温湿度波形及其动态波形显示
安徽农业大学
毕业论文（设计）
论文题目温湿度采集及其动态波形显示
姓名学号1110
院系信息与计算机学院专业电子信息工程
指导教师职称副教授
中国·合肥
二〇一五年五月
安徽农业大学学士学位论文（设计）开题报告
课题名称温湿度采集及其动态波形显示课题来源导师指定学生姓名专业
电子信息
工程
学号
指导教师姓名职称副教授
研究内容一、对温湿度采集原理和动态波形显示程序的理解与运用；
二、数字温湿度传感器（DHT11）的设计与制作；
三、通过单片机将采集的温湿度数据进行处理并使其在LCD上显示出其
动态波形；
研究计划2015年1--2月查阅相关的资料文献，理解课题以及相关模块的原理；2015年 3月运用相关的电子设计技术和程序编辑技术完成系统的
硬件和软件设计和初期制作；
2015年 4月进行论文初稿，同时在对设计的系统进行完善；2015年 5月结合导师指导对设计进行修改和改进；
2015年 5月底完成论文，准备答辩。
特色与创新1、以 STC12C5A60S2单片机为控制核心，控制DHT11采集数
据，并将数据转换成信号进行处理，再控TFT-LCD将其波形进行显示
2、最主要的特色就是对采集的温湿度数据在LCD上进行动
态波形显示；
指
导教师意见教研室意见
院
系
意
见
主要领导签名：
年月日
目录
1 引言 (1)
2 软件工具介绍 (2)
2.1 C语言 (2)
2.2 Protel 99SE (2)
3 系统方案的总体设计 (3)
3.1 本次设计的功能要求 (3)
3.2设计思路 (3)
3.3 设计中元器件选择 (3)
3.3.1温湿度传感器选择 (3)
3.2.2 单片机选择 (6)
3.2.3 显示屏选择 (9)
4 整体硬件设计 (10)
4.1 主控模块设计 (10)
4.2 传感器模块设计 (11)
4.3 LCD显示模块设计 (12)
5 软件设计 (14)
5.1主程序框图: (14)
5.2 TFT-LCD显示屏显示框图： (15)
5.3 DHT11采集框图： (16)
6 结束语 (17)
参考文献 (17)
致谢 (19)
附录1 (20)
附录2 (21)
温湿度波形及其动态波形显示
学生：，指导教师：
(安徽农业大学信息与计算机学院合肥230036)
摘要：在工作生活中，环境会对我们产生很大的影响，当在一个优质的环境里，我们的工作效率也会相应的提高很大，这对于现在工作生活的快节奏来说，是很有必要的。而温湿度就是环境中一个很重要的要素，因此，我们需要随时随地的了解所处环境的温湿度数值，并且知道它的变化情况。所以我准备制作一个温湿度的检测器，在这个检测器中，它可以显示环境中温湿度的实时动态波形。这样，我们就可以及时的了解所需要的数据，然后根据这些数据来及时的调节我们的工作生活方式，使我们在一个舒适的环境里进行工作生活。这个设计，分为系统的硬件设计和软件设计。它是基于STC单片机的，通过温湿度传感器DHT11来采集环境中的实时温湿度数据，在TFT-LCD彩屏上显示出即时的温湿度动态波形。
关键词：TFT-LCD,STC12C5A60S2，动态波形，温湿度
1 引言
如今人们的生活水平提高，导致其生活中用品的质量也随之提高，同时对环境要求高的人们也是越来越多了，环境的质量也就成为了生活质量的一个重要标准，也是习主席提出的和谐社会的重要部分。而现在生活节奏越来越快了，亚健康的现象也越来越普遍，温湿度时人们生活环境的重要指标之一，所以说对其的测量也就越来越重要了。而为了达到人们生活的最适宜的温度和湿度，我们需要研究出一种便于提醒人们并且控制温湿度的装置。这样，人们就可以根据不同季节以及个人的需要来随时改变自己的生活和工作环境，以此来达到最佳的居住工作环境，这是人们对环境的要求进步了，也说明了人类现代文明的程度也越来越高了。
温湿度和人类的工作生活有着非常紧密的关系，同时它也是工业生产过程中最基础和最重要的参数，例如在机械、电子、化工等各行各业中都需要对温湿度进行数据的检测与控制。并且人们生活水平在提高，他们对自己的生活工作环境也是越来越关注了。温湿度在空气中的变化会对人体的舒适度产生最直接的影响，同时也会影响人们工作生活的心情，所以温湿度的检测对人们来说，还是很有必要的。
随着国民经济的快速发展和科学技术的普及，高科技设备，对温度和湿度的要求越来越多的企业也越来越多。传统数据测量模式是基于温度和湿度测试以人为本，依靠手工班，人工观游等方式来测量和记录的环境状态信息。这种模式不仅效率低下的不利充分利用人力资源，缺乏科学的，在近年来一些重大事故是由人为因素，缺乏完整的人工维护管理系统引起的。
为了更有效地提高人们的生活环境和舒适度，同时也为了使人们的生活更健康，在家庭中引进了智能化，并迅速传播到世界范围并快速发展，然而如今的自然环境污染已经愈发变得严重，城市人口也在不断的增加等问题，宜居的温湿度越来越难以满足的人们要求，气候的南北差异，特别是北方冬季干燥，南方的气候却是寒冷和潮湿，对于我们而言，怎样在有效的时间里做出相对应的措施一直是难以把握的，故我们必须采取相应的措施，来满足人们对于温湿度方面的要求。
2 软件工具介绍
2.1 C语言
C语言是以函数形式提供给用户的，这些函数的调用，并有结构化的控制语言（if..else,switch,while,for），方便程序实现模块化的设计。C语言的程序书写形式是很自由的，其中仅有32个关键字和9种控制语句。同时C语言可以对硬件进行操作，它虽然是与硬件无关的通用程序设计语言，但它可以进行许多机器级函数控制而不用汇编语言，通过C语言库函数的调用，可实现I/O操作，因而程序简介，编译程序体积小。C语言具有丰富的数据类型，还设有各种构造类型，并引入了指针概念，利用这些数据类型可以实现复杂的数据结构，如堆栈、队列和链表等。在C语言中，一共有34种运算符，就可以组成更多样的程序，使得C语言的表现和处理能力非常强大，也使得大量的算法变得更加容易实现。而且C语言还有两个优点，一个是其可移植性好，用C语言编写的程序不必修改或只要做少量的修改就可在各种型号的计算机获各种操作系统上运行，例如，在使用Windows操作系统的计算机上编写的C语言程序，不必修改或做少量的修改就可以成功移植到使用Linux操作系统的计算机上；另一个优点是C语言经过编译后生成的目标程序在运行速度和存储空间都很优质，这也就是说它的代码质量高，对于程序执行方面的效率很高。
2.2 Protel 99SE
对于该设计的原理图及其PCB设计是使用protel公司的protel 99SE来实现的。Protel 99SE是一个功能强大的电路板设计与仿真软件，它将帮助我们解决如何合理规划电路板、如何有效地利用电路板空间对元器件进行布局并对电路板布线等问题，并能够辅助用户完成从电路原理图到印制电路板的一系列设计工作，它采用与Windows资源管理器很相似的窗口界面，可以轻松实现各种文件的管理。
Protel设计系统是由5个大的功能模块组成的，他们分别是：
1、电路绘制模块（schematic）：此模块主要是包括设计原理图的原理图编辑器，用于管理原件的元件库和各种报表的生成器。
2、印制电路板模块（PCB）：此模块主要英语设计电路板的电路板编辑器，用于管理原件封装、制作等的元件库和报表生成器。
3、电路信号仿真模块（Sim）：在这个模块主要是进行电路的软件仿真及其验证。
4、可编程逻辑单元模块（PLD）：在此环境下，可以进行PLD可编程逻辑原件的设计工作。
5、人机接口模块：用来对每一个服务程序及其共享资源的使用情况进行观察和检测的。
3 系统方案的总体设计
3.1 本次设计的功能要求
1、使用DHT11温湿度传感器对数据进行采集，然后传输给STC12C5A60S2单片机；
2、STC12C5A60S2单片机对收到的信号进行分析处理，并把采集到的温湿度数据传输给TFT-LCD彩屏；
3、在TFT-LCD液晶彩屏上将温湿度动态波形显示出来。
3.2设计思路
