【毕业设计】基于FPGA技术的数字存储示波器设计

有触发系统峰值检测时基电路等。

由于本文采用，使得数字存储示波器的设计比较灵活，容易升级。

可以根据自己的需要进行相关的改进，例如对外围电路做进步地扩展。

关键词单片机数字存储示波器常州信息职业技术学院电子与电气工程学院毕业设计论文常州信息职业技术学院电子与电气工程学院毕业设计论文第章前言示波器应用非常广泛，包括工业军事科研教育领域都有很大的应用。

本章主要对示波器的国内外发展现状和本文所做的研究工作做简要的介绍。

数字存储示波器的发展概况以前的数字示波器的屏幕更新速率慢，无实时采集能力。

九十年代之后，示波器技术得到了飞速发展。

比如公司推出的系列数字示波器克服这个更新速率慢的问题。

这样，输入信号变化，立即就可以看到显示的变化。

例如公司的型通道的数字示波器采用了获专利的数字实时取样技术，并增加了转换率触发和建立与保持触发功能。

更新速度也更快。

同时泰克公司宣布的数字荧光示波器，该系列示波器系列拥有的带宽，率先提供了突破性的技术。

在年下半年推出几种新型数字存储示波器，其中和两种带宽的示波器采用了安捷伦最新代专利技术，具有最深的存储器和最多的集成通道数以及业内领先的波形观察能力。

目前些国内厂商开始进军手持数字示波器这高端领域。

虽然，从市场需要来看，带宽的数字存储示波器产品在市场中占有很大的比例。

般的带宽可以满足很多人的需求。

面对这样的行业需求，所以国内示波器生产企业把产品性能设定在带宽采样率。

采用双通道数据采集，般是单色显示。

尽管我国国产示波器处于起步阶段。

但是我国手持数字存储示波器的生产企业在其产品的研发过程中，除了有自己的研发中心外，同时也与国内高校进行资源整合，例如电子科技大学就通过与企业合作进行示波器的研发。

通过与高校实验室的技术与科研的交流与合作，加强研发团队的科研水平，进步提高产品的竞争力。

本文所做的研究工作是位的处理器，高性能低功耗是其显著特点。

并被广泛应用于各种嵌入式领域。

比如在雷达信号处理，数字图像处理方面等等。

是复杂可编程逻辑器件，它具有速度快稳定性高设计灵活和价格低廉等许多优点。

和都是现在非常流行的，其性价比也是非常的高。

也是两款技术非常成熟的芯片。

本文所做的研究工作就是利用这两款芯片进行数字存储示波器的研究和设计。

本文进行了底层硬件平台的研究设计少量的软件驱动程序的设计和示波器的常用算法的研究工作。

例如，根据设计便携式数字存储示波器的实际需要，采用了单片机的设计方案研究了高频电路的设计方法，独设置时钟分频值设置触发值寄存器常州信息职业技术学院电子与电气工程学院毕业设计论文初始化的控制和的写指针返回数据处理的相关算法数据从采样进来后，要很好地恢复出原来的信号，需要经过的相关处理。

般需要完成信号的插值算法和的滤波。

插值算法理论上讲通过个滤波器就可以把信号从中恢复出来。

也就是即使什么都不做，只要采样频率达到定的采样率。

把个个采样进来的点显示到液晶显示器里面。

理论上也可以恢复出原始的波形。

但通常采样率的采样速率要是带宽的倍左右，要使得波形失真少，还需要采用内插技术。

内插的种类般分成直线型和正弦内插。

也就是说在重建波形的时候，可以在显示这些采样点的同时，然后采样点与采样点之间直接用直线给连接起来。

这种直接连接起来的方便在显示正弦波的时候失真度还是比较大的。

但是对于显示三角波来说这种内插方法还是比较好的。

对于正弦内插来说它适合于被测信号是曲线型的波形，这个时候使用正弦内插就比较好了。

使屏幕上将各个采集的采样点用幅度和频率均为可变的最佳正弦拟合曲线连接采用了内插的方法。

这里主要介绍下正弦内插的相关算法。

下面是正弦内插的函数表达式，以及相关波形函数表达式函数波形常州信息职业技术学院电子与电气工程学院毕业设计论文图正弦插值的函数波形正弦插值正弦插值程序是基于定理而推出的内插公式的实际运用，就是对个带限信号毛。

如果它的最高频率分量为，则只要满足如下条件，就可以用以为间隔采样获得的甩来恢复出在时域的任何值。

从频域来看，实际上起低通滤波器的作用。

滤波这里的滤波算法采用滤波算法。

它的数学表示如下所示的两大特点的有限长，只有零点，无极点，因而是稳定的在满足定条件下，做到具有严格的线性相位适用于高保真度的信号处理图像处理以及数据传输，语音或音频信号处理，数字示波器带宽已足够宽，垂直灵敏度相当高，显示出来的噪声往往很大，这难以避免严重时能将信号淹没。

为了解决这个问题实时采样示波器设有平滑功能等，滤波减小了信号的噪音。

个滤波程序如下将系数从程序存储器移动常州信息职业技术学院电子与电气工程学院毕业设计论文到数据存储器，叮将数据循环缓冲区清零数据缓冲区指针指向循环缓冲区大小装载输入数据，波形显示程序显示波形也就是在点阵式显示器的绘图。

