用单片机PIC18F2550设计示波器

简易数字存储示波器设计摘要本次设计基于数字示波器原理，以高速转换器件、CPLD和单片机为核心，结合直接存储器存取(DMA)技术，设计制作完成了简易数字存储示波器。

此数字示波器具有实时单、双踪显示和存储、连续回放显示功能。

整个设计实现了数字存储示波器的所有功能指标。

关键字：数字存储示波器，高速A/D、D/A转换器一、方案设计和论证数字存储示波器可以方便地对模拟信号进行采集和存储，并能利用微处理器对存储的数据作进一步处理，具有单踪、双踪实时显示和存储显示两种模式。

高速数据采集、存储、回放及触发电平调节是本设计的难点和重点。

下面就对这几个重要环节做论证和比较：1.数据采集方案一：采用中高速A/D转换器，由单片机控制对模拟信号进行采集。

限于单片机的工作频率，仅可采集低于5KHz的信号；对于更高频率的信号，虽然经处理后也能采集，但过程比较复杂。

本设计不采用此方案。

方案二：用CPLD控制高速A/D转换器采集模拟信号。

CPLD的工作时钟频率可达几十兆赫兹，完全可以控制高速A/D转换器对的高频信号进行实时采样。

只要A/D转换器的速度跟得上，可以实现对上兆的信号的采样。

本设计采用此方案。

2.数据存储方案一：采用双口RAM存储采样量化后的波形数据。

虽然控制和存储都很方便，但是本地根本买不到，所以本设计不采用此方案。

方案二：采用普通RAM存储采样量化后的波形数据。

虽然软硬件都比采用双口RAM 复杂，但是双口RAM不是哪里都能买到的，这也不失为一种替代的好方法。

本设计就采用此方案。

3.双踪显示方案一：用两片A/D转换器、两片存储器和两片D/A转换器，分别对两路模拟信号进行采样、存储和回放。

双踪显示时，只需要轮流切换两路输出信号，就可以实现双踪显示。

但是此方案①成本很高；②要做两路控制，软硬件相对更加复杂，本设计不采用此方案。

方案二：用一片A/D转换器、一片存储器和一片D/A转换器，以高速率切换模拟开关实现对两路模拟信号的采集。

方程段 11 部分 1方程段 11 部分 1华北理工大学轻工学院Qing Gong College North China University of Science and Technology毕业设计说明书设计题目：基于单片机的简易数字示波器的设计学生姓名：学号：专业班级：测控技术与仪器学部：信息科学部指导教师：2015年5月30日摘要数字存储示波器是依据数字集成电路技术的发展而出现的智能化示波器，现在已经成为电子测量领域的基础测量仪器。

