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基于AVR单片机的实时采样示波器设计

序号（学号）：020640210

长春大学

毕业设计（论文）

基于AVR单片机做实时采样示波器的设计

姓名王洋

学院电子信息工程学院

专业电气工程师

班级0206402

指导教师曹福成（讲师）

2010 年 6 月 1 日

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基于AVR单片机的实时采样示波器设计

【摘要】随着社会科学的发和进步，示波器在日常的电路试验中也成了不可或缺的重要组成部分。在平时的小实验中，我们没有必要去用那些昂贵的、功能较多的示波器，一些简单的示波器已完全可以达到我们的要求。所以自己动手去做一款简单的示波器，不仅省钱，而且可以享受到其中的乐趣。

本文介绍了以AVR单片机做核心，采用程控放大电路、A/D转换电路以及波形显示LCD实现的一个实时采样示波器设计。本次设计主要包括硬件设计部分和软件设计部分。硬件方面主要包括程控放大电路的设计、电源电路的设计、A/D转换电力的设计、时序电路的设计等。软件设计主要包括单片机控制程序方面的书写。设计采取的思想是用时序电路自己产生脉冲输入到程控放大电路进行信号放大，然后通过A/D 转换电路将模拟信号转换为数字信号，用单片机加以控制，最后输入到PC机中，进行信号的采样和控制。

【关键词】AVR单片机 A/D转换器 LCD液晶显示屏示波器

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Design of real-time sampling oscilloscope based on AVR

Microcontroller

【Abstract】With the development and progress in the social science,

oscilloscope has become an indispensable component in the daily circuit test. We do not need to use those expensive and functional oscilloscope in a small experiment in peacetime，because some simple oscilloscope has fully met our requirements. So make an oscilloscope by yourself, it not only can save some a lot of money, but also you can enjoy the fun.

This paper introduces the AVR microcontroller to do the core, using programmable amplifier, A/D converter circuit and the waveform display LCD to achieve a real-time sampling oscilloscope design. The design includes hardware design and software design. Hardware includes programmable

amplifier design, power circuit design, A/D converter power design, timing circuit design. Software design includes the writing of SCM procedures. Designed to take the idea is to generate pulses with a timing circuit their input to the programmable amplifier for signal amplification, and then through the A/D converter circuit converts the analog signal to digital signal, using SCM to control, and finally entered into the PC machine, make the signal sampling and control.

【Keywords】AVR microcontroller A/D converter LCD liquid crystal display Oscilloscopes

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第1章前言 (1)

1.1 设计背景 (1)

1.2 设计意义 (1)

1.3 设计思想 (1)

第2章系统总体方案设计 (2)

2.1 设计目的 (2)

2.2 系统电路的设计 (2)

第3章系统硬件设计 (4)

3.1 电源电路的设计 (4)

3.2 程控放大电路的设计 (5)

3.3 A/D转换电路与FIFO存储电路的设计 (7)

3.3.1 A/D转换电路的设计 (7)

3.3.2 FIFO电路的设计 (8)

3.4 时钟产生电路的设计 (11)

3.5 MCU2单片机显示电路的设计 (12)

3.6 MCU1单片机控制与信号整形电路 (14)

第4章系统软件设计 (16)

4.1 MCU1与MUC2控制流程 (16)

4.2 同步触发的实现 (17)

4.3 测量被侧数据信号的峰峰值 (18)

4.4 采样数据的转换 (20)

4.5 用MCU1测量频率 (21)

4.6 MCU1和MCU2之间的通信 (22)

4.6.1 SPI的控制寄存器--SPCR (24)

4.6.2 SPI的状态寄存器--SPSR (24)

4.6.3 SPI的数据寄存器--SPDR (25)

第5章总结 (29)

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参考文献 (31)

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第1章前言

1.1 设计背景

随着电子技术的发展和电路结构的变化，对电路测量的要求也变得更高，在电子制作中会发现对很多参数的测量已不是一块万用表所能胜任的了，比如单片机某I/O口的输出波形或制作放大器测其频率响应等等，所以示波器自然而然的和万用表一样变成了电子工程师和爱好者的必备工具，然而示波器动辄几千上万甚至数万元的价格不是每个人都能接受的。如果你是一名电子爱好者，何不发挥自己的聪明才智自己制作一台够用的示波器，不仅省钱，更可以享受在整个制作过程中带来的独特乐趣！

1.2 设计意义

本次课题的研究，对那些想拥有一台自己示波器，但是没有太多资金的人来说，是一个非常好的消息。那么我们就可以此次设计为理论，自己动手去做出一款属于自己的示波器。不仅是对自己理论知识的一次积累，并且通过自己的动手，我们可以在整个过程中享受到乐趣。

1.3 设计思想

主要是以AVR单片机做核心，采用程控放大电路、A/D转换电路以及波形显示LCD实现的一个实时采样示波器设计。本次设计主要包括硬件设计部分和软件设计部分。硬件方面主要包括程控放大电路的设计、电源电路的设计、A/D转换电力的设计、时序电路的设计等。软件设计主要包括单片机控制程序方面的书写。设计采取的思想是用时序电路自己产生脉冲输入到程控放大电路进行信号放大，然后通过A/D转换电路将模拟信号转换为数字信号，用单片机加以控制，最后输入到PC 机中，进行信号的采样和控制。

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第2章系统总体方案设计

2.1 设计目的

应用AVR系列单片机研制实时采样示波器，模拟信号首先输入前置放大电路，之后通过A/D转换器把模拟信号转换成数字信号，然后在通过USB口，将信号传入PC机，由PC机完成对信号的控制、操作。

2.2 系统电路的设计

通过我的说明，想必大家都想自制一台示波器玩玩，那就开始咱们的制作之旅吧！设计主要份软件设计和硬件设计。首先让我来对它的硬件结构进行一下简述：总体电路如系统框图所示（图2-1），前面已讲过，为了提高性能本电路采用“双核”结构，两片AVR单片机协同工作，MCU1用于控制和频率测量，MCU2用于数据处理和显示控制，两片单片机采用SPI总线通信。

信号从探头输入，进入程控放大（衰减）电路进行放大（衰减），再对被放大（衰减）的信号进行电平调整后送入高速AD转换器对信号进行采样，采样所得的数据存入FIFO存储器中，当FIFO存满后通知MCU2，MCU2从FIFO存储器中读出数据进行处理，将波形显示在LCD模块上。时钟电路为高速AD转换器和FIFO存储器提供从600Hz---60MHz的8种不同的频率信号作为不同水平扫速时的采样时钟频率。从程控放大器输出的信号一路送入AD转换器，另一路送入整形电路对输入信号进行整形，作为测频率的待测信号送入MCU1的16位计数器外部触发引脚T1（PD5），进行频率测量，程控放大器的放大（衰减）倍数和时钟电路的输出频率均由MCU1控制。MCU1将被测信号的频率、程控放大器的放大倍数和时钟电路的输出频率等数据通过SPI 总线发送给MCU2，MCU2以这些数据作为频率、水平扫速、灵敏度和倆波峰值计算、显示的依据。

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图2-1 系统框图

系统总体设计就如以上所述。在这里，我们将在下面几章里重点介绍系统软件设计和系统硬件设计。

X10/X1

探头

程控衰减放大

器

高速A/D

转换

FIFO存

储器MCU2

Mega32-16

320*240LCD

整形电路时钟电路

按键

MCU1

Mega8-16

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第3章系统硬件设计

系统硬件设计主要包含程控放大电路的设计、电源电路的设计、A/D转换电路的设计、FIFO存储电路的设计、时钟产生电路设计、MCU2单片机显示处理电路设计、MCU1单片机控制与信号整形电路的设计。下面将对一下几部分电路作以介绍：3.1 电源电路的设计

电源电路为整个示波器提供能源，作用非常重要！电路见图3-1所示。

该示波器电路中供电分为数字和模拟两部分。为避免相互干扰，所以将数字部分的供电与模拟部分的供电分开，分别用独立的稳压电路，并用电感与电容做成的滤波器隔离。数字部分需要单+5V电源，由一片LM7805对8V电源电压稳压得到。

模拟部分主要是程控放大器电路和AD转换器的模拟输入电路，程控放大器电路需要±5V双电源，AD转换电路的模拟部分需要+5V的单电源，+5V电压由LM317T对8V 电源电压稳压得到，而-5V电压专门用一片DC/DC芯片MC34063将+8V转换成约

