论文总字数：22769字

摘 要

近些年来，模拟示波器已经不能满足如今的测量要求，随着电子技术的飞速发展，单片机已经应用在各个领域。如今以单片机为主控芯片的数字式存储示波器成为当今电子测量仪器中较为常用的一种。本文设计了一个以STC89C51单片机为控制核心的数字存储示波器，输入端信号经过 信号调理电路满足系统的设计要求，再经过ADC0809模块实时采样实现对输入信号的提取，最后单片机将离散的信号送入AT24C02存储器进行数据的存储，单片机再将存储器内的数据读取出来在LCD12864模块进行波形显示。可以通过键盘操作来实现数字示波器的操作功能。

关键词：数字存储示波器；单片机；AD采集模块；存储器；液晶显示

Simple Digital Oscilloscope

Abstract

In recent years, the analog oscilloscope already not can meet the requirement of the measurement today, with the rapid development of electronic technology, single-chip microcomputer has been used in various fields. Now with the single chip processor as the main control chip of the digital storage oscilloscope become a more commonly used in today"s electronic measurement instruments. This paper designed a STC89C52 single-chip microcomputer as control core of the digital storage oscilloscope, the input signal through the signal conditioning circuit meets the design requirements of system, repass ADC0809 real-time sampling module for the extraction of input signal, the microcontroller will be discrete signal in AT24C02 memory for data storage, single-chip microcomputer and the data within the memory read out in the waveform display LCD12864 modules. Using personnel can through the keyboard to implement digital oscilloscope operating functions.

Key words: Digital Storage Oscilloscope; Single Chip Microcomputer; ADC Converter; LCD Display

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪 论 1

1.1 选题的背景意义 1

1.2 数字示波器的概述 1

1.3 简易数字示波器的国内外现状 3

1.4 设计的任务和要求 3

1.4.1 设计的基本要求 3

1.4.2 课题的具体工作内容 4

第二章 系统的方案设计 5

2.1 数字存储示波器的总体框图 5

2.2 系统的方案设计 5

2.2.1 微控制器模块 5

2.2.2 AD采集模块 5

2.2.3 信号存储模块 6

2.2.4 键盘模块 7

2.2.5 显示模块 7

2.2.6 电源管理模块 7

第三章 系统硬件电路设计 9

3.1 信号调理模块 9

3.2 最小系统设计 9

3.3 A/D转换模块 10

3.3.1 A/D芯片介绍 10

3.4 存储单元模块 13

3.5 键盘模块 13

3.6 液晶显示模块 14

3.7 电源模块 15

第四章 系统功能的软件设计 16

4.1 主程序设计及流程图 16

4.2 AD转换原理与流程图 16

4.3 峰峰值计算原理及流程图 17

4.4 键盘程序及流程图 18

4.5 存储程序及流程图 19

4.6 显示程序及流程图 19

第五章 系统仿真测试与实物调试 21

5.1 设计软件 21

5.1.1 51单片机开发软件 21

5.1.2 仿真软件 21

5.1.3 PCB设计软件 21

5.2 方波测试 22

5.3 三角波测试 23

5.4 正弦波测试 24

第六章 结束语 26

致 谢 27

参 考 文 献 28

附录一 程序 29

附录二 原理图 39

第一章 绪 论

1.1 选题的背景意义

示波器对于电子设计开发的研究人员来说是测量领域中最常见的仪器，早期的模拟示波器由CRT、电子枪、荧屏组成，通过荧屏上的电子来显示波形。由于电子技术的局限性，模拟示波器体积笨重、操作繁琐，无法通过AD采样，信号取样效率低、存在较大死区，屏幕刷新缓慢，给数据的准确性带来了一系列问题。当时存储模块还没有普及，大部分示波器都不能存储信号的数据，所以在使用过程中，对于测量精度很难保证。带宽作为示波器的一个重要指标，模拟示波器所能够实现的带宽为一个定值，无法进行调节，限制了示波器的应用范围。

自从上个世纪七十年代，电子技术的飞速发展，集成电路与编程的诞生促进了数字示波器的面世，应用在各种测量领域。早期的数字示波器主要能够通过软件编程与微处理器配合实现数据采集，A/D转换，可视化显示等功能。到了21世纪，数字示波器所用到的微处理器更为强大，编程语言更为复杂，可以实现对输入信号进行运算，能够实现对波形的简单分析，捕捉一些动态信号的细微变化，为测试人员提供实验分析。在拓展功能上，数字式存储示波器还可以控制处理器将显示的波形存储进自带的存储模块里，方便在测量后对波形进行二次分析。在人机交互功能上，新型的数字式存储示波器为用户提供多种菜单，多种分析功能，通过一些交互按键来操控界面上的波形进行相应变化来实现分析。在带宽参数上，数字式存储示波器通常有模拟带宽与数字带宽，市面上比较常见的数字式示波器的带宽通常为300MHZ。价格对于个人来说的话通常比较高，而且在功能上很多都用不到。所以本次毕业设计在实现准确示波的前提下，以简易设计为目的设计一款性价比较高的简易数字存储示波器。

1.2 数字示波器的概述

数字存储示波器简称DSO,英文全名：Digital Storage Oscilloscope。从20世纪70年代开始，数字示波器开始了它慢慢发展之路。数字存储示波器的原理如图1.1所示，它的基本工作流程就是先对测试信号进行采集，然后进过AD转换做模数转换让器件能够识别出输入信号，接下来就在示波器的存储器中进行存储，接着对测量信号进行显示以及测量。

图1.1 数字存储示波器原理图

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