整个电路分为DHT11数据采集部分、核心控制部分和TFT-LCD显示部分，并用STC12C5A60S2单片机组成的最小系统作为核心来控制整个电路，控制DHT11传感器采集温湿度数据，控制TFT-LCD彩屏的显示。由软件来完成彩屏的动态波形显示，由DHT11温湿度传感器来完成采集数据的功能。这是一个数字温湿度传感器，内置数模转换，是可以直接连接单片机的。将TFT-LCD彩屏和DHT11传感器按照原理图与STC12C5A60S2单片机相连接。通过DHT11将采集到的温湿度实时数据，再经过单片机把数据处理后传输到TFT-LCD液晶彩屏，显示出温湿度实时动态波形。
3.3 设计中元器件选择
3.3.1温湿度传感器选择
温湿度传感我选择了DHT11温湿度传感器，而不是DS18B20温度传感器来测量温度、HS1101电容式湿度传感器来测量湿度，这是因为DHT11是一款集成型温湿度传感器，它可以同时采集温度和湿度的数据，可以保证做出来的设计可以长久都能够测量出较为准确的数据，DHT11包括一个电阻式感湿元件和一个NTC
测温元件。DHT11多用于空调、除湿器、各类温湿度检测设备、汽车、自动控制设备、温湿度数据记录器、气象站、家电、医疗等各种温湿度测量设备。同时DHT11反应速度快、抗干扰能力强且价格不高，性价比高，测量范围百分之二十到九十（RH），0度到50度之间。测温误差在2℃以内，测湿误差在5%RH以内。完全符合本次毕业设计的要求，所以选用DHT11温湿度传感器。
① DHT11数字温湿度传感器性能说明
图3-1 DHT11数字温湿度传感器性能
② DHT11实物图如下
图3-2 DHT11实物图
③ DHT11接口说明
当接线长度不到20m时，接5K的电阻，当超过大于20米时，需要根据情况使用合适的电阻作为上拉电阻，当使用3.3V电压对DHT11进行供电时，此时连接线的长度不能超过100cm，否则线路压降会使传感器供电不够，造成测量误差。
其典型应用电路如下图：
图3-3 DHT11典型应用电路
DHT11的引脚说明：
pin 名称注释
1 VDD 供电3－5.5V
2 DATA 串行数据，单总线
3 NC 空脚，悬空
4 GND 接地，电源负极
表3-1 DHT11引脚
电源引脚：
DHT11使用的电压为 3－5.5V。当传感器通电后，需要等待 1s ，这是为了跳过不稳定的状态，在此期间不需要发送任何指令。为了去耦滤波，可以在电源引脚之间添一个电容，大小为100nf。
④串行接口（单向双线）
◎单总线说明
DHT11是采用被简化的单总线来进行通信的。单总线就是只用一根数据线来进行数据交换和控制，从而完成整个系统。为了让其它设备使用总线，主机或者从机是通过一个三态端口连接到这个数据线，从而允许该设备就算不发送数据也
是能够释放总线；单总线在正常情况下是要外接一个5.1kΩ左右的上拉电阻，当总线处于闲置状态时，是在高电平的。因为它们都是主从结极结构，所以只有主机呼叫从机时，从机才能应答，故当主机访问器件时，如果序列发生混乱，器件就不会响应主机。
◎单总线传送数据的定义
DATA引脚是用于单片机STC12C5A60S2与温湿度传感器DHT11之间的数据传输,是采用单总线数据的格式，每次传送40位数据，从高位开始传输。
◎数据时序图
该主机发出启动信号，将DHT11从低功耗转化为高速运行模式，当主机发出的开始信号结束后，DHT11发出响应信号，同时将40bit的数据发出，并发出一次信号采集命令。信号发送如图所示：
图3-4 信号发送图
每次主机从DHT11上读取的数据是前一次温湿度的测量值，如果两次测量的时间间隔很长，就需要连续进行两次测量，再以第二次测得的值为此时温湿度的数据。要想获取实时动态数据,需要连续采集读取两次，但是最好不要连续进行连续测量的次数过多，每次读取传感器的时间间隔要超过5秒钟，这样就可以获得较为准确的数据。
3.2.2 单片机选择
一般单片机的内存划分为数据存储器RAM和程序存储器ROM,这次我要实现温湿度的数据采集和动态波形显示,所要的控制程序较大,常用的51单片机的ROM可能不够大,所以我选择STC12C5A60S2系列的单片机，它是STC生产的一款单时钟机器周期的单片机，并具有运行速率快、功耗低、抗干扰能力超强等优点，
是新一代的8051单片机，完全兼容传统8051的指令代码，单速度快8-12倍。其引脚图如下：
图3-5 STC12C5A60S2引脚图
STC12C5A60S2单片机各管脚功能：
I/O引脚：
P0口:可作通用的I/O口，地址总线的低8位、数据总接口。
P1口：可做I/O口，也可以作为A/D输入口。P1口的其他功能：
图3-6 P1口其他功能
P2口：可以作为通用的I/O口，可以在访问外部扩展电路或者数据存储器时作为地址总线的高8位；
P3口：除了作为正规的I/O口外，还具有其他的功能，P3口的其他功能：
图3-7 P3口其他功能
XTAL1：该引脚作为内部时钟电路反相放大器的输入端，是与外部晶振的一个引脚相连接的，当直接使用外部时钟源的时候，该引脚是作为外部市中院
的输入端；
XTAL2：该引脚作为内部时钟电路反相放大器的输出端，连接着外部晶振的另外一个引脚，直接将其当做外部时钟源时，该引脚是悬空着或者通过一个
大的电阻接入地下的，此时是将XTAL1输入的时钟信号输出出来的；VCC：电源的正极；
GND：电源的负极。
3.2.3 显示屏选择
对于显示屏，我选择的是TFT-LCD的2.4寸彩屏。
TFT屏，即Thin Film Transistor,是薄膜晶体管型液晶显示屏，其每一个像素点都是由薄膜晶体管来驱动的，它集成在显示屏的后面，用这个薄膜晶体管来成像不仅提高了显示屏的响应速度，也提高了显示色阶的精度，所以TFT-LCD 成像更加逼真。
TFT-LCD屏主要是由背光源、导光板、偏光板、玻璃基板液晶材料和薄膜晶体管等组成的。而TFT-LCD与驱动控制器集成在一起就形成了TFT-LCD模块。
TFT-LCD的优点有很多，相比与其他的显示屏12864、1602等，它不仅可以显示数字、中英文字符，还可以显示图案，还可以显示彩色的动画，并且相比与这些显示屏，它的分辨率也比较高。同时由于TFT-LCD的成本日益下降，并且人们也越来越渴望看到更清晰的界面，所以TFT-LCD在设计的使用率越来越高了。
TFT-LCD中是采用1个十六位二进制数来表示一个成像点的，是以5（红）-6（绿）-5（蓝）的格式。
图3-8 TFT-LCD颜色成像图
常用的一些颜色码表：红：0xf800 绿：0x07e0
黄：0xffe0 青：0x07ff
蓝：0x001f 紫：0xf81f
黑：0x0000 白：0xffff
灰：0x7bef
4 整体硬件设计
单片机是整个系统的中央处理器，是由它协调管理各个外围器件的正常工作，从而达到整个系统的特定目标。硬件上我是采用了模块化的设计方案，将整个系统分为主控模块、传感器模块和LCD显示模块，每个模块完成其既定目标,最后再将几个模块连接到一起，这样既降低了系统设计的复杂度，也方便了检测电路的问题和漏洞。
4.1 主控模块设计
本次硬件设计就是以STC12C5A60S2单片机为核心，其他的外围电路都是围绕着它进行设计的，DHT11的DATA口连接单片机STC12C5A60S2的P3.0口，LCD 显示电路就是把TFT-LCD与单片机P0口分别相连。
绝大部分用到单片机的电路，都需要先组成单片机的最小系统。单片机的最小系统是由晶振电路、复位电路和电源组成。晶振电路一般由一个晶振和两个电容组成，其分别接到单片机的XTAL1和XTAL2两端。晶振电路用来产生电路所需要的基准时钟信号，从而在单片机中产生各模块所需的控制信号，晶振电路是单片机最小系统的核心部分。复位电路接到单片机的RST端，它使单片机回到最开始工作的状态，使得单片机的程序能从头开始执行。电源对于任何电路都是必不可少的，它为电路提供了能量，单片机的电源一般是由直流+5V提供。
其最小系统电路图如下：
图4-1 最小系统电路图
其中关于复位电路：
当时钟频率未达到12M赫兹时，就让R1接1K电阻，并接到GND；
当时钟频率超出12M赫兹时，就需要使用其中第二复位功能的引脚。