如何去绘制波形呢。

首先必须确定液晶显示中波形的显示坐标轴。

然后就是让采集进来的数据如何在液晶屏幕中确定好位置。

也就是如何使得被测波形与液晶显示的波形数据要对应起来。

如果确定好了要显示数据的位置后，相对来说就比较简单了。

只要把相应的象素点置就可以了。

下面以为例介绍去确定动态波形的显示位置。

它的分辨率为也就是有列行，因为采用的是。

它是位的转换器。

这样它采样进来的数据的最大值为对应于电压，最小值为对应于电压，这样来应对应屏幕的最上行行，对应屏幕的最下行行，对应于横坐标轴行。

因此数据转换系数为，数据与显示行号的转换关系为正数行号坐标行待显示数据转换系数负数行号坐标行待显示数据转换系数列号只要根据输入的数据顺序由递增至。

然后根据情况再换行就可以了。

确定位置后，即可根据显示形式的不同赋予相应的显示值。

图形显示程序流程图如图所示。

常州信息职业技术学院电子与电气工程学院毕业设计论文图图形显示流程图置横坐标，初始化号取数判断正负计算行号，列号，页号写显示数据判断正负页面大于最大页号页号加以，写列号加列号大于结束负正开始常州信息职业技术学院电子与电气工程学院毕业设计论文第章结束语本文的目的是采用单片机来设计个重复带宽的数字示波器。

本设计中的被测信号经过前端电路把信号调整到输入电压的范围之内，经过转换变成数字信号，送到中进行相关处理，之后通过多缓冲串口送到单片机中，再由单片机把要显示的数据显示到中的这么个过程，去实现信号波形的检测。

本文已经完成了示波器硬件平台的搭建，对前端模拟电路的些部分做了下改进，触发电路部分抛弃了传统的模拟触发方式，采用了全数字化的触发方式。

同时由于本文采用，使得数字存储示波器的设计较为灵活，容易升级，可以根据用户的需要实现电路的升级。

在软件方面，由于示波器的软件量是非常庞大的。

所以要想在很短的时间来完成它也是不可能的。

本文只是完成了硬件平台的部分驱动程序。

阿时对示波器所要使用到的相关算法进行了相关的研究。

本课题是个庞大的系统，其实践性很强，涉及知识非常多，受限于时可和个人的知识水平，尚存在以下不足之处需要以后加强。

不足之处有系统整体性能还有待进步提高。

包括示波器的带宽存储深度，尤其是存储深度有待进步提高，同时的存储器容量也有待提高。

整个系统的更新速度有点慢，需要不断改进提高这个系统显示的更新速度。

常州信息职业技术学院电子与电气工程学院毕业设计论文答谢辞日月如梭，转眼间我的大学生活行将结束。

通过大学阶段的学习，使我的知识水平得到了个很大的提高，学习能力和分析处理事务的能力也得到了很大的锻炼。

大学阶段的生活是积极而非常有意义的。

这也是和我们的学校培养老师的指导和亲人朋友的支持分不开的。

首先衷心感谢培养教育我的导师们。

在学校学习期间，老师的谆谆教导和无微不至的关怀，给了我无穷的前进动力，鼓舞我更加积极地面对人生。

在此，谨夏老师致以最诚挚的感谢，敬祝他身体健康工作顺利，在课题的确定阶段，夏莹老师吴青萍老师等老师提出了很多宝贵意见，在此对他们表示感谢。

感谢我的舍友施江山，邵雷云等同学在学习和生活上给予的帮助。

感谢常州信息职业技术学院所有的同学，和他们起学习和生活我很荣幸。

感谢我的父母二十多年来对我的养育之恩和谆谆教诲，再次深深感谢所有关心我和爱护我的人，参考文献徐东东基于的数字示波器的研究南京南京信息工程大学张春生数字存储式示波器浙江浙江大学蒙宝玉数字存储示波器型号样机研究四川电子科技大学蒋薇数字存储示波表的软件设计四川电子科技大学李世文潘中良数字存储示波器中触发电路的设计与实现中国仪器仪表张宝东秦石乔王省书虚拟数字存储示波器中动态性能的研究仪器仪表学报毛端海戚堂有李忠义常用电子仪器维修北京机械工业出版社王辅春，刘明山从实例中学习北京机械工业出版社汪安民嵌入式系统开发典型案例北京人民邮电出版社张卫宁原理与应用教程北京科学出版社刘向东技术原理与应用北京中国电力出版社王金龙任国春等设计与实验教程北京机械出版社支长义程志平等原理及开发应用北京北京航空航天出版社毕业设计论文成绩评定表指导教师评分表总分为分序号考核项目满分评分工作态度与纪律调研论证外文翻译设计论文报告文字质量技术水平与实际能力基础理论专业知识与成果价值思想与方法创新合计指导教师综合评语指导教师签名年月日二答辩小组评分表总分为分序号考核项目满分评分技术水平与实际能力基础理论专业知识与成果价值设计思想与实验方法创新设计论文报告内容的讲述回答问题的正确性合计答辩小组评价意见建议等第答辩小组组长教师签名年月日三系答辩委员会审定表审定意见审定成绩等第系主任签字年月日学生毕业设计毕业论文系别电子与电气工程学院专业电子信息工程技术班级电子学生姓名傅浩学生学号设计论文题目基于技术的数字存储示波器设计指导教师傅浩设计地点起迄日期常州信息职业技术学院电子与电气工程学院毕业设计论文毕业设计论文任务书专业电子信息班级电子姓名傅浩课题名称基于技术的数字存储示波器设计二主要技术指标带宽垂直灵敏度水平灵敏度输入阻抗存储深度显示通道单通道等三工作内容和要求本设计的数据采集采用高速模数转换器，直接用准确定时控制的采样速率，实现整个频段的全速采样。

数据的存储采用双口存储采样量化后的波形数据，同样用控制的地址线。

整个系统采用单通道的方式，信号进来首先经过前端的调理电路把信号电压调整到的输入电压范围之内，这里调节电路主要是由信号衰减电路和信号放大电路所组成。

调节后的信号再送到变换电路里面完成信号的数字化。

然后把转