数字存储示波器的技术基础是数据采集，该技术已经广泛应用于数据采集产品中，对相关仪器的研发与创新具有深远意义。

随着技术与元器件的发展与创新，数字存储示波器正在向宽带化、模块化、多功能和网络化的方向发展。

数字存储示波器可以实现高带宽和强大的分析能力。

高端的数字存储示波器实时带宽已经可以达到20GHz，可以广泛的应用各种千兆以太网、光通讯等测试领域。

而中低端的数字存储示波器已经可以广泛应用于各个领域的通用测试，也可以广泛应用于高校及职业院校的教案。

但是现在国内外数字存储示波器在几千到几十万不等，普遍价格偏高，不适用于简单用途的使用与测量。

所以这里介绍了数字存储示波器的原理与基本概念并设计了一个简易的基于单片机的数字存储示波器，简化制作成成本，并能实现其基本功能与主要技术指标。

关键词数据采集、单片机AbstractDigital storage oscilloscope is based on the development of Digital IC technology and intelligent oscilloscope, now electronic measurement field of basic measurement instrument. The technology of digital storage oscilloscope is the data acquisition, which has been widely used in data acquisition products, and it has far-reaching significance for the development and innovationof the related instruments..With the development and innovation of technology and components, digital storage oscilloscope is developing to broadband, modular, multi-function and network.. Digital storage oscilloscope can achieve high bandwidth and strong analytical skills. High end digital storage oscilloscope real-time bandwidth has been reached 20GHz, can be widely used in various Gigabit Ethernet, optical communications and other test areas. And the low-end digital storage oscilloscope has been widely used in various fields of universal testing, can also be widely used in Colleges and universities and vocational colleges teaching.But now the digital storage oscilloscope at home and abroad, ranging from thousands to hundreds of thousands, the general price is high, not for simple purposes and measurement. So here the basic concepts and principles of digital storage oscilloscope and design a simple digital storage oscilloscope based on MCU, simplify the production cost and realize the basic functionsand main technical indicators.Keywords: data acquisition microcontroller目录摘要 (I)Abstract (II)第1章绪论 (1)1.1 选题的背景意义和研究现状 (1)1.1.1 选题的背景意义 (1)1.1.2 国内外研究现状 (1)1.2 设计的任务和要求 (2)1.2.1设计的主要任务 (2)1.2.2 设计的基本要求 (2)第2章数字存储示波器的基本原理 (3)2.1数字示波器的基本原理 (3)2.1.1 数字存储示波器的组成原理 (3)2.2数字存储示波器的工作方式 (3)2.2.1数字存储示波器的功能 (3)2.2.2触发工作方式 (4)2.2.3测量和计算工作方式 (4)2.2.4面板按键操作方式 (4)2.2.5数字存储示波器的显示方式 (4)2.3数字存储示波器的特点 (6)2.4数字存储示波器的主要技术指标 (6)2.4.1最高取样速率 (6)2.4.2存储带宽 (7)2.3.3分辨率 (7)2.4.4存储容量 (7)2.4.5读出速度 (7)2.5数字信号的采集与存储 (7)第3章系统硬件电路的设计 (9)3.1 STC15W4K60S4系列单片机 (9)3.2 LCD12864 (9)3.3硬件系统设计 (11)第4章系统功能的软件设计 (13)4.1单片机软件开发系统 (13)4.2主程序设计及流程图 (13)4.2.1 数字存储示波器系统流程图 (13)第5章结论和展望 (15)5.1结论 (15)5.2展望 (15)致谢 (16)参考文献 (17)附录一 (18)第1章绪论1.1 选题的背景意义和研究现状1.1.1 选题的背景意义据IEEE的文献记载1972年英国Nicolet公司发明了世界第一台数字存储示波器，到1996年惠普科技发明了世界第一台混合信号示波器。

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。

摘要示波器是设计制造和维修电子设备必不可少的一种硬件设施，在多个领域都有广泛的应用。

近年来微型集成电路和计算机信息都有着稳固的发展和提升，也就使得示波器也有了一定技术层次上的提高，逐渐开始被应用到了很多领域。

本次的设计方案主要是制作一个简易的数字示波器，主要研究的方向是硬件设施的选用以及有效构成，配合的软件程序的编写这两大部分。

硬件设施主要选用的是A/D转换设备，运行时间短，设备准确程度高，选用的是单片机at89c52和At89c51，有效的提高设备的运行速率，在同等状态的工作时间下，能够高质量高速度的完成作业。