关于晶振电路：
如果外部时钟的频率超过33M赫兹时，就最好使用外部有源晶振；
如果使用内部振荡器时钟，XTAL1和XTAL2引脚浮空，但是当外部时钟频率超过27MHz的时候，那么使用的标称频率就是基本频率的晶体，而不是三泛音的晶体，否则就又可能振在基频，这个时候的标称频率就只有实际频率的三倍，或者就使用外部有源晶振，从XTAL1引脚输入时钟信号，然后将XTAL2悬空放置。
4.2 传感器模块设计
DHT11初始化，就是温湿度传感器在主机唤醒之前处于低功耗的模式。当DHT11准备采集数据的时候，单片机就会发出一个启动信号，传感器就从低功耗进入高速运行模式，同时启动信号发送结束之后，传感器就会发送响应信号，将40bit的数据发送出去，并进行一次信号采集，如果主机发送的启动信号没有被
接收到，那么传感器就不会主动去进行采集温湿度数据，当其采集完温湿度数据就会在此回到低速模式。具体的过程为：
1、总线在空闲的时候是高电平；
2、主机拉低总线并等待温湿度传感器的响应。并且拉低总线的时间一定要大于18ms，保证传感器能够检测到启动信号；
3、温湿度传感器检测到启动信号后，再等待该信号结束后，再发送80us的低电平信号，作为响应信号；
4、启动信号发送结束后，再经过20到40us之后，再温湿度传感器的响应信号进行读取；当所有的数据传输结束以后，传感器将总线再拉低50us后，总线经过上拉电阻拉高，从而进入空闲状态。传感器部分的电路图为：
图4-2 传感器部分电路图
4.3 LCD显示模块设计
由P4SW寄存器设置（NA/P4.4，ALE/P4.5，EX_LVD/P4.6）三个端口的第二功能Mnemonic Add Name 7 6 5 4 3 2 1 0 Reset
Value
P4SW BBh Port-4
switch LVD_
P4.6
ALE_
P4.5
NA_
P4.4
X000,
xxxx 表4-1
NA_P4.4: 0,复位后，P4SW.4的值为0，NA/P4.4引脚是没有功能，处于弱上拉状态；
1，将P4SW.4赋值为1，把NA/P4.4引脚属性更改为I/0口；
ALE_P4.5: 0，复位后，P4SW.5的值为0，ALE/P4.5引脚的定义是ALE信号，只有当MOVX指令访问片外扩展器器件的时候才会有信号输出；
1，将P4SW.5赋值为1，把ALE/P4.5引脚属性更改为I/O口；LVD_P4.6: 0，复位后P4SW.6的值为0，EX_LVD/P4.6引脚是可用查询或更改为中断的方式来检测；
1，将P4SW.6赋值为1,把EX_LVD/P4.6引脚属性更改为I/O口。在ISP烧录程序的时候对RST/P4.7的第二功能进行定义的，如果是定义成P4.7口，就必须要使用外部时钟。
显示模块的电路图如下：
图4-3 显示模块电路图
5 软件设计
5.1主程序框图:
开始
单片机初始化
TFT-LCD初始化
DHT11初始化
DHT11运行
进行温湿度数据采集
TFT-LCD显示
温湿度动态波形
等待
图5-1
5.2 TFT-LCD 显示屏显示框图：
图5-2
开始
硬件初始化
读取按键值
结束
LCD
上曲线绘制 温度采集 湿度采集
示波器原理及其应用分析解析
示波器原理及其应用 示波器介绍 示波器的作用 示波器属于通用的仪器，任一个硬件工程师都应该了解示波器的工作原理并能够熟练使用示波器，掌握示波器是对每个硬件工程师的基本要求。 示波器是用来显示波形的仪器，显示的是信号电压随时间的变化。因此，示波器可以用来测量信号的频率，周期，信号的上升沿/下降沿，信号的过冲，信号的噪声，信号间的时序关系等等。 在示波器显示屏上，横坐标（X）代表时间，纵坐标（Y）代表电压，（注，如果示波器有测量电流的功能，纵坐标还代表电流。）还有就是比较少被关注的-亮度（Z），在TEK的DPO示波器中，亮度还表示了出现概率（它用16阶灰度来表示出现概率）。 1．1．示波器的分类 示波器一般分为模拟示波器和数字示波器；在很多情况下，模拟示波器和数字示波器都可以用来测试，不过我们一般使用模拟示波器测试那些要求实时显示并且变化很快的信号，或者很复杂的信号。而使用数字示波器来显示周期性相对来说比较强的信号，另外由于是数字信号，数字示波器内置的CPU或者专门的数字信号处理器可以处理分析信号，并可以保存波形等，对分析处理有很大的方便。
1.2.1 模拟示波器 模拟示波器使用电子枪扫描示波器的屏幕，偏转电压使电子束从上到下均匀扫描，将波形显示到屏幕上，它的优点在于实时显示图像。 模拟示波器的原理框图如下： 见上图所示，被测试信号经过垂直系统处理（比如衰减或放大，即我们拧垂直按钮－volts/div），然后送到垂直偏转控制中去。而触发系统会根据触发设置情况，控制产生水平扫描电压（锯齿波），送到水平偏转控制中。 信号到达触发系统，开始或者触发“水平扫描”，水平扫描是一个是锯齿波，使亮点在水平方向扫描。触发水平系统产生一个水平时基，使亮点在一个精确的时间内从屏幕的左边扫描到右边。在快速扫描过程中，将会使亮点的运动看起来
模拟示波器的基本工作原理
模拟示波器的基本工作原理 1． 回顾中学的沙漏实验——随时间变化的信号如何在平面展示 物理学理论可以证明，一端通过细绳固定的重物在作摆动时，与中心垂线的距离满足正弦波规律。沙漏实验可以清晰地显示这个随时间变化的波形：用沙漏充当重物，并且在沙漏底下的桌面上平铺一张纸，当沙漏开始摆动时，让纸匀速移动。这样，沙漏中流出的细沙，就在纸上留下了一个正弦波痕迹，如图所示。利用这种设计思想，可以完成波形在平面上（对应于时间的流动）的展开。这种设计思想在波形记录、显示中被广泛采用，比如心电图机，就是用原地摆动的电热针，在匀速移动的记录纸带上描记出心电波形。 利用心电图机的结构，已经可以记录电压信号，但是，示波器在大量的应用中，并不需要通过消耗纸张来记录波形，而仅仅是观察波形。因此，可以重复使用的荧光屏，被应用到示波器的设计中。 在示波器上描绘一条曲线——电子枪和荧光屏 在一个封闭玻璃管显示屏的内壁涂上荧光粉，当荧光粉被大量电子形成的电子束轰击时，会发出荧光。可以发出电子束的设备称为电子枪，它可以连续地发出集束性很强的电子。这些电子束在飞行过程中，如果遇到电场的作用，会因电场形成的力而改变运行方向，导致最终电子束落到荧光屏上的位置发生改变，也就是光点改变。根据这个原理制造的示波管，其结构如图所示。图中电子枪发出的电子束，经过两个偏转板的作用，会在X 、Y 两个方向上发生偏转。 当在Y 偏转板上加入被测信号，而在X 偏转板上不加电压，可以在示波管的荧光屏上看到光点随着被测电压的变化而发生位置变化——电压越大，光点位置越靠上方。 当在X 偏转板上加入一个锯齿波，而在Y 偏转板上不加电压，可以看到光点从荧光屏左边出现，匀速移动到右边，然后又迅速在左边重复出现。 当在X 偏转板上加入一个锯齿波，而在Y 偏转板上加入一个正弦波，则可以看到，光点在匀速左移的同时，其Y 方向位置出现了正弦变化的规律，也就是说，光点的移动轨迹是一个正弦波。 怎样将周期性电压信号稳定地显示于荧光屏 图 沙漏摆动留下的正弦波 图 示波管的结构示意图
labview曲线图与波形图控件的组成
曲线图与波形图控件的组成 曲线图与波形图有很多强大的特色功能，通过掌握对这些功能的应用，你可以自定义自己的曲线。在本文中将讲解如何运用与配置这些曲线图的选项。 一个曲线图的组成元素如下图所示： 其中每个组件的说明如下： 1——曲线图例(Plot legend) 2——光标(Cursor) 3——分度标记(Grid mark) 4——小分度标记(Minor-grid mark) 5——曲线图工具栏(Graph palette) 6——光标移动器(Cursor mover) 7——光标图例(Cursor legend) 8——比例图标(Scale legend) 9—— X轴刻度(X-scale) 10——Y轴刻度(Y-scale) 11——曲线图标记(Label) 玩转比例尺 波形图与曲线图都能自动调整它们的水平与垂直方向的刻度比例以对绘于其上的数据点作出反应，也就是说比例尺能够按最大的分辨率调整自己以显示数据曲线上的所有数据点。你可以在曲线图或波形图对象上面点击鼠标右键，在右键弹出菜单中的X Scale菜单或Y Scale菜单里面对AutoScale X或AutoScale Y选项进行设置就可以将自动比例尺调整功能关闭或打开。在比例图标(Scale Legend)里面我们也可以对自动比例尺调整进行设置（在后面我们会讲到这些）。在LabVIEW中，默认是将曲线图控件的自动调整功能启用的，而波形图控件这是默认关闭的。不过，通过启用这个选