-8.3V，DC/DC输出电压由R30和R31决定，V out=-1.25*(R30+R31)/R31=-8.25V,输出的负电压由电压稳压芯片LM337稳压得到-5V，为避免DC/DC电路对其他电路产生干扰，在其输入和输出端分别串联L4和L5进行隔离，在选择元件时蓄能电感L3选择磁罐封装带屏蔽的电感，使干扰降到最低。

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+8V

C38

470pF

c39

0.01uF L4

100uH

C40

100pF

C41

0.01uF

Vin

Vout

U18

LM7805CT

C40

100pF

C41

0.01uF

+5V

C40

100pF

C41

0.01uF

C46

220uF

C47

0.01pF

+5V

RES2

POT1

R31

R30

6.8K

C40

100pF

C41

0.01uF

RES2

C50

450p L3

100H

IS S14

C51

220uF

C52

0.01pF

100uH

C53

220uF

C54

0.01pF

OUT

U21

LM337T

RW3

10K

R33

C55

220uF

C56

0.01uF

+5V VCC

TIMCAP

SW E M

SW C OLL

GND

IPK

DRVCOLL

IN_

MC3406AD

U20

OUT

U19

LM337T

图3-1 电源电路图

3.2 程控放大电路的设计

程控放大器的作用是对输入信号进行衰减或放大调整，使输出信号电压在AD 转换器输入电压要求范围内，达到最好的测量与观察效果，所以程控放大器电路在规定带宽内的增益一定要平坦，故对运算放大器的要求比较高，在电路中选用的是NSC公司生产的高速运算放大器LM6172双运放，带宽为100MHz，转换速率3000v/μs,每通道消耗电流2.3mA，输出电流可达50mA，完全满足本电路的要求，选择该芯片的另一个原因是价格，价格比较低，相比ADI、MAX等公司几十元一片的高速运放芯片来说算是很廉价了，电源采用正负双极电源供电，由于整个电路总的电源输入为单8v，所以专门用一片dc/dc电路MC34063为其构成了负压转换器再经稳压得到-5v电压，+5v通过对输入电压稳压得到。

程控放大器电路如图3-2所示，被测信号从BNC插孔输入，S0继电器决定输入耦合方式，S0吸合为直流偶和方式，S0断开为交流耦合方式。信号通过交直流耦合选择开关后被送入由R3--R5和C2--C4组成的X0.5/ X0.05的衰减电路，衰减倍数由S1控制，当S1未吸合时接在“0”端，对应的衰减倍数为(R4+R5)/(R3+R4+R5)=0.5, 当S1吸合时接在“1”端，对应的衰减倍数为R5/(R3+R4+R5)=0.05，C2、C3对信号进

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行补偿。经过衰减的信号进入由高速运算放大器U1A组成的缓冲器缓冲，然后被送入由U1B组成的X-0.8/ X-2/ X-4的反相放大电路，放大倍数由S2和S3控制，当S2、S3均未吸合时对应的放大倍数为-（R9+R10）/R7=-2，当S2吸合S3未吸合对应的放大倍数为-R9/R7=-0.8, 当S3吸合则不用考虑S2的情况，但为降低功耗使S2断开，此时对应的放大倍数为-R8/R7=-4。输出信号又通过S4选择是否经由U2A组成的同相放大器放大，当S4未吸合，则不经过同相放大，当S4吸合，则信号被放大（R11+R12）/R11=10倍，最后信号被送入由U2B组成的放大倍数为-1倍的反相放大器来消掉由第一级反相放大器所带来的负号，与此同时U3A送来的反相基线电压由U2B反相为AD 转换器的输入中点电压被叠加在被测信号上被送入AD转换器，因为ADS830E的模拟输入电压范围是1.5V--3.5V，输入中点电压为2.5V，所以基线电压应为2.5V。调节可变电位器Rw1将调整基线电压的值，从而调整基线的位置。程控放大电路的放大倍数以及垂直电压灵敏度与S1--S4的关系见表3-1：

放大倍数灵敏度S1 S2 S3 S4

0.04 5V H H L L

0.1 2V H L L L

0.2 1V H L H L

0.4 0.5V L H L L

1 0.2V L L L L

2 0.1V L L H L

4 50mV L H L H

10 20Mv L L L H

20 10Mv L L H H

表3-1 程控放大电路的放大倍数

“L”代表继电器未吸合，“H”代表继电器吸合，确定继电器的常闭触点和常开触点很重要，因为继电器的吸合需要消耗一定电流，我选用的继电器型号为TO2-5V，吸合电流为15mA。在常用的3个灵敏度上（0.5V/div，0.2V/div，0.1V/div）最多只有一个继电器吸合，继电器的驱动由ULN2003担任。这种由运算放大器构成组合程控放大器的思想也可用于别的放大电路，平时多总结积累电路模型对提高电路设计能力非常有帮助。

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B NC

100K

3.3uF

5~60pF

270pF

500K

450K

50K

+0.5

0.05

300K

U1A

LM6172IN

300K

240

R12

360

1.2K

U1B

LM6172IN

U2A

LM6172IN

U2B

LM6172IN

U3A

LM6172IN

R11

R12

450

2R13

R14

R15

R16

10K

R18

R17

10K

1uF

R W1

10K

+5V

-5V

To ADC

100uF

K0K1K2K3K4

LULN2003AD

+5V

图3-2 程控放大电路图

3.3 A/D转换电路与FIFO存储电路的设计

3.3.1 A/D转换电路的设计

数字示波器中最重要的电路是A/D转换电路，它的作用是将被测信号采样并转换成数字信号存入存储器，说它是数字示波器的咽喉一点也不为过，因为它直接决定着数字示波器所能测量的最高频率，根据奈奎斯特定理，采样频率至少是被测信号最高频率的2倍才能复现出被测信号。而在数字示波器中采样频率至少应该是被测信号频率的5--8倍才行，否则根本观察不到信号的波形。在本电路中我选用的AD转换芯片为BB公司的8位高速AD转换器ADS830E,官方资料给出的采样频率为10kSa/s--60MSa/s, 通过实验发现转换速率在1K以下工作也很正常，所以本示波器的最低采样频率为600Sa/s，要说明的一点是高速AD转换器一般都有高低端转换速率的限制，比如TLC5540，8位AD转换器，转换速率为5MSa/s--40MSa/s，我试过当转换频率降到2M以下时就不能正常工作，所以选择AD转换芯片时不仅要注意最高转换速率还要关注最低转换速率，否则可能导致电路无法正常工作。8位转换

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器对于示波器来说是够用的，就拿这个电路来说，我选用的LCD显示模块的分辨率为320*240，垂直分辨率为240格，而8为转换精度的分辨率为256格，比显示器的分辨率还高，所以绝对够用。还有就是价格及电路的设计，在最高采样率相同的情况下10位AD转换芯片的价格是8位AD转换芯片的几倍，而且位数的增加也使电路的复杂程度大大增加，将直接影响处理速度，导致屏幕刷新过慢，反而影响性能。

所以本着够用的原则本示波器选用60M的8位AD转换芯片ADS830E（引脚排列见图3-6）。A/D转换电路图如图3-3所示。

C lock i n

U8C

74F08

C12

100uF

C14

104uF

+5V

100uH

U8C

74F08

C12

100uF

C14

104uF

U8A

74F08

GND

EXT

C LK

C M

R EF T

R EF B

VDR V

R ES L

Vcc

ADS830E

ADC in

270pF

3.3uF

10uF

C14

104

VCC

+5V

74VH547

GND

C LK

VCC

GND

R S

R T

VCC

IDT7204

C15

104

+5V

C16

104

VCC

FIFO_EN

FIFO_R

FIFO_R S

FIFO_F F

图3-3 A/D转换电路与FIFO电路设计

3.3.2 FIFO电路的设计

A/D转换与FIFO存储电路见原理图3-3，由程控放大电路调整后的信号分成两路，一路进入AD转换电路进行采样，采样所得的数据由74LVC574锁存缓冲后送入FIFO存储器。FIFO存储器是一种双口的SRAM，（FIFO：first in first out），即先进先出存储器，这种存储器没有地址线，随着写入或读取信号对数据地址指针进行递加或递减，来实现寻址。在AD转换器与MCU2之间加入FIFO的作用是起到高速数据缓冲的作用，因为AD转换器的最高工作频率为60MHz远高于MCU2的工作频率，所以让FIFO与AD转换器同步工作存储AD转换器的转换输出数据。FIFO存储器有3个标