数据最终的呈现效果选用液晶设备，能够有效地展现呈现效果，并且简单易识别，数据频率的显示设备也非常便捷。

有效的实现了数据的采集和读取，提高准确程度。

AbstractOscilloscope is an indispensable hardware facility for the design, manufacture and maintenance of electronic equipment, which is widely used in many fields. In recent years, micro-integrated circuits and computer information have developed and improved steadily, which makes the oscilloscope have also improved at a certain technical level, and gradually began to be applied to many fields.The design of this project is mainly to make a simple digital oscilloscope, the main research direction is the choice of hardware facilities and effective composition, with the compilation of software program these two parts. Hardware facilities mainly choose A/D conversion equipment, which has short running time and high accuracy. The micro-integrated circuits connected with AT89c52 and AT89c51 are selected to effectively improve the operation speed of the equipment. Under the same working time, it can complete the operation with high quality and high speed. The final display effect of data is LCD device, which can effectively show the presentation effect, and is easy to identify, and the display device of data frequency is also very convenient. Effective realization of data acquisition and reading, improve accuracy.Key Words: SCM ; Real-time sampling; Waveform; Frequency关键词：单片机；实时采样；波形；频率目录前言 (6)1.1选题的背景意义和研究现状 (6)1.1.1选题的背景和意义 (6)1.1.2国内外研究现状 (6)1.2 本设计所要实现的目标 (6)1.3 设计内容 (7)1.4 本章小结 (7)第二章单片机简易数字示波器的系统设计 (8)2.1简易数字示波器的基本原理 (8)2.1.1 简易数字示波器的组成 (8)2.2简易数字示波器的运作方式 (8)2.2.1简易数字示波器的功能 (8)2.2.2简易数字示波器驱动方式 (8)2.3简易数字示波器的特点 (9)2.4本章小结 (9)第三章单片机简易数字示波器硬件设计与实现 (7)3.1 频率测量及显示电路的硬件设计 (7)3.1.1 测频电路总体构成 (7)3.1.2 信号调理电路设计 (7)3.1.3 数码管显示模块 (9)3.1.4 数码管显示驱动模块 (9)3.2 幅度测量及显示模块的硬件设计 (10)3.2.1 显示电路总体结构 (15)3.2.2 单片机外围电路设计 (16)3.2.3 信号波形采集模块 (17)3.2.4 显示模块 (17)3.2.5 电源设计 (18)3.3 本章小结 (10)第四章系统软件设计 (39)4.1 测频系统软件设计 (39)4.2 显示系统软件设计 (40)4.3 信号采集系统软件设计 (41)4.4 本章小结 (41)第五章调试及仿真 (42)结论 (43)致谢 (44)参考文献 (45)附录 (46)1 前言1.1选题的背景意义和研究现状1.1.1选题的背景和意义世界上第一台示波器是阴极射线管示波器，他诞生于1897年，至今还被许多德国人称为布朗管。

基于单片机的数字存储式示波器设计与实现摘要本文介绍了基于单片机的数字存储式示波器的设计与实现。

数字存储式示波器是一种用于观察电信号波形的测量仪器，具有易于操作、灵敏度高以及方便存储和分析数据等特点。

文章首先介绍了数字存储式示波器的工作原理和基本组成部分，然后详细描述了单片机的选择和其在示波器中的应用。

接着，给出了数字存储式示波器的电路设计和PCB布局设计，并介绍了常见的示波器控制算法的实现方法。

最后，通过实际测试和验证，验证了数字存储式示波器的性能和准确度。

引言数字存储式示波器是一种用于测量和观察电信号波形的仪器，它通过将模拟信号转换为数字信号，并存储在存储器中进行处理和显示。

相比于模拟示波器，数字存储式示波器具有许多优势，如灵敏度高、易于操作以及能够方便存储和分析数据等。

本文将介绍基于单片机的数字存储式示波器的设计与实现。

首先，我们将详细介绍数字存储式示波器的工作原理和基本组成部分。

接着，我们将选择适合示波器设计的单片机并介绍其在示波器中的应用。

然后，我们将给出数字存储式示波器的电路设计和PCB布局设计，并介绍常见的示波器控制算法的实现方法。

最后，我们将通过实际测试和验证，验证数字存储式示波器的性能和准确度。

数字存储式示波器的工作原理和基本组成部分数字存储式示波器主要由以下几部分组成：模拟前端、A/D转换、存储器、信号处理和显示等。

•模拟前端：模拟前端用于对输入的模拟信号进行条件处理和放大，保证信号能够适合于A/D转换。

•A/D转换：A/D转换将模拟信号转换为数字信号，该数字信号将被存储在存储器中进行后续的处理和显示。

•存储器：存储器用于存储A/D转换后的数字信号，存储的容量决定了可存储的波形数据长度。

•信号处理：信号处理主要包括波形处理、触发处理和数据分析等。

波形处理用于对存储的数字信号进行加权平均和去噪处理，以提高显示效果；触发处理用于选择合适的触发条件，确保波形的稳定显示；数据分析用于对存储的波形数据进行进一步的分析和处理。

单片机实例分享，自制数字示波器示波器是最常用的电子测量仪器之一，它能把肉眼看不见的电信号变换成看得见的图像。

为了携带方便，我曾经做过一台简易数字示波器(见图22.2)，材料成本只有150元左右，这台数字示波器的设计思想是：简单实用，价格低廉，容易制作。

主要性能指标：最高采样率：20MSa/s模拟带宽：4MHz输入阻抗：1MΩ垂直灵敏度：0.01V/div～5V/div(按1-2-5方式递进，共9挡) 水平扫描速度：1.5µs/div～6ms/div(按1-2-5方式递进，共12挡)垂直分辨率：8位显示屏：2.4 英寸TFT320×240(驱动控制芯片：ILI9325)测量时能同时显示信号的频率、电压峰峰值，具有信号保持(HOLD)功能。