项可能会使波形图或曲线图更新缓慢，缓慢程度与计算机的处理性能和显示性能有关，缓慢的原因是每条曲线的新比例在每次数据更新的时候都要重新计算一次。 X与Y轴比例尺菜单 X与Y轴的比例尺都有一个用来设置的子菜单，如下图所示： 通过选择该菜单中的AutoScale选项，就可以关闭或打开自动比例尺功能。 一般情况下，当你执行自动比例尺功能的时候，比例尺就设定为输入数据的实际数值范围。如果你想要让LabVIEW 将比例尺显示为更好看的数值，可以启用菜单中的Loose Fit选项。在启用该选项之后，比例尺上的数值就成为比例尺增量的整数倍值。比如，你的比例尺的增量为5，那么比例尺的最大最小值就是5个倍数而不是实际的数值范围。 Formatting...选项就会打开一个曲线图属性对话框，并显示该对话框的格式与精度页面（Format and Precision），如下图所示。在这里就可以配置比例尺上的数字的格式。 在Scale标签页里面，如下图所示。可以对如下选项进行设置：
数字示波器及其简单原理图
数字示波器及其简单原理图 数字示波器可以分为数字存储示波器（DSOs）、数字荧光示波器（DPOs）、混合信号示波器（MSOs）和采样示波器。 数字式存储示波器与传统的模拟示波器相比，其利用数字电路和微处理器来增强对信号的处理能力、显示能力以及模拟示波器没有的存储能力。数字示波器的基本工作原理如上图所示当信号通过垂直输入衰减和放大器后，到达模-数转换器（ADC）。ADC 将模拟输入信号的电平转换成数字量，并将其放到存贮器中。存储该值得速度由触发电路和石英晶振时基信号来决定。数字处理器可以在固定的时间间隔内进行离散信号的幅值采样。接下来，数字示波器的微处理器将存储的信号读出并同时对其进行数字信号处理，并将处理过的信号送到数-模转换器（DAC），然后DAC的输出信号去驱动垂直偏转放大器。DAC也需要一个数字信号存储的时钟，并用此驱动水平偏转放大器。与模拟示波器类似的，在垂直放大器和水平放大器两个信号的共同驱动下，完成待测波形的测量结果显示。数字存储示波器显示的是上一次触发后采集的存储在示波器内存中的波形，这种示波器不能实时显示波形信息。其他几种数字示波器的特点，请参考相关书籍。
Agilent DSO-X 2002A 型数字示波器面板介绍
该示波器有两个输入通道CH1和CH2，可同时观测两路输入波形。选择通道1时，示波器仅显示通道1的信号。选择通道2时，示波器仅显示通道2的信号。选择双通道时，示波器同时显示通道1信号和通道2信号。 荧光屏（液晶屏幕）是显示部分。屏上水平方向和垂直方向各有多条刻度线，指示出信号波形的电压和时间之间的关系。 操作面板上的各个按钮按下后，相应参数设置会显示在荧光屏上。 开机后，荧光屏显示如下： 测试信号时，首先要将示波器的地（示波器探笔的黑夹子）与被测电路的地连接在一起。根据输入通道的选择，将示波器探头接触被测点（信号端）。按下Auto Scale，示波器会自动将扫描到的信号显示在荧光屏上。 输入耦合方式：模拟示波器输入耦合方式有三种选择：交流(AC)、地(GND)、直流(DC)；部分数字示波器则没有ＧＮＤ耦合这种方式，其通过在屏幕上直接标注零电平线的位置的方法来实现ＧＮＤ耦合（用来确定零电平线）的功能。当选择“地”时，扫描线显示出“示波器地”在荧光屏上的位置。直流耦合用于测定信号直流绝对值和观
示波器的基础学习知识原理和使用
示波器的原理和使用 示波器是一种用途广泛的基本电子测量仪器，用它能观察电信号的波形、幅度和频率等电参数。用双踪示波器还可以测量两个信号之间的时间差，一些性能较好的示波器甚至可以将输入的电信号存储起来以备分析和比较。在实际应用中凡是能转化为电压信号的电学量和非电学量都可以用示波器来观测。 【实验目的】 1．了解示波器的基本结构和工作原理，掌握使用示波器和信号发生器的基本方法。2．学会使用示波器观测电信号波形和电压幅值以及频率。 3．学会使用示波器观察李萨如图并测频率。 图1-1 示波器结构图 【实验原理】 不论何种型号和规格的示波器都包括了如图1-1所示的几个基本组成部分：示波管（又称阴极射线管，cathode ray tube，简称CRT）、垂直放大电路（Y放大）、水平放大电路（X放大）、扫描信号发生电路（锯齿波发生器）、自检标准信号发生电路（自检信号）、触发同步电路、电源等。 1．示波管的基本结构
示波管的基本结构如图1-2所示。主要由电子枪、偏转系统和荧光屏三部分组成，全都密封在玻璃壳体内，里面抽成高真空。 (1)电子枪：由灯丝、阴极、控制栅极、第一阳极和第二阳极五部分组成。灯丝通电后加热阴极。阴极是一个表面涂有氧化物的金属圆筒，被加热后发射电子。控制栅极是一个顶端有小孔的圆筒，套在阴极外面。它的电位比阴极低，对阴极发射出来的电子起控制作用，只有初速度较大的电子才能穿过栅极顶端的小孔然后在阳极加速下奔向荧光屏。示波器面板上的“辉度”调整就是通过调节电位以控制射向荧光屏的电子流密度，从而改变了屏上的光斑亮度。阳极电位比阴极电位高很多，电子被它们之间的电场加速形成射线。当控制栅极、第一阳极与第二阳极电位之间电位调节合适时，电子枪内的电场对电子射线有聚集作用，所以， H-灯丝；K-阴极；G1，G2- 控制栅极；A1-第一阳极；A2-第二阳极；Y-竖直偏转板；X-水平偏转板 图1-2 示波管结构图 第一阳极也称聚集阳极。第二阳极电位更高，又称加速阳极。面板上的“聚集”调节，就是调第一阳极电位，使荧光屏上的光斑成为明亮、清晰的小圆点。有的示波器还有“辅助聚集”，实际是调节第二阳极电位。 (2)偏转系统：它由两对互相垂直的偏转板组成，一对竖直偏转板，一对水平偏转板。在偏转板上加以适当电压，电子束通过时，其运动方向发生偏转，从而使电子束在荧光屏上产生的光斑位置也发生改变。 (3)荧光屏：屏上涂有荧光粉，电子打上去它就发光，形成光斑。不同材料的荧光粉发光的颜色不同，发光过程的延续时间（一般称为余辉时间）也不同。荧光屏前有一块透明的、带刻度的坐标板，供测定光点的位置用。在性能较好的示波管中，将刻度线直接刻在荧光屏玻璃内表面上，使之与荧光粉紧贴在一起以消除视差，光点位置可测得更准。2．波形显示原理
波形显示控件
图形是虚拟仪器的重要组成部分，Labview为用户提供了丰富的图形显示功能，在图形子模版中提供了许多可供使用的显示控件，如图： 我们将在下面的章节通过一些例子向大家介绍前三种图形显示控件的使用。 波形图及波形图表 首先放置一个波形图表到前面板上，然后在上面单击右键，如图： 或者右击后选择属性，便可以看到所有能对该控件操作的选项，如图：
例一：用波形图表显示两组随机数。 新建一个VI，在前面板上放置一个波形图表，取消X轴和Y轴的刻度标签，如图：
2定位工具上下拖动边框，让它显示两条曲线图注，如图：3然后把他们拖动到合适的位置。如图：
4切换到程序框图，放置一个For循环，计数端子取值为100，这样每次运行产生100个数据。在循环体内放置两个随机数产生函数，分别乘上一个因子5和-5。如图： 运行结果如图： 例二：温度临界预警器 5新建一个VI，在前面板上放置一个波形图表，将Y轴的刻度标签改为“温度”，然后选择隐藏图例，然后将Y轴坐标的自动调整取消，如图：
6添加一个布尔圆形指示灯，并调整为合适大小，把标签内容改为“报警”当温度超出临界值时点亮报警灯，同时在前面板放置一个停止开关。 7在程序框图上放置如图所示的程序，其中添加一个定时工具，把时间间隔设为200ms。如图： 运行结果如图： 波形图 波形图和波形图表得大部分组建及其功能都是类似的，特别的是波形图具有光标指示器，利用它可以准确地读出波形曲线上的任何一点数据，便于分析某一时刻的特性值。如图：