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这儿再将高速数模转换器ADS830E的工作简单介绍一下，ADS830E的时序如图3-5所示，由图可知每个时钟周期进行一次数模转换，所以采样速率就是时钟频率，故可以很方便的通过控制采样时钟来控制采样频率，当前输出的采样数据是4个时钟周期以前采样电压的值，也就是说从采样到输出有4个时钟周期的延迟，这对我们所要做的电路并不重要，所以我们可以简单的理解为输入一个时钟脉冲转换一次，时钟的脉冲的下降沿输出数据就行，应用非常方便。还有一点就是ADS830E的输入电压幅度是可以编程控制的，11脚（RSEL）为控制引脚，当11脚置高电平时，ADS830E的输入电压范围是1.5V--3.5V，即2V PP。当11脚接低电平时，输入电压范围是2V--3V，即1 V PP。进行程控放大器设计时要考虑这个问题，本电路选用2V PP的输入电压范围。

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装

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图3-4 FIFO存储结构图┊

订

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线

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图3-5 A/D转换时序图

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图3-6 ADS830E管脚图

3.4 时钟产生电路的设计

时钟产生电路为AD转换器提供一系列的采样时钟信号，分别为600Hz、6kHz、60kHz、600kHz、3MHz、6MHz、30MHz和60MHz，共8种，分别对应着不同的水平扫速，由MCU1控制，控制关系见表3-2。

时钟产生电路见图3-7，基准时钟信号由一块60MHz的温度补偿型有源晶体模块提高，输出的60MHz信号一路直接作为60MHz采样时钟送入多路选择器74F151，另一路被送入由74F74触发器组成的2分频器分频，得到30MHz的信号分为两路，一路送入多路选择器74F151，另一路送入由2-5-10分频器74LS390组成的5分频器进行分频，得到6MHz信号，再分为两路，一路继续分频，另一路送入多路选择器74F151,后面几级分频与以上相同。对60MHz信号进行第一次二分频没有用74LS390中的2分频器，而单独使用了一片74F74，是因为74LS390中的二分频器的最高输入频率为40MHz，所以在其前面用了一级独立的二分频器。8种时钟信号都被送入多路选择器，MUC1通过对74F151的S0、S1、S2三根选通信号线进行控制来选择所需的采样频率。

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C17

104C18

100u f

60M Hz

VCC

C LK

U11A

74F74

+5V

C LR

U9A

74LS390

C LR

U10A

74LS390

C LR

U12A

74LS390

C LR

U9B

74LS390

C LR

U10B

74LS390

74F151

U13

C19

104

+5V

C LK Out

图3-7 时钟产生电路图

采样时钟频率水平扫描S0 S1 S2

600Hz 50ms H H H

6kHz 5ms L H H

60kHz 500us H L H

600kHz 50us L L H

3MHz 10us H H L

6MHz 5us L H L

30MHz 1us H L L

60MHz 500ns L L L

60MHz 250ns L L L

表3-2 时钟频率、水平扫速和时钟控制数据关系表

3.5 MCU2单片机显示电路的设计

MCU2选用ATMEL公司的AVR单片机Mega32-16AI，与51系列单片机相比AVR单片机具有更高的工作频率与更高效率的硬件结构，51单片机的指令周期是将晶体振荡器的振荡频率进行12分频后得到的，又有累加器Acc在高速执行指令时的瓶颈因素，而AVR单片机则不同，它的指令周期就是晶体振荡器的振荡周期，有32个类似与累加器Acc的寄存器直接和运算器相连，取址周期短，又可预取指令实现流水作

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MCU2电路见图3-8所示。PD0--PD7与LCD显示器8位并行数据端相连，PC1--PC5与LCD显示器的控制端相连用于驱动LCD显示器（LCD显示器资料见光盘），PC0用于控制LCD背光，PC0=0有背光，PC0=1无背光。PB4、PB5与PB7作为SPI通信端口与MCU1相连进行两个单片机之间的通信。PA0--PA7与FIFO存储器的数据输出端Q1--Q8相连接，PB0--PB3分别与FIFO存储器的使能（FIFO_EN）控制端、复位（FIFO_RES）控制端、读数据（FIFO_R）控制端和满标志（FIFO_FF）位相接。上电时，MCU2通过FIFO_RES端口对FIFO存储器进行复位，复位后存储器的读写指针都指向0，允许写数据，MCU2通过FIFO_EN端使能FIFO存储器，开始将AD转换器输出的数据写入存储器，当FIFO存储器写满数据后FIFO_FF位被拉高，通知MCU2读取采样数据，MCU2禁止FIFO存储器写入数据，然后从FIFO存储器中读数据，当数据读完并完成软件触发后使能FIFO存储器继续存储采样数据，然后从读取的数据中测出波形的峰峰值后将数据转换成波型与参数显示在LCD显示器上，峰峰值的测量是通过对一屏显示数据进行比较取出最大值与最小值与当前垂直电压灵敏度作为系数计算出来的。SPI通信通过中断的方式实现，MCU1每次给MCU2发送频率、水平扫速、垂直电压灵敏度等数据一共为9个字节，每发送一个字节MCU2中断一次将接收到的数据存到一个数组中，直到9个字节全部发送完毕MCU2才对接收到的数据进行处理显示。这样可以使MCU2在平时都工作在数据的处理和显示上，提高了数据的处理速度。

┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊

PB5

R eset

PB7

PB6

GND

IS P P ORT

C20

104C21

100uF

+5V

FIFO_EN

FIFO_R SE

FIFO_R

FIFO_F F

SPI_SS

SPI_MOS I

SPI_SC K

C22

22pF

C23

22pF

18MHz

Vin

Vout

U15

LM1117-33

R19

10K

C24

100uF

R w_icd

10K

JP1

LCD_ADP

R ES2

PNP1

+5V

PA0(ADC0)

PA1(ADC1)

PA2(ADC2)

PA3(ADC3)

PA4(ADC4)

PA5(ADC5)

PA6(ADC6)

PA7(ADC7)

PB7(SC K)

PB6(MIS O)

PB5(MOS I)

PB4(SS)

PB3(AIN1/OC0)

PB2(AIN0/INT2)

PB1(T1)

PB0(XCK/T0)

VCC

AVC C

AREF

GND

PD7(OC2)

PD6(IC P)

PD5(OC1A)

PD4(OC1B)

PD3(INT1)

PD2(INT0)

PD1(TXD)

PD0(R XD)

PC7(TOS C2)

PC6(TOS C1)

PC5(TD1)

PC4(TD0)

PC3(TMS)

PC2(TCK)

PC1(SDA)

PC0(SC L)

R eset

XTAL2

XTAL1

U14

ATmegal32-16

图3-8 MCU2控制电路图

3.6 MCU1单片机控制与信号整形电路

MCU1同MCU2一样也选用AVR单片机，型号为Mega8-16，工作频率为16MHz，在电路中负责控制程控放大器和时钟发生电路并负责测量被测信号频率，将各种参数通过SPI总线发送给MCU2。

MCU1电路见图3-9， PC2--PC5共4个IO口接4个轻触开关S1--S4，S1、S2是两个复用键，用于控制水平扫速与垂直电压灵敏度，功能通过S4切换，当前功能状态显示在显示器上，如果当前的控制功能为控制水平扫速则在显示器的右下边显示“T”, 如果当前的控制功能为控制垂直电压灵敏度则在显示器的右下边显示“V”， S3是触发控制，当前状态显示在控制状态左边，箭头上升则自动触发，箭头向下则不触发。长时间按S3选择交直流偶和方式。该示波器现在只能实现基本功能，其他更多功能有待于广大爱好者共同努力。S0、S1、S2、S3、S4共5个端口分别连接PB4、PB0、PB1、PC0、PC1用于垂直电压灵敏度控制，控制数据见“程控放大电路”中的表3-1。PB2、PB3、PB5作为SPI总线接口与MCU2通信，为了防止下载程序时两芯片SPI口发生冲突，所以在两单片机之间的SPI总线上串联3只1K的电阻，此法非常有效，电路工作稳定。PD0--PD2共3个IO口用于时钟控制，控制数据见“时钟产生电路”中的表3-2。频率的测量使用了16位计数器，外部下降沿出发。程控放大器输出的信号送给由场效应管Q1和高频三级管Q2组成的高输入阻抗整形电路

┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊

整形后再由U17触发器74F74进行4分频然后送入MCU1的T1（PD5）脚进行计数测频，在低水平扫速时（5ms/div和50ms/div）为了保证测频精度，测频周期为1s，在高水平扫速时（小于5ms/div）测频周期为0.25s。测频的原理是通过记录1s或0.25s 内计数器记录的脉冲数来换算频率，测频定时由中断完成，每测完一次频率就向MCU2通过SPI总线发送一次数据，所以在高水平扫速时每秒向MCU2发送4次数据，而在低水平扫速时每秒向MCU2发送1次数据，能较好的保证参数显示的实时性。

IS P Port2

PB3

R eset

PB5

PB6

GND

PBO(ICP)

PB1(OC1A)

PB2(SS/OC1B)

PB3(MOS I/OC2)

PB4(MIS O)

PB5(SC K)

PB6(XTAL1/TOS C1)

PB7(XTAL2/TOS C2)

PD7(AIN1)

PD6(AIN0)

PD5(T1)

PD4(XCK/T0)

PD3(INT1)

PD2(INT0)

PD1(TXD)

PD0(R XD)

PC0(ADC0)

PC1(ADC1)

PC2(ADC2)

PC3(ADC3)

PC4(ADC4/SDA)

PDC5(ADC5/S DL)

PC6(R eset)

VCC

AVC C

AREF

GND

ATmega8-16PI

U16

SPI_SS

SPI_MOS I

R291K

R30

SPI_SC K R31

C25

22pF

C26

5~60pF

16MHz

C35

100pF

C36

0.1uF

R28

10K+5V

R22

C27

10uF

C28

0.01uF

JF ET N

R23

C30

10pF

C29

0.1uF R24

470

100uH

C31

10uF

C32

0.01uF

R25

4.7K

R26

R27

+5V

2S C1907

C30

10pF

C29

0.1uF

C LK

U17A

74F74

C LK

U17B

74F74

图3-9 MCU1控制及整形电路图

单片机简易示波器论文

基于单片机的简易示波器设计摘要随着电子科学技术的迅速发展，特别是随着大规模集成电路的出现，给人类生活带来了根本性的改变。尤其是单片机技术的开发应用发展，现在产品几乎已经走进了千家万户。而示波器的出现更是给人们的生活带来了极大的方便与实用。本文首先描述了在整个设计中所用到的一些重要元器件的功能及相关特性并系统地介绍硬件部分的工作原理，并附以系统结构框图加以说明，着重介绍了本系统所应用的各硬件接口技术和各个接口模块的功能及工作过程，其次，详细阐述了程序的各个模块和实现过程，详细讨论了在软件上实现的过程。本设计单片机技术为核心。本文编写的主导思想是软硬件相结合，以硬件为基础，来进行各功能模块运行来编写。关键词：ADC0809数模转换、AT89C51、128×64LCD液晶显示模块。

A simple oscilloscope design based on MCU Abstract Especially the development and application of SCM technology, now the product has almost entered thousands of households. The oscilloscope has brought convenience and practicability greatly to people's life. This paper describes some important components used in the design of the function and related characteristics and introduces working principle of hardware, and attached to the system block diagram to illustrate the structure, function and working process are introduced, the hardware interface technology and the application of the system interface module. Secondly, detailed describes the procedures for the various modules and the realization process, process is realized in the software are discussed in detail. The design of single-chip technology as the core. In this paper the compiling principle is the combination of software and hardware, the hardware as the foundation, to the module operates to write. Key words: ADC0809 digital-analog conversion, AT89C51, 128 × 64LCD liquid crystal display module.

计算机程序设计数字示波器程序的设计

长安大学电子与控制工程学院《计算机程序设计综合实验》综合实验指导书数字示波器程序的设计 1. 实验目的与要求通过该实验，使学生掌握面向对象程序设计的基本理论以及视窗程序的基本设计方法，其中包括需求分析、总体设计、详细设计、代码编写及调试等设计环节。要求学生掌握示波器的功能和操作方法，熟练应用时钟、图形绘制功能、文件的读写以及文件内容的检索方法，达到既定的设计效果。 2. 开发环境及先修课程要求操作系统：Windows7操作系统（或更高版本）集成开发环境：Visual Studio 2010+MSDN（或更高版本）先修课程：C/C++程序设计、面向对象程序设计、数据结构与算法 3. Windows编程基础用Visual C++ 编写Windows应用程序主要有两种方法：（1）使用Windows 提供的应用程序接口（Application Programming Interface，API）函数；（2）使用Microsoft提供的微软基础类（Microsoft Foundation Class，MFC）。在直接使用API函数进行Windows编程时，程序员不仅需要熟记一大堆常用的API函数，而且还要对Windows操作系统有深入的了解，需要编写大量的代码，不适合软件开发的发展潮流，而MFC类库采用面向对象的思想将Windsows应用程序中的API函数做了封装，而且灵活性高，便于程序员的使用。虽然Windows程序设计还有其他的集成开发环境可以使用，但是考虑到前期的教学内容，本实验要求学生采用基于MFC的方法来实现。 MFC大约有200多个类，可以分成两种：（1）Cobject类的派生类。它们以层次结构的形式组织起来，几乎每个子层次结构都与一个具体的Windows实体对应；（2）非Cobject派生类。这些都是独立的类，如表示点的Cpoint类，表示矩形的Crect类等。在Visual C++中，可以创建以下3类典型的Windows应用程序，且都是通过MFC AppWizard（以下简称AppWizard）向导创建的：

简易数字示波器设计_本科论文

摘要本科毕业设计论文题目简易数字示波器设计 I

西安交通大学城市学院本科生毕业设计（论文）毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。作者签名：日期：指导教师签名：日期：使用授权说明本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。作者签名：日期：

摘要学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日 III

基于51单片机的简易计算器制作

基于51单片机的简易计算器制作专业：电气信息班级：11级电类一班姓名：王康胡松勇时间：2012年7月12日一：设计任务本系统选用AT89C52单片机为主控机。通过扩展必要的外围接口电路，实现对计算器的设计，具体设计如下：（1）由于设计的计算器要进行四则运算，为了得到较好的显示效果，经综合分析后，最后采用LED 显示数据和结果。（2）采用键盘输入方式，键盘包括数字键（0～9）、符号键（+、-、×、÷）、清除键(on\c)和等号键（=），故只需要16 个按键即可，设计中采用集成的计算键盘。（3）在执行过程中，开机显示零，等待键入数值，当键入数字，通过LED显示出来，当键入+、-、*、/运算符，计算器在内部执行数值转换和存储，并等待再次键入数值，当再键入数值后将显示键入的数值，按等号就会在LED上输出运算结果。（4）错误提示：当计算器执行过程中有错误时，会在LCD上显示相应的提示,如：当输入的数值或计算得到的结果大于计算器的表示范围时，计算器会在LED上提示八个0；当除数为0时，计算器会在LED上会提示八个负号。设计要求：分别对键盘输入检测模块；LED显示模块；算术运算模块；错误处理及提示模块进行设计，并用Visio画系统方框图，keil与protues仿真分析其设计结果。二．硬件设计单片机最小系统 CPU:A T89C52 显示模块：两个4位7段共阴极数码管输入模块：4*4矩阵键盘 1.电路图

电路图说明本电路图采用AT89C52作为中处理器，以4*4矩阵键盘扫描输入，用两个74HC573(锁存器)控制分别控制数码管的位于段，并以动态显示的方式显示键盘输入结果及运算结果。为编程方便，以一个一位共阴极数码管显示负号。三，程序设计 #include #define Lint long int #define uint unsigned int #define uchar unsigned char sbit dula=P2^6; //锁存器段选sbit wela=P2^7; sbit display_g=P2^0; //负号段选 sbit display_w=P2^1; //负号位选uchar code table[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f, //0,1,2,3