图22.2 自制的简易数字示波器电路工作原理图22.3 数字示波器结构框图我们知道，模拟示波器是用阴极射线示波管(CRT)显示被测信号波形的，而数字示波器是采用LCM(LCD显示模块，含LCD及显示驱动控制芯片)显示被测信号波形。

因为LCM的每一个显示像素都对应一个地址，地址要用数据表示，每一个像素的颜色也是用数据表示的。

因此电路向LCM发送的是数据编码信号，这就决定了它和模拟示波器的电路结构不一样。

本文介绍的数字示波器的结构框图如图22.3所示。

它由垂直输入电路、A/D转换电路、数字信号处理与控制电路、液晶屏显示电路、电源电路等部分组成。

图22.4 数字示波器电路原理图输入的电压信号经垂直输入电路放大，以提高示波器的灵敏度和动态范围。

对输出的信号取样后由A/D 转换器实现数字化，模拟信号变成了数字形式存入存储器，微处理器对存储器中的数据根据需要进行处理，最终在显示屏上显示测量波形和相关的参数，这就是数字存储示波器的工作过程。

数字示波器的电路原理图如图22.4所示，下面分别对各单元电路进行介绍。

表22.1 垂直灵敏度和K1～K5的对应关系1. 垂直输入电路垂直输入电路由双运算放大器LM6172和衰减电路等部分组成。

基于单片机的简易示波器设计一、系统结构和工作原理1.1 系统结构该系统设计方案是以AVR单片机为核心，再加上前端信号调理电路、键盘控制、LCD 显示构成的简易示波器，其系统结构框图如图l所示。

1.2 工作原理系统的主控芯片是AVR系列单片机ATmega16，单片机内部自带一个10 bits精度的逐次逼近型模数转换器，内建采样/保持电路。

ADC的时钟是可编程的，触发源选择为定时器/计数器0溢出；ATmega16的定时器的时钟源也是可编程的，这样就可以通过控制定时器/计数器0溢出中断频率来控制ADC的采样频率。

二、硬件设计2.1 信号调理电路信号调理电路要完成的功能是：程控放大，叠加直流分量。

程控放大的作用是：当输入信号的幅度很小的时候就需要对输入信号进行放大，使得被测信号可以在LCD上尽可能清楚的显示出来。

叠加直流分量的作用是：ATmega16自带的A/D是单电源的，没办法输入负压而待测信号又往往有负压。

这时候就需要一个可以把负压抬高到0电平以上的电路，如图2。

R1、R2分别由一个模拟开关CD4051来连接不同的电阻实现程控放大功能；可调电阻R9用来设置信号调理电路加入的直流分量的大小；放大后的信号和直流分量最后由U3模拟加法器叠加后输出。

三、软件设计系统软件设计主要分为主程序模块、触发模块、显示模块和A/D转换采样及频率控制模块。

图2 信号调理电路 3.1 主程序模块系统在一次采样未完成之前，只查询键盘。

按下按键进行相应操作，如无键按下则继续查询键盘，直到采样完成为止。

采样完成后触发数据，只从数据里取出符合显示要求的数据并将波形显示在LCD 上，进入下一次采样，如此循环。

图3为系统主程序工作流程。

图3 简易示波器系统程序流程图3.2 触发模块采用硬件触发功能会增大系统硬件电路的复杂度，因此采用软件实现方式。

一个周期的正弦波同一电压值对应两个不同的波形位置(除去最大值与最小值)。

先找一个比触发电平小的电压，在此基础上再找与触发电平相同或更大的电压就可以判断出大于或等于触发电平的Y NYN开 始系统初始化开机动画键盘扫描及功能采样完毕？数字触发清波形显示区数据运算及显 示波形循环幅度等于 最大值？程控放大器放大倍数下降一级数据就是上升沿的触发点。