波形图举例： 例一：该例的目的是用随机数函数产生100个随机数据，分别用波形图和波形图表来显示，并比较他们的区别。 8新建一个VI，在前面板上分别放置一个波形图和一个波形图表，调整为合适大小，取消显示图例，取消Y标尺自动调整，最大值设为1，最小值设为0。 9切换到程序框图，放置一个For循环结构，内部添加一个随机数产生函数，For循环结构计数端口设为100，同时添加定时工具，每次循环间隔时间为100ms. 10连线，如图所示： 运行，程序结果如图：
示波器的原理和使用
示波器的原理和使用 实验目的 (1) 了解示波器的主要结构和显示波形的基本原理； (2) 掌握模拟示波器和函数信号发生器的使用方法； (3) 观察正弦、矩形、三角波等信号发生器的使用方法； (4) 通过示波器观察李萨如图形，学会一种测量正弦振动频率的方法，并加深对互相垂直振动合成理论的理解。 实验方法原理 (1) 模拟示波器的基本构造 示波器主要由示波管、垂直放大器、水平放大器、扫描信号放大器、触发同步等几个基本部分组成。 (2) 示波器显示波形原理 如果只在垂直偏转板上加一交变正弦电压，则电子束的亮点随电压的变化在竖直方向上按正弦规律变化。要想显示波形，必须同时在水平偏转板上加一扫描电压，使电子束所产生的亮点沿水平方向拉开。 (3) 扫描同步 当扫描电压的周期T x 是被观察周期信号的整数倍时，扫描的后一个周期扫绘的波形与前一个周期完全一样，荧光屏上得到清晰而稳定的波形，这叫做信号与扫描电压同步。 (4) 多踪显示 根据开关信号的转换频率不同，有两种不同的时间分割方式，即“交替”和“断续”方式。 (5) 观察李萨如图形并测频率 x y y x f f N Y N X =数方向切线对图形的切点数方向切线对图形的切点 实验步骤 (1) 熟悉示波器各控制开关的作用，进行使用前的检查和校准。 (2) 将信号发生器的输出信号连接到示波器的CH1或CH2，观察信号波形。 (3) 用示波器测量信号的周期T 、频率f 、幅值U 、峰－峰值Up-p 、有效值Urms,频率和幅值任选。 (4) 观察李萨如图形和“拍”。 (5) 利用多波形显示法和李萨如图形判别法观测两信号的相位差 ① 多波形显示法观测相位差。 ② 李萨如图形判别法观测相位差。 数据处理 0p p u p p =-= --显显U U U E 000=-=T T T E T π 2 4 44 2 4 π2 0 频率相同位相不同时的李萨如图形
示波器的工作原理与使用
河南科技大学实验教学教案 课程名称大学物理实验A 指导教师李海生
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预习及实验课前提问： 1．示波器中第一阳极和第二阳极的作用分别是什么？ 解答：第二阳极电位比第一阳极高，当第一阳极与第二阳极间电位差调节合适时，电子枪内的电场对电子射线有聚焦作用，使屏上光斑成为明亮、清晰的小圆点，面板上的“聚焦”旋钮是用来调节第一阳极电位的，所以，第一阳极又称为聚焦阳极。第二阳极称为加速阳极。有些示波器还有“辅助聚焦”旋钮，是用来调节第二阳极电位的。 2．锯齿波如何形成？ 解答：如果只在竖直偏转板上加一交变的正弦电压，则电子束的亮点将随电压的变化在竖直方向来回运动，如果电压频率较高，则看到的将是一条竖直亮线。要显示出波形，必须同时在水平偏转板上加一个扫描电压，使电子束的亮点同时沿着水平方向拉开。这种扫描电压的特点是电压随时间成线性关系增加到最大值，然后突然回到最小，此后再重复地变化。扫描电压随时间变化的关系曲线形同“锯齿”，故称“锯齿波”。 3．扫描图形在荧光屏上显示向左或向右移动的波形，为什么？如何使其稳定？ 解答：要在示波器荧屏上获得稳定的波形，被测信号的频率Y f 必须为扫描电压（锯齿波）频率X f 的整数（N ）倍，即有 X Y Nf f ，如果被测信号与锯齿波两者频率不满足上述整倍数的关系，每次扫描显示的图形就不能重合，结果荧光屏上呈现向左或向右移动的波形，这样就难以对信号进行观察和测量。必须设法调节使两者频率自动保持整数比。 实验原理： 示波器的结构主要由示波管、垂直放大器、水平放大器、扫描发生器、触发同步电路等组成。示波管是示波器的心脏部分，它是由电子枪、偏转系统、荧光屏构成。从电子枪发射出的电子束，经过加速电极和聚焦电极打到荧光屏上，形成一亮点。在偏转板上加适当电压，电子束的运动方向将发生偏转。当在y 板上加一交变信号时，在屏上将看到一条竖直亮线。若要观察交变信号的波形，需在x 板上加一锯齿波(扫描)电压，此电压由示波器内部提供。由于采用触发扫描方式，使得每一次扫描的起点位置都相同，因而得到的波形是稳定的。若在x 板和y 板上分别加上正弦信号，当他们的频率比为整数比时，屏上显示的稳定波形称为李萨如图形。频率比不同，李萨如图形的形状也不同。该图形在水平方向的切点数x n 和图形在垂直方向的切点数y n 与频率之间存在下列规律：
反射波法基本测试原理与波形分析
一. 反射波法基本测试原理与波形分析 1．广义波阻抗及波阻抗界面 设桩身某段为一分析单元，其桩身介质密度、弹性波波速、截面面积分别用ρ，C ，A 表示，则令 Z =ρCA （7-1） 称Z 为广义波阻抗。当桩身的几何尺寸或材料的物理性质发生变化时，则相应的ρ、C 、A 发生变化，其变化发生处称为波阻抗界面。界面上下的波阻抗比值为 2 2211121A C A C Z Z n ρρ== （7-2） 称n 为波阻抗比。 2．应力波在波阻抗界面处的反射与透射 设一维平面应力波沿桩身传播，当到达一与传播方向垂 直的某波阻抗界面（如图7-2所示）时。根据应力波理论，由连续性条件和牛顿第三定律有 V I +V R =V T （7-3） A 1（σI +σR ）=A 2σT （7-4） 式中，V 、σ分别表示质点振动的速度和产生的应力，下标I 、R 、T 分别表示入射波、反射波和透射波。 由波阵面的动量守恒条件导得 σI =－ρ1C 1V I σR =ρ1C 1 V R σT =-ρ2C 2V T 代入式（7-4），得 ρ1C 1A 1（V I －V R ）=ρ2C 2A 2V T （7-5） 联立式（7-3）和（7-5），求得 V R =－FV I （7-6a ） V T =nTV I （7-6b ） 式中 n n F +-=11 称为反射系数 （7-7a ） n T +=12 称为透射系数 （7-7b ） 式（7-6）是反射波法中利用反射波与入射波的速度量的相位关系进行分析的重要关系式。 3．桩身不同性况下应力波速度量的反射、透射与入射的关系 （1）桩身完好，桩底支承条件一般。此时，仅在桩底存在界面，速度波沿桩身的传播情况如图7-3所示。 因为ρ1C 1A 1>ρ2C 2A 2，所以n = Z 1/Z 2>1，代入式（7-7）得 F <0，（T 恒>0） 由式（7-6）可知，在桩底处，速度量的反射波与入射波同号，体现在V （t ）时程曲线上，则为波峰相同（同向）。典型的完好桩的实测波形如图7-4。 由图7-3、图7-4分析可得激振信号从触发到返回桩顶所需的时间t 1、纵波波速C 、桩长L 三者之间的关系为 Z 1=ρ1C 1A 1 Z 2=ρ2C 2A 2 图7-2 应力波的反射与透射
示波器的原理和使用
清华大学实验报告 系别：机械工程系班号：机械72班姓名：车德梦（同组姓名：）作实验日期2008年11月19日教师评定： 实验3.12 示波器的原理和使用 一、示波器的原理 示波器的规格和型号很多，就其显示方式来说主要有阴极射线示波管和液晶显示两种。阴极射线示波器一般都包括示波管（阴极射线管，CRT）、竖直放大器、水平放大器、扫描发生器、触发同步和直流电源等。 1．示波管的基本结构 示波管主要包括电子枪、偏转系统和荧光屏三个部分，全都密封在玻璃外壳内，里面抽成高真空。 （1）电子枪：由灯丝、阴极、控制栅极、第一阳极和第二阳极五部分组成。灯丝通电后加热阴极，阴极是一个表面涂有氧化物的金属圆筒，被加热后发射电子。控制栅极是野鸽顶端有小孔的圆筒，套在阴极外面。它的电位比阴极低，对阴极发射出来的电子起控制