基于单片机的示波器

题目5 基于单片机的简易示波器班级：自动化131 姓名：姜小华蔡兴鹏一、电路设计原理本次课程设计设计的示波器由控制模块、人机界面接口、信号输入通道、信号显示模块组成。控制器模块应该具有以下一些主要功能：在满足触发条件时能启动对被测信号的频率范围确定相应的采样速率；在对存储的信号进行显示时，可以选择一个合适的速率将存储的信号数据读出并恢复模拟量；为了使A/D在合适的模拟输入信号幅度下进行转换，应能根据垂直灵敏度的要求选择信号调理电路的增益。人机界面接口模块可通过键盘对不同信号通道的选择，与波形位置的调整。信号输入通道模块；信号（正弦信号、方波信号）的产生，信号的放大、衰减电路，A/D转换电路。信号显示模块组成；LCD显示出波形。二、介绍各芯片参数 1、数模转换ADC0808 ADC0808是采样分辨率为8位的、以逐次逼近原理进行模/数转换的器件。其内部有一个8通道多路开关，它可以根据地址码锁存译码后的信号，只选通8路模拟输入信号中的一个进行A/D转换。ADC0808是ADC0809的简化版本，功能基本相同。一般在硬件仿真时采用ADC0808进行A/D转换，实际使用时采用ADC0809进行A/D转换。 ADC0808芯片有28条引脚，采用双列直插式封装，如右图所示。各引脚功能如下： 1～5和26～28（IN0～IN7）：8路模拟量输入端。 8、14、15和17～21：8位数字量输出端。 22（ALE）：地址锁存允许信号，输入，高电平有效。 6（START）：A/D转换启动脉冲输入端，输入一个正脉冲（至少100ns宽）使其启动（脉冲上升沿使0809复位，下降沿启动A/D转换）。 7（EOC）：A/D转换结束信号，输出，当A/D转换结束时，此端输出一个高电平（转换期间一直为低电平）。 9（OE）：数据输出允许信号，输入，高电平有效。当A/D转换结束时，此端输入一个高电平，才能打开输出三态门，输出数字量。 10（CLK）：时钟脉冲输入端。要求时钟频率不高于640KHZ。 12（VREF（+））和16（VREF（-））：参考电压输入端 11（Vcc）：主电源输入端。

51单片机示波器

ADC #define uchar unsigned char #define uchar unsigned char #define uint unsigned int sbit START=P3^4; sbit OE=P3^6; sbit EOC=P3^5; uint AD; void adc() { START=1; START=0; while(EOC==0) { OE=1; } AD=P0; OE=0; }

89c51 #include #include #include sbit DI=P2^2; // 数据\指令选择 sbit RW=P2^1; // 读\写选择 sbit E=P2^0; // 读\写使能 sbit CS1=P2^4; // 片选1 sbit CS2=P2^3; // 片选2 sbit busy=P1^7; sbit jia=P3^7; sbit jian=P3^3; sbit jia1=P3^0; sbit jian1=P3^1; unsigned int i; unsigned char ye,lei,shu; unsigned char a[91]; void checkstate() { DI=0; RW=1; do { E=1; E=0; //仅当第7位为0时才可操作(判别busy信号) }while(busy==1); } void writecommand(unsigned char command) //写命令 { checkstate(); DI=0; RW=0; P1=command; E=1; E=0; } void writedate(unsigned char date) //写数据 { checkstate();

数字示波器的设计

计算机工程应用技术本栏目责任编辑：贾薇薇数字示波器的设计刘岩（天津工业大学信息与通信工程学院，天津３００１６０）摘要：数字示波器是现代电子测量中最常角的仪器，它是一种可以用来观察、测量、记录各种瞬时电压，并以波形方式显示其与时间关系的电子仪器。本文中详细介绍了数字存储示波器的原理及特点，给出了一种以单片机和可编程逻辑器件为控制核心的设计方案，同时给出了其硬件和软件设计的结构及思路。关键词：数字示波器；模块化；ＦＰＧＡ中图分类号：ＴＭ９３５文献标识码：Ａ文章编号：１００９－３０４４（２００８）２０－３０３７５－０２ＴｈｅＤｅｓｉｇｎｏｆＤｉｇｉｔａｌＯｓｃｉｌｌｏｓｃｏｐｅＬＩＵＹａｎ（ＴｉａｎｊｉｎＩｎｄｕｓｔｒｙＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，ＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎａｎｄＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｔｉａｎｊｉｎ３００１６０，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｍｏｄｅｒｎｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｄｉｇｉｔａｌｏｓｃｉｌｌｏｓｃｏｐｅｉｓｔｈｅｍｏｓｔｃｏｍｍｏｎｌｙｍｅａｓｕｒｅｄａｎｇｌｅｏｆｔｈｅａｐｐａｒａｔｕｓ，ｗｈｉｃｈｉｓａｃａｎｂｅｕｓｅｄｔｏｏｂ－ｓｅｒｖｅ，ｍｅａｓｕｒｅａｎｄｒｅｃｏｒｄａｌｌｋｉｎｄｓｏｆｔｒａｎｓｉｅｎｔｖｏｌｔａｇｅａｎｄｗａｖｅｔｏｓｈｏｗｔｈｅｉｒｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｗｉｔｈｔｈｅｔｉｍｅｔｈｅｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｄｅｖｉｃｅ．Ｔｈｉｓａｒｔｉｃｌｅｄｅｓｃｒｉｂｅｄｔｈｅｄｉｇｉｔａｌｓｔｏｒａｇｅｏｓｃｉｌｌｏｓｃｏｐｅｉｎｄｅｔａｉｌａｎｄｔｈｅｐｒｉｎｃｉｐｌｅｆｅａｔｕｒｅｓｏｆｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ａｍｉｃｒｏｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒａｎｄａｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅｌｏｇｉｃｄｅｖｉｃｅｔｏｃｏｎｔｒｏｌｔｈｅｃｏｒｅｏｆｔｈｅｄｅｓｉｇｎｐｌａｎ，ａｎｄｇａｖｅｉｔｓｈａｒｄｗａｒｅａｎｄｓｏｆｔｗａｒｅｄｅｓｉｇｎｏｆｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｉｄｅａｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｄｉｇｉｔａｌｏｓｃｉｌｌｏｓｃｏｐｅｓ；ｍｏｄｕｌａｒ；ＦＰＧＡ１引言数字示波器是智能化数字存储示波器的简称，是模拟示波器技术、数字化测量技术、计算机技术的综合产物。它能够长期存储波形，可进行负延时触发，便于观侧单次过程和缓变信号，具有多种显示方式和多种输出方式，同时还可以进行数学计算和数据处理，功能扩展也十分方便，比普通模拟示波器具有更强大的功能，因此在电子电信类实验室中使用越来越广泛。２数字示波器的工作原理数字存储示波器不是将波形存储在示波管内的存储栅网上，而是存在存储器中，因而存储时间可以无限长。数字存储示波器主要利用Ａ／Ｄ转换技术和数字存储技术来工作，它能迅速捕捉瞬变信号并长期保存。该示波器首先对模拟信号进行高速采样以获得相应的数字数据并存储，存储器中储存的数据用来在示波器的屏幕上重建信号波形；然后利用数字信号处理技术对采样得到的数字信号进行相关处理与运算，从而获得所需要的各种信号参数；最后，该示波器根据得到的信号参数绘制信号波形，并对被测信号进行实时、瞬态分析，以方便用户了解信号质量，快速准确地进行故障诊断。数字存储示波器将输入模拟信号经过ＡＤ／转换，变成数字信号，储存在半导体存储器ＲＡＭ中，需要时将ＲＡＭ中存储的内容读出显示在ＬＣＤ，或通过ＤＡ／转换，将数字信号变换成模拟波形显示在示波管上。数字存储示波器框图如图ｌ所示。数字存储示波器可以采用实时采样，每隔一个采样周期采样一次，可以观察非周期信号川。数字示波器的采样方式包括实时采样和等效采样（非实时采样）。等效采样又可以分为随机采样和顺序采样，等效采样方式大多用于测量周期信号。数字示波器工作原理框架如图１。图１数字存储示波器的基本原理方框图３数字示波器的主要特点与传统的模拟示波器相比，数字存储示波器有其非常突出的特点，其具体表现如下：（１）信号采样速率大大提高数字存储示波器首先在采样速率上有较大地提高。可从最初采样速率等于两倍带宽提高至五倍甚至十倍。相应对正弦波取样引入的失真也从１０％降低至３％甚至１％。（２）显示更新速率更高数字存储示波器的显示更新速率最高可达每秒４０万个波形，因而在观察偶发信号和捕捉毛刺脉冲方面更加方便。（３）波形的采样、存储与显示可以分离在存储阶段，数字示波器可对快速信号采用较高的速率进行采样与存储，而对慢速信号则采用较低速率进行采样与存储；在显示阶段，不同频率的信号读出速度可以采用一个固定的速率并可以无闪烁地观测极慢信号与单次信号，这是模拟示波器所无能为力的。（４）存储时间长由于数字存储示波器是把模拟信号用数字方式存储起来，因此，其存储时间理论上可以无限长。（５）显示方式灵活多样为适应对不同波形的观测，数字存储示波器有滚动显示、刷新显示、收稿日期：２００８－０４－２２