单片机简易示波器论文摘要：本文详细介绍了基于单片机的简易示波器的设计与实现。

通过对单片机的编程和外围电路的搭建，实现了对输入信号的采集、处理和显示。

文中阐述了系统的工作原理、硬件设计、软件算法以及实际测试结果，该简易示波器具有成本低、易于实现和便于携带等优点，适用于一些简单的电子测量场合。

一、引言示波器是电子测量领域中常用的仪器之一，它能够直观地显示电信号的波形、幅度、频率等参数，对于电子电路的设计、调试和故障诊断具有重要的作用。

然而，传统的示波器价格昂贵，体积较大，不便于携带和使用。

因此，设计一款基于单片机的简易示波器具有一定的实用价值。

二、系统工作原理本简易示波器的工作原理是通过单片机的 ADC（模数转换器）对输入的模拟信号进行采样，将其转换为数字信号，然后通过软件算法对数字信号进行处理和分析，最后将处理结果显示在液晶显示屏上。

三、硬件设计（一）单片机选择选用了常见的 STM32 系列单片机，其具有丰富的资源和较高的性能，能够满足系统的需求。

（二）ADC 模块单片机内部集成了 ADC 模块，用于对输入信号进行采样。

为了提高采样精度，采用了 12 位的 ADC 分辨率。

（三）输入调理电路由于输入信号的幅度可能较大，需要通过输入调理电路将其衰减到ADC 的输入范围之内。

输入调理电路由电阻分压网络组成。

（四）液晶显示屏选用了一块分辨率适中的液晶显示屏，用于显示示波器的波形和相关参数。

（五）电源模块采用了稳定的电源芯片为系统提供所需的电源。

四、软件算法（一）采样算法采用了定时中断的方式进行采样，通过设置合适的采样频率，保证能够准确地采集到输入信号的特征。

（二）数据处理算法对采集到的数据进行数字滤波、幅度计算和频率测量等处理。

数字滤波采用了中值滤波算法，有效地去除了噪声干扰。

（三）显示算法将处理后的数据转换为液晶显示屏的显示格式，实现波形的实时显示。

五、系统调试与测试（一）硬件调试首先对硬件电路进行了检查，确保各个模块的连接正确无误。

基于单片机的简易示波器设计报告
一、设计内容
DA 转化模块0809是8位8通道逐次逼近式A/D 转换器，CMOS 工艺，可实现8路模拟信号的分时采集，片内有8路模拟选通开关，以及相应的通道地址锁存用译码电路，其转换时间为100us 左右。

OCM12864 液晶显示模块是128×64 点阵型液晶显示模块，可显示各种字符及图形，可与CPU 直接接口，具有8 位标准数据总线、6 条控制线及电源线，采用KS0108 控制IC 。

二、设计框图
三、硬件设计
硬件电路图如下，其中外围接口电路除0809和12864外都在CPLD 内部。

采集0809转换的
数据 数据的简单处理和显示模式选择 数据显示
四、软件设计
软件设计采用KEIL编译器，用C语言编写，较汇编语言，C51可读性好，便于模块化。