作用，只有初速度较大的电子才能穿过其顶端的小孔然后在阳极加速下奔向荧光屏。可以通过调节札记电位来控制射向荧光屏的电子流密度从而改变荧光屏的光斑亮度。当控制栅极、第一阳极和第二阳极三者的电位调节合适时，电子枪内的电场对电子射线有聚焦的作用，所以第一阳极也称聚焦阳极，第二阳极电位更高，又称加速阳极。 （2）偏转系统：它有两队互相垂直的偏转板组成，一对竖直偏转板和一对水平偏转板，加以适当电压可以使电子束运动方向发生偏转，从而使电子束在荧光屏上产生的光斑位置发生改变。 （3）荧光屏：屏上涂有荧光粉，电子打上去它就发光，形成光斑。不同材料的荧光粉发光的颜色不同，发光过程的延续时间（一般成为余辉时间）也不同。在性能好的示波管中，荧光屏玻璃内表面上直接刻有坐标刻度，供测定光点位置用。荧光粉紧贴坐标刻度以消除视差，光点位置可测得准确。 2．示波器显示波形的原理 如果在竖直偏转板上加一交变的正弦电压，同时在水平偏转板上加一扫描电压（锯齿波电压），电子受竖直、水平两个方向的力的作用，电子的运动是相互垂直的运动的合成。当锯齿波电压与正弦电压的变化周期相等时，在荧光屏上将能显示出完整周期的所加正弦电压的波形图。 3．同步的概念 如果正弦波和锯齿波电压的周期稍不同，屏上出现的将是一移动着的不稳定图形。如果T x稍小于T y，屏上显示的波形每次都不重叠，好像波形在向右移动。同理，如果T x比T y稍大，则好像在向左移动。以上描述的情况在示波器使用过程中经常会出现。其原因是扫描电压的周期与被测信号的周期不相等或不呈整数倍，以致每次扫描开始时波形曲线上的起点均不一样所造成的。 为了获得一定数量的完整周期波形，示波器上设有“TIME/DIV”（时间分度）调解旋钮，用来调节锯齿波电压的周期T x（或频率f x），使之与被侧信号的周期T y（或频率f y）呈合适的关系，从而，在示波器屏上得到所需数目的完整的被测波形。 输入Y轴的被测信号与示波器内部的锯齿波电压是互相独立的。由于环境或其它因素的影响，它们的周期会发生微小的改变。为此示波期内装有扫描同步装置，在适当调节后，让锯齿波电压的扫描起点自动跟着被测信号改变，这就称为整步（或同步）。调节示波器面板上的“TRIG LEVER（触发电平）”一般能使波形稳定下来。 4．利萨如图形的基本原理 如果示波器的X和Y输入时频率相同或者简单整数比的两个正弦电压，则屏上的光点将呈现特殊形状的轨迹，这种轨迹图形称为利萨如图形。如果做一个限制光点x、y方向变化范围的假象方框，则图形与此框相切时，横边上的切点数n x与竖边上的切点数n y 之比恰好是Y和X输入的两正弦信号的频率之比。若出现有端点与假想边框相接时，，应把一个端点计为半个切点。所以利用利萨如图形可以方便地比较出两个正弦信号的频率。若已知其中一个信号的频率，数出图上的切点数n x和n y，便可算出另一待测信号的频率。
模拟示波器的基本工作原理定稿版
模拟示波器的基本工作 原理 HUA system office room 【HUA16H-TTMS2A-HUAS8Q8-HUAH1688】
模拟示波器的基本工作原理 1．回顾中学的沙漏实验——随时间变化的信号如何在平面展示 利用心电图机的结构，已经可以记录电压信号，但是，示波器在大量的应用中，并不需要通过消耗纸张来记录波形，而仅仅是观察波形。因此，可以重复使用的荧光屏，被应用到示波器的 设计中。 2．在示波器上描绘一条曲线——电子枪和荧光屏 当在Y 偏转板上加入被测信号，而在X 偏转板上不加电压，可以在示波管的荧光屏上看到光点随着被测电压的变化而发生位置变化——电压越大，光点位置越靠上方。 当在X 偏转板上加入一个锯齿波，而在Y 偏转板上不加电压，可以看到光点从荧光屏左边出现，匀速移动到右边，然后又迅速在左边重复出现。 当在X 偏转板上加入一个锯齿波，而在Y 偏转板上加入一个正弦波，则可以看到，光点在匀速左移的同时，其Y 方向位置出现了正弦变化的规律，也就是说，光点的移动轨迹是一个正弦波。 3．怎样将周期性电压信号稳定地显示于荧光屏？ 图1.1.3 沙漏摆动留下的正弦
○1～○6时 刻，具有相 同的特征： 都是以上升的方式经过0V电压。示波器内部，用微分电路可以区分被测信号上升或者下降，用比较器配合外部的电压设置，可以判断被测信号是否经过这个比较电压（比如图中的0V）。这样，再经过一套逻辑电路，可以在被测信号具有相同初相角的时刻，控制X轴偏转板，发出一个锯齿波。这种利用被测信号的周期性，在相同初相角时刻，触发X轴锯齿波扫描信号，使得波形被重叠、稳定地显示于示波器荧光屏的技术，称为同步触发扫描。图中，锯齿波在○1～○6时刻满足触发条件，但仅在○1、○3、○5时刻被触发，是因为在○2、○4、○6时刻，此前的锯齿波尚未扫描结束。 因此，在 示波器外部 面板上，有 控制被测信号在电压多大时触发锯齿波产生的电平旋钮，英文标识为Level，这个电压称为触发电平。有控制被测信号是上升或者下降经过Level电压的选择开关，英文标识为Slope Y轴偏转 X轴偏 Y轴偏转 X 轴偏 Y轴偏转 X 轴偏
采集AD值显示波形图案例原理与测试说明
“采集AD值显示波形图”案例原理与测试说明 1 程序设计目标及程序运行效果说明 程序设计目标：该程序是分时的采集四种AD值，并利用定时器以上位机要求的不同速率定时发送AD值，上位机把上传的四种AD值分别显示成波形。 程序运行效果说明：采集的四种AD值显示在上位机上，通过改变温度和光照强度可以看出波形的变化。 2 程序相关电路及工作原理说明 2.1工作原理 下位机工作原理：主函数中分时初始化四种AD，AD中断根据不同的标志位获取相应的AD值，我们用定时器T0计时，T0中断根据上位机要求的速率通过串口发送四个AD值。串口通信采用协议来完成，发送过程包含：包头(A5)，中间数据(P1.0AD值，P1.1AD值，温度AD值，光AD值，四种10位AD值中剩余两
位的和)，校验和(前面六个字节的和，进位丢弃)，共七个字节，如：A5 01 02 71 03 60 7C ；接收过程包含：包头(5A)，中间数据(上位机修改下位机传输速率)，校验和(前面两个字节的和，进位丢弃)，如：5A 04 5E 。串口中断接收上位机发送过来的用于调节下位机发送速率的包，并用校验和检查收到的包是否正确，如果正确则在定时器T0中断中修改发送数据的频率，否则丢弃该包。 上位机工作原理：接收下位机发送的包，并通过校验和检查收到的包是否正确，如果正确则把收到的四个字节的AD 值分别显示成四种波形图，分别对应P1.0口电压值，P1.1口电压值，温度值，光照值。上位机还可以调节下位机发送数据的频率，分别为低速，中速和高速，可以从波形图中很清楚的观察到速率的变化。每一副波形图都有提取波形数据，保存波形图等功能。 2.2 程序总框图设计流程如下 否 是 否 初始化串口 串口中断，收到上位机发送的数据 初始化定时器T0 T0中断，按照上位机的要求速率通过串口定时发送AD 数据包给上位机 上位机显示下位机发送 四种AD 值的波形图 是否通过校验 丢弃该包 上位机发送要求的速率给下位机 是否通过校验 丢弃该包 主函数分时初始 化AD AD 中断，获取四种AD 值
labview波形显示控件
波形显示控件 本页关键词：labview labview 下载labview8.2 labview教程labview论坛labview 8.20 labview 7.0 labview 序列号labview7.1 labview 8.0 波形显示控件 图形是虚拟仪器的重要组成部分，Labview为用户提供了丰富的图形显示功能，在图形子模版中提供了许多可供使用的显示控件，如图： 我们将在下面的章节通过一些例子向大家介绍前三种图形显示控件的使用。 波形图及波形图表 首先放置一个波形图表到前面板上，然后在上面单击右键，如图：
