基于PC和单片机的数字示波器设计

1、基于PC和单片机的数字示波器设计 作者：Admin 来源：博景源 点击数： 311 更新时间：2010-6-13 摘 要现代仪器正在向着智能化、便携式和虚拟化的方向发展。借助少许的采集硬件和通用PC平台，仪器正在由单一化向集成化、由物理仪器向虚拟仪器方向发展。虚拟仪器的发展必将推动现代仪器事业的发展。示波器是现代测试中必不可少的电子仪器。随着现代电子技术和通信技术的飞速进步，示波器的实现方式正在经历着深刻的变革。传统的模拟示波器由于结构和功能上存在的缺点，正在被功能强大、使用方便的数字示波器所取代。目前国产的测试用数字示波器在技术上还比较落后，高性能的数字示波器主要*进口，进口数字示波器虽然功

2、能强大,但价格太高，难以普及；另外，主流的数字示波器大都面向高频信号，高频DSP和数据采集芯片成本都很高，用于低频信号测试精度又难以满足要求。本设计针对示波器开发以上的两个方面的问题，尝试开发了一种低频虚拟数字示波器。该示波器除了具有传统模拟CRT示波器对波形的采集、显示等一般功能，还可以实现对波形数据的存储和打印，以及对波形参数的计算和显示。本设计的做要工作包括：1、分析了示波器的工作原理和虚拟示波器的结构，探讨了滤波器的实现技术，选择切比雪夫低通滤波器作为低通滤波模型，并运用Matlab软件设计了低通滤波器；2、选低成本单片机PIC16F877作为数据采集和处理单元，将采集到的脉冲转换成数

3、字信号，通过RS232串口传送到PC；3、通过对数字存储示波器功能和结构的分析，运用Proteus绘制了示波器各个模块的模拟和数字电路，对各电路的组成进行了说明；4、对设计中涉及到的通信协议进行了阐述，结合硬件构架和协议开发，运用VC+进行了示波器系统软件的设计，最后运用信号发生器进行了示波器的仿真测试。仿真结果证明，设计的示波器能够对20KHz以内低频信号的获取和显示，满足普通测试要求。具有结构简洁、操作方便、成本低廉的特点，且易于进行功能的扩展，拥有广阔的应用前景。关键词：PC；MCU；虚拟；示波器目录第一章文献综述.11.1研究的目的和意义.11.1.1测量仪器的发展现状.61.1.2示

4、波器技术的发展.81.2研究方法、内容与技术路线.91.2.1研究方法及内容.91.2.2技术路线.10第二章示波器设计原理.82.1示波器工作原理.82.1.1模拟示波器工作原理.82.1.2数字示波器工作原理.92.1.3虚拟数字示波器.92.2示波器的波形重建技术.102.3虚拟示波器设计要求.112.4示波器中低通滤波原理和模型的选取.112.4.1低通滤波原理.112.4.2切比雪夫低通滤波模型的选取和设计.112.5本章小结.12第三章示波器硬件设计.183.1系统硬件结构.183.1.1系统硬件的选择.183.1.2数据采集硬件介绍.183.1.3硬件结构图.213.2系统功能模

5、块设计.213.3采样方式的选择.223.4系统模拟电路.233.4.1电压增益电路.233.4.2系统电源电路.243.5系统数字电路.243.5通信协议的开发.253.5.1实时工作模式下的通信协议.253.5.2存储工作模式下的通信协议.263.6本章小结.26第四章示波器软件设计.304.1软件设计思路.304.1.1虚拟仪器的软件设计方法.304.1.2软件的多线程实现.304.1.3组件技术在虚拟示波器开发中的应用.324.2软件设计总体方案.334.2.1系统总体方案流程图.334.2.2系统软件网络结构.344.3虚拟示波器系统模块设计.344.3.1虚拟示波器的系统软件功能模块.344.3.2数据采集模块的设计.354.3.3 A/D转换的设计.354.3.4数据存储模块的设计.364.3.5波形显示窗口的设计.364.3.6用户控制界面的设计.374.4本章小结.37第五章示波器仿真和测试.475.1测试流程.475.2结果与分析.485.2.1波形显示界面.485.2.2波形显示工具栏.475.2.3波形显示