基于单片机的数字存储式示波器设计与实现引言示波器是电子工程师在电路设计和故障排除过程中必不可少的工具之一。

传统的示波器通常是使用模拟技术实现的，但随着数字技术的发展，数字存储式示波器逐渐取代了模拟示波器的地位。

本文将介绍一种基于单片机的数字存储式示波器的设计与实现方法。

设计方案硬件设计基于单片机的数字存储式示波器的硬件设计包括信号采集模块、数字化模块和存储模块。

信号采集模块信号采集模块用于将待测信号转化为电压信号，并进行放大和滤波处理。

常用的信号采集电路包括电阻分压、电容耦合和电流放大器等。

在设计中，我们需要根据待测信号的频率范围和幅值范围选择合适的信号采集电路。

数字化模块数字化模块将采集到的模拟信号转化为数字信号，通常使用模数转换器（ADC）实现。

ADC可以将连续的模拟信号转换为离散的数字信号，其分辨率决定了示波器的精度。

我们可以根据需要选择适当的ADC芯片，常见的有12位和16位的ADC。

存储模块存储模块用于存储数字化后的信号数据，以供后续处理和显示。

常见的存储介质有RAM和Flash，我们可以根据需要选择合适容量的存储芯片。

此外，还需要设计合适的存储控制电路，以实现对存储数据的读写操作。

软件设计基于单片机的数字存储式示波器的软件设计主要包括信号采集、数据存储和显示。

信号采集在信号采集阶段，首先需要对采样率进行设置。

采样率决定了示波器能够精确地表示待测信号的频率。

我们可以通过设置ADC的采样速率来实现对采样率的控制。

然后，需要给ADC提供时钟信号，并设置采样模式。

常见的采样模式有单次采样和连续采样两种。

在单次采样模式下，示波器只进行一次采样并存储数据；而在连续采样模式下，示波器会不间断地进行采样，直到停止命令被发送。

数据存储在数据存储阶段，需要将采样到的数据存储到存储芯片中。

存储数据的方式有多种，可以选择将数据逐个存储到存储芯片的不同地址上，也可以选择使用循环缓冲区方式。

显示在显示阶段，可以选择使用LCD显示屏或者串口传输方式将存储的数据显示出来。

基于PIC单片机的简易数字示波器设计摘要：提出了利用PIC 单片机作为控制核心的简易数字示波器的设计方案。

介绍了系统总体设计的体系结构，以及硬件和软件的具体实现。

输入信号经过预处理租AD 转换后，传输到单片机，利用键盘做功能设置，在LCD 上把波形显示出来，实现信号的实时采样、数据处理以及显示控制等简易数字示波器功能。

此系统方案规模小、性能稳定、实现方便、价格低廉，具有一定的实用价值。

关键词：PIC；单片机；数字示波器；AD 转换；采样0 引言数字示波器是工业控制、电子测量、信号处理及仪器仪表等行业最常用的测量仪器之一。

它将捕捉到的模拟信号通过AD 转换后，存储到示波器中，对信号作一步的处理，可以获得被测信号的多种信号参数，如频率、幅值、前后沿时间、平均值等，有利于对产品作进一步的分析设计。

