实现输出波形幅值的放大、缩小。通过课题的研究进一步巩固所学的知识，同时学习课程以外的知识，培养综合应用知识的能力。锻炼动手能力与实际工作能力，将所学的理论与实践结合起来。研究过程本身可以使参与者得到极大的锻炼，为将来参加实际工作做好准备。与传统模拟示波器相比。数字存储示波器不仅具有可存储波形、体积小、功耗低，使用方便等优点，而且还具有强大的信号实时处理分析功能。在电子测量领域，数字存储示波器正在逐渐取代模拟示波器。但目前我国使用高性能数字存储示波器主要依靠国外产品，而且价格昂贵。参考文献：1 康华光，邹寿彬.电子技术基础数字部分M（第五版）.高等教育出版社，2006：4304562 康华光，大钦，张林编.电子技术基础模拟部分M（第五版）.高等教育出版社，2006：1161263 James H.McClellan,Ronald W.Schafer,Mark A.Yoder 著.数字信号处理引论M.科学出版社，2003：6394 邱关源.电路M（第四版）.高等教育出版社：2232435 丁元杰.单片微机原埋及应用M.机械工业出版社(第三版)，2005：39756 孙涵芳，徐爱卿.MCS-51、96系列单片机原理及应用M.北京航空航天大学出版社，1998：1521637 李华，孙晓民，李红青等.MCS-51系列单片机实用接口技术M.北京航空航天大学出版社，1993：1241268 陈尚松，雷加庆.电子测量与仪器M.北京：电子工业出版社，2005：56589 张春生，徐新民.CD数字存储式示波器D.浙江大学硕士学位论文.2003：232410 唐慧强，黄唯一，刘少强，王顺.7（1/2）位A/D转换器的研制J.仪器仪表学报，2003（06）：601-60411 张雄伟，陈亮，徐光辉.DSP芯片的原理与开发应用M（第三版）.北京：电子工业出版社，2003：35236412 郭书君，王玉花，葛纫秋.嵌入式处理器原理及应用M.北京：清华大学出版社，2004：28229013 李毅，师弈兵，王厚军，田书林，数字存储示波器触发D.电路的数字化技术研究，2004（03）：385-38714 廖维平，安琪，廖娟娟.基于DSP的等效采样电路设计D.核电子学与探测技术，Vo1.20 NO.6Nov.2000：430-44315 AD8009，1GHz，5,500V/s Low Distortion Amplifier Data Sheet,ANALOG DEVICE Corporation：452466三、 研究的主要内容、研究方案及准备采取的技术路线、拟解决的关键问题（注：本部分内容必须详细填写）主要内容:本数字示波器系统只要由硬件系统和软件系统两部分组成。其中硬件系统实现输入信号的放大/衰减、AD转换、存储及输出等。硬件系统将在Proteus中进行仿真，软件系统在Keil uVision环境中编译。 硬件系统：该硬件系统主要由信号源、触发电路、取样保存、数据转换和显示等几部分组成。首先触发器中断源对单片机发出中断请求信号从而控制A/D芯片进行实时采样并将其数据保存起来，单片机再控制D/A芯片将保存的数字信号转换并将转换的信号通过示波器重复的显示出来。硬件系统原理框图:放大电 路D/A转换示波器51单片机信号源源A/D转换触 发电 路 软件系统:在主程序中主要的是运用到了中断接口和一个键盘扫面的程序，开的中断主要是为了计算一个波形周期的时间，所接的端口是外部电路的过零中断触发器，让单片机的0中断以跳变沿的形式来触发。初始化开外部0中断键盘扫描波形上升幅值加倍幅值减半等待主程序流程图0中断主要是是实现一个波形周期的时间的计算和开定时器用的，因为程序逻辑的需要在其中还用到了几个标志位用来实现所需要的功能，在此就不仔细说明，可参考源程序代码。初始化Contr=0?关定时器1中断开计数器1Contr=1计算等间隔采样时间开定时器0中断，关外部0中断否是结束外部0中断函数流程图定时器0主要实现的功能是让单片机实现等间隔的采样和显示出波形，其主要核心的算法就是对定时器0中断的时间的计算，为了实现等间隔采样和显示的效果，必须将计算器的高八位和低八位整合成一个16进制的数然后再除以采样点数来计算定时器的时间。初始化S=1 ?等间隔输出JN ?等间隔读取数据S值赋1恢复中断时间是否是否定时器0中断程序流程图拟解决的关键问题:本系统主要解决波形的实时采样，数据传输与转换等问题从而实现波形的同步显示。四、 已进行的科研工作基础和已具备的科学研究条件（包括已经取得的科研成果、已经完成的科学实验及调查研究、具备的主要仪器设备及资料与数据等），以及可行性分析进行此项系统已具备充分的工作基础。在此以前我们学习过单片机和模拟电子基础，数字电子基础。为现在的课题工作做了很好的基础。因为本数字存储示波器系统将在Proteus中进行仿真。该软件中包含有信号发生器，A/D、D/A转换器，示波器，以及51单片机等元件。这为电路的设计带来了极大的方便。五、 课题研究起止年限、任务安排、分阶段要求和预期结果本课题起始于2008年11月15日,计划结束时间为2009年5月28日.任务安排如下:第一阶段(08年11月09年1月):构建系统框架，拟写开题报告。第二阶段(3月-4月中旬): 查询大量相关资料;搭建系统结构,系统整体思路清晰,完成毕业设计论文的起草。预期效果为掌握大量资料,熟悉整个系统结构.第三阶段(4月5月上旬):