虚拟数字示波器的设计和实现

一、绪论 1.1 虚拟示波器背景示波器是电子测量行业最常用的测量仪器之一，主要用来测量并显示被测信号的参数和波形，在科学研究、科学实验以及现场监测等许多领域被广泛应用。随着科学研究的不断深入和各种高新技术的不断发展，传统示波器的诸如波形不稳定、测读不准确等许多缺陷逐渐显露出来，而且体积大，耗电多，越来越不能满足现代应用的需要。 “虚拟仪器”这一新概念测量仪器的诞生，使示波器突破了传统，在功能和作用等多方面发生了根本性变化。虚拟仪器将计算机和测量系统融合于一体，用计算机软件代替传统仪器的某些硬件的功能，用计算机的显示器代替传统仪器物理面板。虚拟示波器是虚拟仪器的一种，它不仅可以实现传统示波器的功能，具有存储、再现、分析、处理波形等特点，而且体积小，耗电少。虚拟示波器使用功能强大的微型计算机来完成信号的处理和波形的显示，利用软件技术在屏幕上设计出方便、逼真的仪器面板，进行各种信号的处理、加工和分析，用各种不同的方式(如数据、图形、图表等)表示测量结果，完成各种规模的测量任务。鉴于虚拟示波器的种种优点及广泛用途，研究出性能优越、价格低廉的虚拟示波器是十分重要的。 1.2 性能指标本示波器与常见的示波器比较，最大的特点是可以定量地给出信号的各种参量，比如最大、最小值和频率等，无需使用者再去数格子，然后还要计算。特别适合于学校教学实验的需求，在学校教学中可以直联投影机，使全体学生都可以远距离看到信号波形的演示。本示波器采样USB接口，其频率比并口示波器略高，同样支持直流测量，可以定量测量信号，主要技术指标如下：采样频率：共八挡可调：323.53kHz、100kHz、50kHz、20kHz、10kHz、5kHz、2kHz、1kHz。本机测量的信号频率应在70kHz以下。最高输入电压：共两挡可选：±2.5V，±12.5V，如果接入10：1示波器探棒，最大输入电压可达±125V。输入阻抗：1MΩ。供电电压：无需外部供电，直接从PC机的USB口取电。接口：USB接口。二、硬件设计具体电路原理图见附录一，从图中可以看出电路的输入信号调理部分和信号转换部分与常见的并口示波器相同，R10、R11、R12、R13、R14、C19、C20和C21构成输入交直流切换和衰减网络，提供交直流输入切换和1：1、1：5的输入信号切换功能；TL074中的一个运放U 1 A和其周边元件构成一个跟随放大器，提供了输入保护和阻抗转换功能；TL074中的另一个运放U1B

基于51单片机的计算器设计

目录第一章引言 (3) 1.1 简述简易计算器 (3) 1.2 本设计主要任务 (3) 1.3 系统主要功能 (4) 第二章系统主要硬件电路设计 (4) 2.1 系统的硬件构成及功能 (4) 2.2 键盘电路设计 (5) 2.3 显示电路设计 (6) 第三章系统软件设计 (7) 3.1 计算器的软件规划 (7) 3.2 键盘扫描的程序设计 (7) 3.3 显示模块的程序设计 (8) 3.4 主程序的设计 (9) 3.5 软件的可靠性设计 (9) 第四章调试 (9) 第五章结束语 (10) 参考文献 (11) 附录源程序 (11)

第一章引言 1.1 简述简易计算器近几年单片机技术的发展很快，其中电子产品的更新速度迅猛。计算器是日常生活中比较的常见的电子产品之一。如何才能使计算器技术更加的成熟，充分利用已有的软件和硬件条件，设计出更出色的计算器呢? 本设计是以AT89S52单片机为核心的计算器模拟系统设计，输入采用4×6矩阵键盘，可以进行加、减、乘、除9位带符号数字运算，并在LCD1602上显示操作过程。科技的进步告别了以前复杂的模拟电路，一块几厘米平方的单片机可以省去很多繁琐的电路。现在应用较广泛的是科学计算器，与我们日常所用的简单计算器有较大差别，除了能进行加减乘除，科学计算器还可以进行正数的四则运算和乘方、开方运算，具有指数、对数、三角函数、反三角函数及存储等计算功能。计算器的未来是小型化和轻便化,现在市面上出现的使用太阳能电池的计算器, 使用ASIC设计的计算器,如使用纯软件实现的计算器等，未来的智能化计算器将是我们的发展方向，更希望成为应用广泛的计算工具。 1.2 本设计主要任务以下是初步设定的矩阵键盘简易计算器的功能： 1.扩展4*6键盘，其中10个数字，5个功能键，1个清零 2.强化对于电路的焊接 3.使用五位数码管接口电路 4. 完成十进制的四则运算（加、减、乘、除）； 5. 实现结果低于五位的连续运算； 6. 使用keil 软件编写程序，使用汇编语言； 7. 最后用ptoteus模拟仿真; 8.学会对电路的调试

基于单片机的简易逻辑分析仪毕业设计论文

基于单片机的简易逻辑分析仪目录第1节引言 (3) 1.1系统概述 (3) 1.1.1系统的特点 (4) 1.1.2系统的功能 (4) 第2节系统主要硬件电路设计 (5) 2.1 系统结构框图 (5) 2.2 主体控制模块 (5) 2.3 系统硬件的主体实现 (7) 2.3.1 数字信号发生器模块的电路设计与实现 (7) 2.3.2 主控系统模块的电路设计与实现 (8) 2.3.3 LED显示模块的电路设计与实现 (10) 2.3.4 硬件的抗干扰措施 (12) 第3节系统软件设计 (13) 3.1 系统软件流程 (13) 3.2 中断服务子程序 (15) 3.3 AT24C04程序设计 (15) 第4节结束语 (19) 参考文献 (20) 基于单片机的简易逻辑分析仪

第1节引言信息时代是数字化的时代，数字技术的高速发展，出现了以高性能计算机为核心的数字通信、数字测量的数字系统。在研究这些数字系统产品的应用性能的同时也必须研究在设计、生产和维修他们的过程中，如何验证数字电路设计的合理性、如何协调硬件及其驱动应用软件的工作、如何测量其技术指标以及如何评价其性能。逻辑分析仪的出现，为解决这些问题提供了可能。随着数字系统复杂程序的增加，尤其是微处理器的高速发展，用示波器测试己显得有些无能为力。1973年在美国应运而生的逻辑分析仪(Logic Analyzer)，能满足数字域测试的各种要求。它属于总线分析仪一类的数据域测试仪器*主要用于查找总线(或多线)相关故障．同时对于数据有很强的选择能力和跟踪能力，因此，逻辑分析汉在数字系统的测试中获得了广泛的应用。逻辑分析仪（Logic Analyzer）是以逻辑信号为分析对象的测量仪器。是一种数据域仪器，其作用相当于时域测量中的示波器。正如在模拟电路错误分析中需要示波器一样，在数字电路故障分析中也需要一种仪器，它适应了数字化技术的要求，是数字、逻辑电路、仪器、设备的设计、分析及故障诊断工作中不可按少的工具。在测试数字电路、研制和维修电子计算机、微处理器以及各种集成化数字仪表和装置中具有广泛的用途；还是数字系统设计、侦错、软件开发和仿真的必备仪器；作为硬件设计中必不可少的检测工具，还可将其引入实验教学中，建立直观感性的印象，提升学生的硬件设计能力，可以全面提高教学质量；随着科技的发展，LA在多通道、大存储量、高采样速率、多触发功能方面得到更快的发展，在航天、军事、通信等数字系统领域得到越来越广泛的应用。我们从上面可以看出逻辑分析仪在各个领域的广泛应用。那么我们在学习、应用的同时设计并制作一个简易的逻辑分析仪就显的意义重大了，这样这个过程既可以让我们更加深入理解其原理，又可以提高动手设计并制作整个系统电路的能力，还可以将其作为简易仪器应用于以后的实验中。 1.1系统概述因在本节中，我们将对简易逻辑分析仪的应用进行分析。给出它的特点，能实现的功能以及系统的简单操作 1.1.1 系统的特点逻辑分析仪也称逻辑示波器，它是用来分析数字系统逻辑关系的一种仪器。逻辑分析仪的主要作用有二个：一是用于观察的形式显示出数字系统的运行情况，相当于扩展了人们的视野，起一个逻辑显示器的作用；二是对系统运行进行分析和故障诊断。