或者右击后选择属性，便可以看到所有能对该控件操作的选项，如图：
例一：用波形图表显示两组随机数。 1. 新建一个VI，在前面板上放置一个波形图表，取消X轴和Y轴的刻度标签，如图：
2. 定位工具上下拖动边框，让它显示两条曲线图注，如图： 3. 然后把他们拖动到合适的位置。如图：
4. 切换到程序框图，放置一个For循环，计数端子取值为100，这样每次运行产生100个数据。在 循环体内放置两个随机数产生函数，分别乘上一个因子5和-5。如图： 运行结果如图： 例二：温度临界预警器
1. 新建一个VI，在前面板上放置一个波形图表，将Y轴的刻度标签改为“温度”，然后选择隐藏图例， 然后将Y轴坐标的自动调整取消，如图： 2. 添加一个布尔圆形指示灯，并调整为合适大小，把标签内容改为“报警”当温度超出临界值时点亮 报警灯，同时在前面板放置一个停止开关。 3. 在程序框图上放置如图所示的程序，其中添加一个定时工具，把时间间隔设为200ms。如图： 运行结果如图：
模拟示波器的基本工作原理
模拟示波器的基本工作原理 1．回顾中学的沙漏实验——随时间变化的信号如何在平面展示 利用心电图机的结构，已经可以记录电压信号，但是，示波器在大量的应用中，并不需要通过消耗纸张来记录波形，而仅仅是观察波形。因此，可以重复使 用的荧光屏，被应用到示波器的设计中。 2．在示波器上描绘一条曲线——电子枪 和 荧光屏 当在Y 偏转板上加入被测信号，而在X 偏转板上不加电压，可以在示波管的荧光屏上看到光点随着被 测电压的变化而发生位置变化——电压越大，光点位 置越靠上方。 当在X 偏转板上加入一个锯齿波，而在Y 偏转板上不加电压，可以看到光点从荧光屏左边出现，匀速移动到右边，然后又迅速在左边重复出现。 当在X 偏转板上加入一个锯齿波，而在Y 偏转板上加入一个正弦波，则可以看到，光点在匀速左移的同时，其Y 方向位置出现了正弦变化的规律，也就是说，光点的移动轨迹是一个正弦波。 3 ．怎样将周期性电压信号稳定地显示于荧光屏？ ○ 1～○6时刻，具有相同的特征：都是以上升的方式经过0V 电压。示波器内部，用微分电路可以区分被测信号上升或者下降，用比较器配合外部的电压设置，可以判断被测信号是否经过这个比较电压（比如图中的0V ）。这样，再经过一套逻辑电路，可以在被测信号具有相同初相角的时刻，控制X 轴偏转板，发 出一个锯齿 波。这种利用被测信号的周期性，在相 同 初相角时刻，触发X 轴锯齿波扫描信号，使得波形被重叠、稳定地显示于示波器荧光屏的技术，称为同步触发扫描。图中， 锯齿波在○ 1～○6时刻满足触发条件，但仅在○1、○3、○5时刻被触发，是因为在○2、○4、○6时刻，此前的锯齿波尚未扫描结束。 因此，在 示波器外部面板上，有控制被测信号在电压多大时触发锯 齿波产生的电 平旋钮，英文标识为Level ，这个电压称为触发电平。有控制被测信号是上升或者下降经过Level 电压的选择开关，英文标识为Slope 图1.1.3 沙漏摆动留下的正弦波 图1.1.4 示波管的结构示意图 Y 轴偏转板 被测信号 X 轴偏转板 锯齿波 Y 轴偏转板 被测信号 X 轴偏转板 锯齿波
示波器的原理及使用
实验4—11 示波器的原理及使用 示波器是一种用途十分广泛的电子测量仪器，它可以直接观察电信号的波形，测量电压的幅度、周期(频率)等参数。用双踪示波器还可以测量两个信号之间的时间差或相位差，一些性能较好的示波器甚至可以将输入的电信号存储起来以备分析和比较。在实际应用中凡是能转化为电压信号的电学量和非电学量(如压力、温度、磁感应强度、光强等)都可以用示波器来观测。 【实验目的】 1.了解示波器的基本结构和工作原理，掌握示波器和信号发生器的基本使用方法。 2.学会使用示波器观察电信号波形，测量电压幅值及频率。 3.掌握利用李萨如图形测量频率的实验方法。 【实验原理】 不论何种型号和规格的示波器都包括了如图4-11-1所示的几个基本组成部分：示波管（又称阴极射线管，cathode ray tube，简称CRT）、垂直放大电路（Y放大）、水平放大电路（X放大）、扫描信号发生电路（锯齿波发生器）、自检标准信号发生电路（自检信号）、触发同步电路、电源等。 图4-11-1 示波器基本组成框图 1.示波原理 在中学物理课中有一个演示振动图形的沙斗实验，装置如图4-11-2所示。图中P为平面板，能在X方向上作匀速直线运动。S为沙斗，斗内装上细沙，细沙能从斗的下端慢慢漏出，沙斗通过细绳连接在支架H上，构成单摆。假定此单摆在与X的垂直方向Y上振动，P在X
实验4—11 示波器的原理及使用 95 方向匀速运动，那么在平面板上将有漏沙的径迹，这就是单摆的振动图线——正弦曲线。根据曲线和匀速运动的速率v 不难求得振动周期（或频率）和振幅等物理量的大小。 示波器的示波原理和沙斗实验中平面板上漏沙径迹的道理相同。 1） 如果仅在垂直偏转板上（Y 偏转板）加正弦交变电压U ()y t ，则电子束在荧光屏上所产生的亮点位置随着电压在y 方向作往复运动。如果电压频率较高，由于人眼的视觉暂留现象，则看到的是一条竖直 亮线，其长度与正弦交变电压的峰—谷值P P V 成正比。如图4-11-3所示。 图4-11-3 垂直偏转板加正弦交变电压 图4-11-4 水平偏转板加锯齿电压 图4-11-5 波形显示原理图 2）如果在水平偏转板（X 偏转板）加上扫描发生器所输出的扫描（锯齿）电压()x U t ，则能使y 轴方向所加的被观察信号电压()y U t 在空间展开，与沙斗实验中的平面板P 有同样 图4-11-2 沙斗实验
示波器的原理和使用实验报告
大连理工大学 大 学 物 理 实 验 报 告 院（系） 材料学院 专业 材料物理 班级 0705 姓 名 童凌炜 学号 200767025 实验台号 实验时间 2008 年 11 月 18 日，第13周，星期 二 第 5-6 节 实验名称 示波器的原理与使用 教师评语 实验目的与要求： （1） 了解示波器的工作原理 （2） 学习使用示波器观察各种信号波形 （3） 用示波器测量信号的电压、频率和相位差 主要仪器设备： YB4320G 双踪示波器， EE1641B 型函数信号发生器 实验原理和内容： 1. 示波器基本结构 示波器主要由示波管、放大和衰减系统、触发扫描系统和电源四部分组成， 其中示波管是核心部分。 示波管的基本结构如下图所示， 主要由电子枪、偏转系统和荧光屏三个部分组成， 由外部玻璃外壳密封在真空环境中。 成 绩 教师签字
电子枪的作用是释放并加速电子束。 其中第一阳极称为聚焦阳极， 第二阳极称为加速阳极。 通 过调节两者的共同作用， 可以使电子束打到荧光屏上产生明亮清晰的圆点。 偏转系统由X 、Y 两对偏转板组成， 通过在板上加电压来使电子束偏转， 从而对应地改变屏上亮点的位置。 荧光屏上涂有荧光粉， 电子打上去时能够发光形成光斑。 不同荧光粉的发光颜色与余辉时间都不同。 放大和衰减系统用于对不同大小的输入信号进行适当的缩放， 使其幅度适合于观测。 扫描系统的作用是产生锯齿波扫描电压(如左上图所示)， 使电子束在其作用下匀速地在荧光屏周期性地自左向右运动， 这一过程称为扫描。 扫描开始的时间由触发系统控制。 2. 示波器的显示波形的原理 如果只在竖直偏转板加上交变电压而X 偏转板上五点也是， 电子束在竖直方向上来回运动而形成一条亮线， 如左图所示： 如果在Y 偏转板和X 偏转板上同时分别加载正弦电压和锯齿波电压， 电子受水平竖直两个方向的合理作用下， 进行正弦震荡和水平扫描的合成运动， 在两电压周期相等时， 荧光屏上能够显示出完整周期的正弦电压波形， 显像原理如右图所示： 3. 扫描同步 为了完整地显示外界输入信号的周期波形， 需要调节扫描周期使其与外界信号周期相同或成合适的关系。 当某些因素改变致使周期发生变化时，使用扫描同步功能， 能够使扫描起点自动跟踪外界信号变化， 从而稳定地显示波形。 步骤与操作方法： 1. 示波器测量信号的电压和频率 对于一个稳定显示的正弦电压波形， 电压和频率可以由以下方法读出 h a U p p ?=-， 1)(-?=l b f