1 总体设计表征示波器的一些关键技术指标有：采样率、存储容量、触发类型、带宽、分辨率等。

采样率定义了每秒从连续信号中提取并组成离散信号的采样个数，采样率的倒数是采样周期，它表示采样之间的时间间隔。

采样率可分为实时采样率和等效采样率，实时采样率指单次采样所能达到的最大采样率，等效采样率指用多次采样得到的信号共同完成信号的重建。

存储容量指获取波形的取样点的数目，用直接存放AD 转换后数据的获取存储器的存储单元数来表示记录时间、取样速率以及存储深度三者之间的关系。

示波器的存储容量越大，采样数据的能力越强，更善于捕获像毛刺这类通常偶尔发生的信号。

触发常见的类型有上升沿触发和下降沿触发，即通过指定的极性和电压电平识别波形的触发，设定一个适当的触发电平以后，触发电路开始捕捉触发脉冲，完成数据采集。

显示出来的波形是以信号的某个上升沿或某个下降沿为触发参考点的。

作用是保证每次采集的数据，都是从输入信号上的一个精确确定的点作为参考点来显示，有利于显示波形重。

基于单片机的数字示波器设计摘要示波器是电子测量中一种最常用的仪器，被广泛应用于各个领域。

随着微电子技术和计算机技术的飞速发展，示波器也从模拟示波器向数字示波器发展。

同模拟示波器相比，数字示波器具有很多优点，并开始逐步取代模拟示波器，成为市场上的主流。

基于单片机的数字示波器充分发挥了单片机的性能优势，它与传统的模拟示波器相比有许多优点，它易操作、体积小、精度高、可永久存储波形数据、反复重现波形数据等。

它特别适合一些电子DIY群体，故其使用面更加广。

本文提出了一种简易数字示波器的设计方案，以AT89C52单片机作为控制核心，通过高速A/D器件ADC0809采集信号，实现信号的存储与测量。

测试结果证明本设计提出的数字示波器可以实现波形的采集、存储、波形参数的测量，稳定性高，具有较高的实用价值。

关键词：单片机；AT89C52；ADC0809；数字示波器Design Of Digital Oscilloscope Based OnSingle-chip microcontrollerAbstractOscilloscope is an electronic measurement instrument.It is widely applied in various fields.With the rapid development of microelectronics and computer technology, oscilloscope has been changed from analogue oscilloscope to digital oscilloscope. Compared with analogue oscilloscope,digital oscilloscope has many advantages, and gradually replaces analogue oscilloscope, which becomes the mainstream in the market.The digital oscilloscope based on SCM has made most use of pared with analogue oscilloscope,many advantages can be listed,such as, easy to operate,small size,high accuracy, permanently store and repeatedly reproduce waveform data,etc.It is particularly suitable for DIY groups.Therefore,it is more widely used.This paper proposes a design of simple digital oscilloscope , of which AT89C52 microcontroller works as the control core, collecting signal by high-speed A/D device ADC0809 and reaching the signal storage and measurement. Test results show the digital oscilloscope proposed by this design can realize the acquisition and storage of waveform,and measure waveform parameter.At the same time,the digital oscilloscope owns advantages of high stability and practical value.Key words: Single-chip microcontroller;AT89C52;ADC0809;Digital Oscilloscope目录第一章绪论 (1)1.1 课题背景与实际意义 (1)1.2 国内外研究现状 (1)1.3 设计目标和设计内容 (2)第二章硬件电路设计 (3)2.1 总体研究思路 (3)2.2 AT89C52单片机简介 (3)2.3 数字示波器原理 (7)2.4 A/D转换及ADC0809的基本介绍 (8)2.4.1 A/D转换 (8)2.4.2 模/数转换器ADC0809 (8)2.5 系统各模块设计方案 (11)2.6 硬件电路设计 (13)2.6.1 电源模块 (13)2.6.2 串口通讯模块 (13)2.6.3 数据采集模块 (14)2.6.4 存储模块及液晶显示模块 (14)第三章软件设计 (17)3.1 设计思路 (17)3.2 主程序设计 (17)3.3 A/D转换子程序 (18)3.4 LCD液晶显示子程序 (19)3.5 EEPROM读写子程序 (20)3.6 按键处理子程序 (21)3.7 串口通讯子程序 (22)3.8 测试结果 (22)第四章结语 (25)致谢 (26)参考文献 (27)附录A (28)附录B (29)第一章绪论1.1 课题背景与实际意义近年来，随着电子技术与计算机技术的发展，对数据检测仪表的数据采集速度、精度及其智能化提出了更高的要求。

成本仅百元的USB接口虚拟示波器文／孙红生凌海笔者在本刊2007年第5期介绍了一种连接在计算机并口上的简易虚拟示波器，文章发表后，很多热心读者反映最好是开发一种使用USB接口的虚拟示波器，这样更符合潮流，而且具有不用担心热插拨可能给计算机带来的损害，无需额外提供电源的优点。

为此笔者经多方面查找资料，决定采用MICROCHIP公司的USB单片机PIC18F2550制作一个USB接口的虚拟示波器，PIC18F2550是一款采用纳瓦技术的28引脚高性能增强型闪存USB单片机，拥有32KB 闪存，2KBRAM，256字节EEPROM，3个外部中断，4个定时器模块(Timer0到Timer3)，2个捕捉／比较／PWM(CCP)模块，其USB接口兼容USBV2．0，支持低速(1．5Mbit／s)和全速(12Mbit／s)数据传输，支持控制、中断、等时和批量数据传输模式，特别是内置有10路10位模数转换器，非常适合做简易虚拟示波器。

PIC18F2550的数据手册可到www．microchip．com．cn下载。

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。

当前市面上的USB接口虚拟示波器最便宜的也要1200元以上，而本示波器的成本基本可以控制在100元左右，其中不包括示波器探棒，特别适合于学校教学实验以及无线电爱好者日常制作的需求，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。

性能指标这里介绍的示波器采样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：323．53kHz、100kHz、50kHz、20kHz、10kHz、5kHz、2kHz、1 kHz 8挡可调，本机测量的信号频率应在70kHz以下。