基于51单片机的波形发生器的设计讲解

目录 1 引言 (1) 1.1 题目要求及分析 (1) 1.1.1 示意图 (1) 1.2 设计要求 (1) 2 波形发生器系统设计方案 (2) 2.1 方案的设计思路 (2) 2.2 设计框图及系统介绍 (2) 2.3 选择合适的设计方案 (2) 3 主要硬件电路及器件介绍 (4) 3.1 80C51单片机 (4) 3.2 DAC0832 (5) 3.3 数码显示管 (6) 4 系统的硬件设计 (8) 4.1 硬件原理框图 (8) 4.2 89C51系统设计 (8) 4.3 时钟电路 (9) 4.4 复位电路 (9) 4.5 键盘接口电路 (10) 4.7 数模转换器 (11) 5 系统软件设计 (12) 5.1 流程图： (12) 5.2 产生波形图 (12) 5.2.1 正弦波 (12) 5.2.2 三角波 (13) 5.2.3 方波 (14) 6 结论 (16) 主要参考文献 (17) 致谢...................................................... 错误！未定义书签。

1引言 1.1题目要求及分析题目：基于51单片机的波形发生器设计，即由51单片机控制产生正弦波、方波、三角波等的多种波形。 1.1.1示意图图1：系统流程示意图 1.2设计要求 (1) 系统具有产生正弦波、三角波、方波三种周期性波形的功能。 (2) 用键盘控制上述三种波形（同周期）的生成，以及由基波和它的谐波（5次以下）线性组合的波形。 (3) 系统具有存储波形功能。 (4) 系统输出波形的频率范围为1Hz～1MHz，重复频率可调，频率步进间隔≤100Hz，非正弦波的频率按照10次谐波来计算。 (5) 系统输出波形幅度范围0～5V。 (6) 系统具有显示输出波形的类型、重复频率和幅度的功能。

STM32的数字示波器设计

STM32的数字示波器设计示波器的设计分为硬件设计和软件设计两部分。示波器的控制核心采用ARM9，由于STM32芯片里有自带的AD，采样速率最高为500KSPS,分辨率为10位，供电电压为3.3V，基本上能满足本设计要求，显示部分用3.2寸TFTLCD（分辨率：320*240）模块。软件部分采用C语言进行设计，设计环境为Keil。硬件总体结构该设计采用模块化的设计方法，根据系统功能把整个系统分成不同的具有特定功能的模块，硬件整体框图如下图所示。该示波器由4部分电路构成，分别是： (1)输入程控放大衰减电路； (2)极性转换电路； (3)AD转换电路； (4)显示控制电路； (5)按键控制电路；整体设计思路是：信号从探头输入，进入程控放大衰减电路进行放大衰减，程控放大器对电压大的信号进行衰减，对电压小信号进行放大以符合AD的测量范围，经过处理后信号进入极性转换电路进行

电平调整成0—3.3V电压，因为被测信号可能是交流信号，而AD只能测量正极性电信号，经调整后送入AD转换电器对信号进行采样，采样所得数据送入LCD显示，这样实现了波形的显示。按键控制可以通过不同的按键来控制波形的放大和缩小，同时也可以改变采样间隔，以测量更大频率范围的信号。 STM32处理器介绍 STM32系列基于专为要求高性能、低成本、低功耗的嵌入式应用专门设计的ARM Cortex-M3内核。按性能分成两个不同的系列：STM32F103“增强型”系列和STM32F101“基本型”系列。增强型系列时钟频率达到72MHz，是同类产品中性能最高的产品；基本型时钟频率为36MHz，以16位产品的价格得到比16位产品大幅提升的性能，是16位产品用户的最佳选择。两个系列都内置32K到128K的闪存，不同的是SRAM的最大容量和外设接口的组合。时钟频率72MHz时，从闪存执行代码，STM32功耗36mA，是32位市场上功耗最低的产品。本设计所用的STM32F103VCT6集成的片上功能如下： (1) 1.2v内核供电，1.8V/2.5V/3.3/V存储器供电，3.3V外部I/O供电 (2)外部存储控制器 (3)(3) LCD 控制器 (4) 4通道DNA并有外部请求引脚 (5) 3通道UART (6) 2通道SPI

基于STM32的简易数字示波器

山东科技大学课程设计报告设计题目：基于STM32的简易数字示波器专业：班级学号：学生姓名：指导教师：设计时间：小组成员：

基于STM32的数字示波器设计 -----------硬件方面设计摘要本设计是基于ARM(Advance RISC Machine)以ARM9[2]为控制核心数字示波器的设计。包括前级电路处理，AD转换，波形处理，LCD显示灯模块。前级电路处理包括程控放大衰减器，极性转换电路，过零比较器组成，AD的转换速率最高为500KSPS，采用实时采样方式，设计中采用模块设计方法。充分使用了Proteus Multisim仿真工具，大大提高了设计效率，可测量输入频率范围为1HZ—50KHZ 的波形，测量幅度范围为-3.3V—+3.3V,并实现波形的放大和缩小，实时显示输入信号波形，同时测量波形输入信号的频率。总体来看，本文所设计的示波器，体积小，价格低廉，低功耗，方便携带，适用范围广泛，基本上满足了某些场合的需要，同时克服了传统示波器体积庞大的缺点，减小成本。关键词：AD ，ARM，实时采样，数字示波器

目录前言---------------------------------------------------------------------------------3第一章绪论--------------------------------------------------------------------4 1.1课题背景---------------------------------------------------------------------4 1.2课题研究目的及意义----------------------------------------------------4 1.3课题主要的研究内容----------------------------------------------------5 第二章系统的整体设计方案--------------------------------------------6 2.1硬件总体结构思路--------------------------------------------------------6 第三章硬件结构设计------------------------------------------------------------7 3.1程控放大模块设计-------------------------------------------------------7 3.1.1程控放大电路的作用-------------------------------------------7 3.1.2程控放大电路所用芯片---------------------------------------7 3.1.3AD603放大电路及原理----------------------------------------8 3.2极性转换电路设计------------------------------------------------------10 3.3 AD转换电路及LED显示电路等(由组内其他同学完成) 第四章软件设计(由组内其他同学完成) 第五章性能能测试与分析--------------------------------------------------15 第六章设计结论及感悟-----------------------------------------------17参考文献----------------------------------------------------------------------18

基于51单片机的计算器设计程序代码汇编

DBUF EQU 30H TEMP EQU 40H YJ EQU 50H ;结果存放 YJ1 EQU 51H ;中间结果存放GONG EQU 52H ;功能键存放 ORG 00H START: MOV R3,#0 ;初始化显示为空MOV GONG,#0 MOV 30H,#10H MOV 31H,#10H MOV 32H,#10H MOV 33H,#10H MOV 34H,#10H MLOOP: CALL DISP ;PAN调显示子程序WAIT: CALL TESTKEY ; 判断有无按键JZ WAIT CALL GETKEY ;读键 INC R3 ;按键个数 CJNE A,#0,NEXT1 ; 判断就是否数字键 LJMP E1 ; 转数字键处理NEXT1: CJNE A,#1,NEXT2 LJMP E1 NEXT2: CJNE A,#2,NEXT3 LJMP E1 NEXT3: CJNE A,#3,NEXT4 LJMP E1 NEXT4: CJNE A,#4,NEXT5 LJMP E1 NEXT5: CJNE A,#5,NEXT6 LJMP E1 NEXT6: CJNE A,#6,NEXT7 LJMP E1 NEXT7: CJNE A,#7,NEXT8 LJMP E1 NEXT8: CJNE A,#8,NEXT9 LJMP E1 NEXT9: CJNE A,#9,NEXT10 LJMP E1 NEXT10: CJNE A,#10,NEXT11 ;判断就是否功能键LJMP E2 ;转功能键处理NEXT11: CJNE A,#11,NEXT12 LJMP E2 NEXT12: CJNE A,#12, NEXT13 LJMP E2