示波器 波形显示原理 示波器使用
3.1 波形显示原理 示波器是电子示波器的简称，是一种用途极为广泛的电子测量仪器。它的基本原理是利用电子束轰击阴极射线管（CRT），并使它发光来产生肉眼可见的光点。我们知道，电子学中的信号大都是时间的变量，信号随时间的变化可用函数f(t)来描述。在示波器上，如果用X轴代表时间，用Y轴代表f(t)，来描绘出被测信号随时间的变化规律，就把我们肉眼看不见的，非常抽象的电信号变化过程，转换为肉眼可以直接观看的波形，在荧光屏上显示出来，从而可以对电信号进行分析并测量其参数。示波器可以测量很多电参数，如电压、电流、功率、频率、周期、相位、脉冲宽度、脉冲上升及下降时间等。如果配上相应的传感器，还可以用来测量温度、压力、振动、密度、声、光、热、磁效应等非电量。因而示波器在各个领域中得到了越来越多的应用。 示波器对电信号的分析是按时域法进行的，研究信号的瞬间幅度与时间的函数关系，因此有捕获、显示及分析时域波形的功能。作为实验室常用的电子测量仪器，它具有下述特点： ①具有良好的直观性，能显示波形，能测信号瞬时值。 ②灵敏度高，显示速度快，工作频带宽，可方便观察瞬变信号细节。 ③输入阻抗高（MΩ级），对被测电路影响小，这对测量精度是很重要的。 ④是一种信号比较器，可显示、分析任意两个量之间的函数关系。 无论现在和将来，电子示波器都是一种不可缺少的电子测量仪器，它正向自动化、智能化方向发展。 3．1．1 波形显示原理 1．示波管工作原理： 电子示波器的心脏是示波管，又称阴极射线管（CRT），它是一种特殊的电子管，是能够把电信号转换为光信号的显示器件，因此是示波器能观测电信号波形的关键器件。示波管主要由电子枪、偏转系统和荧光屏三部分组成，它的基本结构如图2－1所示。 图3-1：示波管的基本原理图 电子枪的作用是产生极细的高速电子束，轰击荧光屏产生光点。目前绝大多数示波管采用无阳极电流型电子枪，它由灯丝（F）、阴极（K）、控制栅极（G）、第一阳极（A1）和第二阳极（A2）组成。除灯丝电极外，其余电极的结构均为金属圆筒形，且所有电极的轴心都保持在同一条轴线上。从电子枪射出的电子束，若不受电场的作用，则将沿直线前进在荧光屏上显示出静止光点；如果电子束受到垂直方向的电场作用，则其运动方向就会在垂直方向偏离中心轴线，即光屏上的光点位置就会在垂直方向产生位移。如电子束受到水平方向的电场作用，则其运动方向就会在水平方向偏离中心轴线，即荧光屏上的光点位置就会在水平方向产生位移。示波管第二阳极和荧光屏之间由两对互相垂直的偏转板X和Y组成静电偏转系统，分别称为水平偏转板和垂直偏转板；在每对偏转板上加上适当电压，分别控制电子束在水平方向和垂直方向的位移，根据运动的合成法则，两对偏转板共同配合，就决定了任一
实验一、示波器的原理及使用
电子测量实验 --示波器的原理和应用 学生姓名： 学号： 院（系）： 专业：
示波器的原理和应用 【目的】 1. 了解示波器的主要组成部分，扫描和同步的作用原理，加深对信号合成的理解。 2. 熟练使用示波器观察信号特征（正弦波、三角波、方波），利用李萨如图形测量信号频率。 【重点】 了解示波器的基本结构、工作原理及使用方法。 【难点】 1.熟练掌握示波器各主要旋钮的作用和用法。 2.能使用示波器观察信号特征（正弦波、三角波、方波），且会利用李萨如图形测量信号频率。【预习问题】 1. 示波器的工作原理以及主要组成部分是什么？其主要用途有哪些？ 2. 如何使用示波器观察各种信号特征以及测量信号频率？ 一、实验原理 示波器动态显示随时间变化的电压信号思路是将电压加在电极板上，极板间形成相应的变化电场，使进入这变化电场的电子运动情况相应地随时间变化，最后把电子运动的轨迹用荧光屏显示出来。示波器主要由示波管（见图1））和复杂的电子线路构成。示波器的基本结构见图2。 图1 示波管示意图
1.偏转电场控制电子束在视屏上的轨迹 偏转电压U 与偏转位移Y （或X ）成正比关系。如图3所示：y U Y 。 图3偏转电压U 与偏转位移Y 如果只在竖直偏转板（Y 轴）上加一正弦电压，则电子只在竖直方向随电压变化而往复运动，见图4a 。要能够显示波形，必须在水平偏转板（X 轴）上加一扫描电压，见图4b 。 图4a 信号随时间变化的规律 （加在Y 偏转板） 图4b 锯齿波电压（加在X 偏转板） 示波器显示波形实质：见图5，沿Y 轴方向的简谐运动与沿X 轴方向的匀速运动合成的一种合运动。显示稳定波形的条件：扫描电压周期应为被测信号周期的整数倍，即T x =nT y （ n=1，2，3…）（见图6） 2.同步扫描（其目的是保证扫描周期是信号周期的整数倍） （1）同步的概念：为了显示如图5所示的稳定图形，只有保证正弦波到I y 点时，锯齿波正好到i 点，从而亮点扫完了一个周期的正弦曲线。由于锯齿波这时马上复原，所以亮点又回到A 点，再次重复这一过程。光点所画的轨迹和第一周期的完全重合，所以在荧光屏上显示出一个稳定的波形，这就是所谓的同步。 由此可知同步的一般条件为： T x = nT y ，n = 1，2，3… 图2 示波器的基本结构简图
示波器基本原理
目录 第一章示波器基本原理 (2) 1、1 模拟示波器 (2) 1、1、1示波管 (2) 1、1、2模拟示波器方框图 (3) 1、2 数字存储示波器（DSO） (4) 第二章示波器的使用 (5) 2、1示波器的各个系统和控制 (5) 2、2示波器的正确使用 (7) 第三章模拟示波器的校准 (9) 第四章数字存储示波器的使用和校准 (13) 4、1 TDS220的结构 (13) 4、2 TDS220的常规检查 (14) 4、3 TDS220的校准过程 (16)
第一章 示波器基本原理 示波器是一种图形显示设备，它能够直接观测和真实显示被测信号，是观察电路实验现象、分析实验中的问题、测量实验结果必不可少的重要仪器，它可分为模拟和数字类型。下面就分模拟和数字部分对示波器的基本原理进行简单介绍。 1、1 模拟示波器 模拟示波器是第一代示波器产品，拥有极佳的"波形更新率"（约每秒超过二十万次），它仅仅在扫描的回扫时间及闭锁（Hold off ）时间内不显示信号，因此又称为模拟实时示波器（Analog Real Time Oscilloscope ）。由于模拟示波器是数字示波器在的基础，我们先来看模拟示波器的工作原理。 1、1、1示波管 模拟示波器的心脏是阴极射线管（CRT ），示波管由电子枪、偏转系统和荧光屏组成，它们被密封在真空的玻璃壳内，如图1-1所示。 电子枪向屏幕发射电子，发射的电子经聚焦形成电子束，并打在荧光屏上，荧光屏的内表面涂有荧光物质，这样电子束打中的点就发出光来。 电子在从电子枪到屏幕的途中要经过
偏转系统，在偏转系统上施加电压就可以使光点在屏幕上移动。偏转系统由水平（X ）偏转板和垂直（Y ）偏转板组成。这种偏转方式称为静电偏转。 将输入信号加到Y 轴偏转板上，而示波器自己使电子束沿X 轴方向扫描。这样就使得光点在屏幕上描绘出输入信号的波形。这样扫出的信号波形称为波形轨迹 1、1、2模拟示波器方框图 从上一小节可以看出，只要控制X 轴偏转板和Y 轴偏转板上的电压，就能控制示波管显示的图形形状。因此，只要在示波管的X 轴偏转板上加一个与时间变量成正比的电压，在y 轴加上被测信号(经过比例放大或者缩小)，示波管屏幕上就会显示出被测信号随时间变化的图形。电信号中，在一段时间内与时间变量成正比的信号是锯齿波。因此，往往给X 轴加上锯齿波。 示波器的基本组成框图如图1-2所示，它主要由示波管、Y 轴系统、X 轴系统三部分组成。此外还包括电源电路，它产生电路中需要的多种电源。示波器中还往往有一个精确稳定的方波信号发生器，供校验示波器用。 被测信号通过探头到达示波器的垂直系统，经衰减器适当衰减后送至垂直放大器，放大后产生足够大的信号，加到示波管的Y 轴偏转板上，控制亮点在屏幕中的上下移动。为了在屏幕上显示出完整的稳定波形，将Y 轴的被测信号引入X 轴系统的触发系统，启动或触