最高输入电压分两挡：±2．5V，±12．5V，如果接入10：1示波器探棒，最大输入电压可达±125V。

引言概述：单片机简易示波器是一种基于单片机技术的电子测量仪器，它能够将电压信号转换为对应的波形图像，并通过显示设备展示出来。

单片机简易示波器具备体积小、成本低、可编程等特点，使其成为电子爱好者和工程师们常用的工具。

本文将从硬件设计、信号采样、数据处理、显示设备及功能扩展等五个大点展开阐述，以期全面介绍单片机简易示波器的原理和应用。

正文内容：1.硬件设计1.1选择合适的单片机芯片：针对示波器的实时性要求和数据处理能力，选择适用的单片机芯片。

常用的单片机芯片有8051系列、ARMCortexM系列和PIC系列等。

1.2ADC模块的设计：ADC模块是示波器的关键组成部分，它负责将电压信号转换为数字信号。

在硬件设计中需要考虑ADC模块的分辨率、采样速率和输入电压范围等指标。

1.3高速缓冲存储器（FIFO）的设计：为了实现高速的数据采集和处理，使用高速缓冲存储器对采样数据进行临时存储，以减轻单片机的负担。

1.4触发电路的设计：触发电路是示波器实现稳定触发的关键。

在硬件设计中需要考虑触发源的选择、触发电平和触发模式等。

1.5电源设计：在硬件设计中需要合理设计电源电路，保证示波器的稳定工作。

2.信号采样2.1采样定理的应用：根据采样定理，确保采样频率大于信号最高频率的两倍，以避免出现混叠现象。

2.2采样信号的输入：将待测信号通过滤波器进行预处理，除去杂散干扰。

2.3采样速率的选择：根据待测信号的频率范围和波形变化情况，选择适当的采样速率。

2.4采样精度的影响因素：了解采样精度受到噪声、量化误差和信号幅度等因素的影响，合理选择合适的采样精度。

2.5采样数据存储：采样数据可以以数组的形式存储于单片机的存储空间，方便后续处理。

3.数据处理3.1数字滤波器的设计：通过数字滤波器对采样数据进行滤波处理，去除高频噪声，保留有效信号。

3.2波形数据的压缩与解压：为了减小存储空间的占用，可以采用波形数据的压缩算法进行数据处理。

第一章文献综述1.1测量仪器的发展现状随着微电子学和计算机技术的发展，测控仪器行业也同样经历着一场翻天覆地的变革。

现代测试系统越来越复杂，需要测试的数据量也越来越大，对测试的速度、精度、实时性、数据可信度、完整性以及测试系统的可靠性、智能化、开放性等要求也越来越高。

一方面，传统的测控仪器越来越满足不了测控技术的发展需求，其主要表现在:现代测控技术要求仪器不仅仅能单独测量数据，更希望仪器之间能够互相通信，实现信息共享，从而完成对被测系统的综合分析、评估、得出准确判断。

传统仪器缺乏相应的计算机接口，因而配合数据采集与数据处理就十分困难;在传统测量控制方式中，对每一个测量控制点必须配备一套相应的组合仪表，即采用组合仪表实物，每个单兀自成一体，连接线路复杂，故障较多。

对十复杂的被测系统，为了正确使用各个厂家的不同测试设备，用户需要的知识很多，仪器使用频率和利用率低，而且硬件存在冗余。

采用智能测量方式，虽然它所采用的智能化仪表是应用集成电路设计的，能减小体积及接线，并能降低故障率，但仍不能完全摆脱一对一的控制方式。

另一方面，计算机技术的进步为新型测控仪器的产生提供了技术基础，主要表现在:微处理器(MCU)和数字信号处理(DSP)技术大大改变了传统电子行业的设计思想和观念，原来许多由硬件完成的功能可以依靠软件来实现;面向对象技术和可视化程序设计语言为开发使用更方便、功能更强的应用软件提供了方便。

网络技术的发展为数据的存储和远距离传输提供了条件，使得远程采集信息和移动操作成为现实。

鉴十以上两个方面的原因，基十计算机的测试仪器逐渐成为现实。

随着电子技术、计算机技术、软件技术、网络技术的高度发展及其在仪器技术和测量技术上的应用，仪表结构己经冲破传统仪器的概念，在功能和作用上已经发生了质的变化，产生了许多新的测试仪器、测试理论、测试方法、测试领域。

在这种背景下，“虚拟仪器”就应运Ifu生了。

虚拟仪器的核心思想是利用计算机的强大资源使本来需要硬件实现的技术软件化，以便最大程度地降低系统的成本，增强系统的灵活性。