基于51单片机的函数发生器和示波器解析

《智能仪器仪表设计基础》课程设计报告单位：自动化学院学生姓名：汪连升专业：测控技术与仪器班级：0821001 学号：2010212950 指导老师：耿道渠成绩：设计时间：2013 年5月重庆邮电大学自动化学院制

一、题目：基于单片机的多波形信号发生器设计二、指导教师：耿道渠三、设计要求：设计一个信号发生器，实现如下功能：（1）可产生正弦波、方波、三角波、脉冲等波形；（2）通过按钮或键盘选定输出波形；（3）波形频率可设定；（4）波形可通过液晶屏显示。四、给定条件： 1、8051单片机最小系统； 2、ADC，DAC器件；五、设计： 1、方案论证，并确定设计方案 2、给出信号发生器的整体设计框图 3、硬件电路设计 4、软件设计（画出程序流程图，并给出相应模块程序代码） 5、完成设计报告六、具体设计过程及实验结果：七、设计的心得体会：八、附件：（可选）完成心率波、指数上升和指数下降波形；九、参考书目：给出主要参考书目（如：《单片机原理与应用》、《电子测量技术》、《单片机C语言程序设计》等），包括作者，书目名称，出版社等。

基于51单片机的波形发生器引言波形发生器是能够产生大量的标准信号和用户定义信号，并保证高精度、高稳定性、可重复性和易操作性的电子仪器。函数波形发生器具有连续的相位变换、和频率稳定性等优点，不仅可以模拟各种复杂信号，还可对频率、幅值、相移、波形进行动态、及时的控制，并能够与其它仪器进行通讯，组成自动测试系统，因此被广泛用于自动控制系统、震动激励、通讯和仪器仪表领域。本系统通过对51单片机的控制，用DA-AD等模块实现了正弦波、方波、三角波和锯齿波的产生，同时可以通过按键实现波形的选择和波形频率的改变。在实现波形的发生的同时又实现了波形图线的显示，通过NoKia5110对AD实时采集数据的显示、波形类型和波形频率的显示。摘要：本系统采用单片C8052为控制核心，通过其端口实现数字量的输出，然后由DAC0832把数字量转换成模拟量；但是DAC芯片输出的是电流信号，本系统用LM324运放把电流信号转换为电压信号。然后利用LM358搭建一个同相比例放大器，将转换后的电压信号按可调比例放大一定倍数。波形显示利用NoKia5110液晶屏，显示其波形、频率和实时的图像。显示其图像的时候我们利用ADC0804模数转换芯片将产生的模拟信号转换为数字信号，把AD实时读取到的值等比例显示到液晶屏上。本系统通过按键实现波形的选择以及波形频率的改变。关键字：STC89C52 DAC0832 Nokia5110 ADC0804 LM324 独立按键

(完整word版)基于51单片机的温度控制系统设计

基于51单片机的水温自动控制系统 0 引言在现代的各种工业生产中 ,很多地方都需要用到温度控制系统。而智能化的控制系统成为一种发展的趋势。本文所阐述的就是一种基于89C51单片机的温度控制系统。本温控系统可应用于温度范围30℃到96℃。 1 设计任务、要求和技术指标 1.1任务设计并制作一水温自动控制系统，可以在一定范围（30℃到96℃）内自动调节温度，使水温保持在一定的范围（30℃到96℃）内。 1.2要求（1）利用模拟温度传感器检测温度，要求检测电路尽可能简单。（2）当液位低于某一值时，停止加热。（3）用AD转换器把采集到的模拟温度值送入单片机。（4）无竞争-冒险，无抖动。 1.3技术指标（1）温度显示误差不超过1℃。（2）温度显示范围为0℃—99℃。（3）程序部分用PID算法实现温度自动控制。（4）检测信号为电压信号。 2 方案分析与论证 2.1主控系统分析与论证根据设计要求和所学的专业知识，采用AT89C51为本系统的核心控制器件。AT89C51是一种带4K字节闪存可编程可擦除只读存储器的低电压，高性能CMOS 8位微处理器。其引脚图如图1所示。 2.2显示系统分析与论证显示模块主要用于显示时间，由于显示范围为0～99℃，因此可采用两个共阴的数码管作为显示元件。在显示驱动电路中拟订了两种设计方案：方案一：采用静态显示的方案采用三片移位寄存器74LS164作为显示电路，其优点在于占用主控系统的I/O口少，编程简单且静态显示的内容无闪烁，但电路消耗的电流较大。方案二：采用动态显示的方案由单片机的I/O口直接带数码管实现动态显示，占用资源少，动态控制节省了驱动芯片的成本，节省了电 ,但编程比较复杂，亮度不如静态的好。由于对电路的功耗要求不大，因此就在尽量节省I/O口线的前提下选用方案一的静态显示。

基于STM32的数字示波器设计

山东科技大学电子技术综合实践报告设计题目：基于STM32的简易数字示波器专业：电子信息科学与技术班级学号：电科10-1 1001050903 学生姓名：指导教师：设计时间：2013.6.18 摘要

本设计是基于ARM(Advance RISC Machine)以STM32为控制核心简易示波器的设计。包括前级电路处理，AD转换，LCD显示灯模块。前级电路处理由程控放大衰减器，极性转换电路组成，AD的转换速率最高为500KSPS，采用实时采样方式，设计中采用模块设计方法。可测量输入频率范围为1HZ—50KHZ的波形，测量幅度范围为-3.3V—+3.3V，实时显示输入信号波形，同时测量波形输入信号的峰峰值。总体来看，本文所设计的示波器，体积小，价格低廉，低功耗，方便携带，适用范围广泛，基本上满足了某些场合的需要，同时克服了传统示波器体积庞大的缺点，减小成本，完全可以把本设计当做手持数字示波器。关键词：AD ，STM32，实时采样，数字示波器

前言 (1) 第1章绪论 (2) 1.1课题背景 (2) 1.2课题研究的目的和意义 (2) 1.3课题的主要研究工作 (3) 第2章系统整体设计方案 (3) 2.1硬件总体结构 (3) 2.2系统实现的原理介绍 (4) 2.2.1 STM32处理器介绍 (4) 2.2.2 LCD显示介绍 (5) 2.3软件整体设计 (6) 2.4数字手持示波器技术参数 (6) 第3章软件编程与调试 (7) 3.1软件设计总体框图 (7) 3.2键盘控制程序 (7) 3.3峰峰值测量程序设计 (8) 3.4LCD显示程序设计 (9) 第四章性能测试与分析 (11) 第五章总结 (13) 第六章参考文献 (14)

基于51单片机的数字计算器的设计

《单片机技术及其应用》课程设计报告专业：通信工程班级：09312班姓名：某某某学号：09031069 指导教师：二0一二年六月十八日

目录 1设计目的 (1) 2 设计题目描述与要求 (1) 3 设计过程 (2) 4硬件总体方案及说明 (6) 5 软件总体方案及设计流程 (9) 6 调试与仿真 (13) 7 心得体会 (14) 8 指导老师意见 (15) 9 参考文献 (16) 附录一 (16) 附录二 (21)

基于51单片机的数字计算器的设计 1设计目的简易计算器的原理与设计是单片机课程设计课题中的一个。在完成理论学习和必要的实验后，我们掌握了单片机的基本原理以及编程和各种基本功能的应用，但对单片机的硬件实际应用和单片机完整程序设计还不清楚，实际动手能力不够，因此对该课程进行一次课程设计是有必要的。单片机课程设计既巩固了课本学到的理论，还学到了单片机硬件电路和程序设计，简易计算器课程设计通过自己动手用计算机电路设计软件，编写和调试，最后仿真，来加深对单片机的认识，充分发挥我们的个人创新和动手能力，并提高我们对单片机的兴趣，同时学习查阅资料、参考资料的方法。本设计是基于51系列的单片机进行的简易计算器系统设计，可以完成计算器的键盘输入，进行加、减、乘、除3位无符号数字的简单四则运算，并在LED 上相应的显示结果。设计过程在硬件与软件方面进行同步设计。硬件选择AT89C51单片机和74ls164，输入用4×4矩阵键盘。显示用5位7段共阴极LED静态显示。软件从分析计算器功能、流程图设计，再到程序的编写进行系统设计。选用编译效率最高的Keil软件进行编程，并用proteus仿真。 2 设计题目描述与要求基于AT89C51数字计算器设计的基本要求与基本思路：（1）扩展4*4键盘，其中10个数字，5个功能键，1个清零（2）使用五位数码管接口电路