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摘 要

本文介绍了数字存储示波器的基本概念及原理，描述设计了一个基于单片机的简易数字存储示波器的硬件和软件的实现过程，并通过调试实现了其功能和主要技术指标。其硬件部分主要由单片机系统、输入调理电路、ADC转换器、存储器、按键和液晶显示组成。实现过程是以AT89S52 单片机为控制中心、62256为存储器，通过模数转换器，实时采样实现对输入信号的提取，并进行数字化的存储，显示及相应的按键功能。

关键词：数字存储示波器，单片机，ADC转换器，存储器

Abstract: This paper introduces the basic concepts and principles of digital storage oscilloscope, describe the design process to achieve a simple digital storage oscilloscope microcomputer hardware and software based on a, and realizes its function and main technical indicators through debugging. The hardware is composed of MCU system, the input signal conditioning circuit, ADC converter, memory, buttons and LCD display. The realization process is based on AT89S52 microcontroller as the control center, 62256 memory, through the ADC, real-time sampling to achieve the extraction of the input signal, and digital storage, display and the corresponding key function.

Keywords: Digital storage oscilloscope, MCU, ADC converter, Memory

目 录

1 前言 4

1.1 数字存储示波器的现状 4

2 数字存储示波器 4

2.1 数字存储示波器的基本原理 4

2.2 系统的方案设计 5

3 系统硬件电路的设计 6

3.1 单片机及其外围电路 6

3.2 信号输入电路单元 7

3.3 A/D转换电路 12

3.4 存储单元电路 16

3.5 按键控制电路 17

3.6 液晶显示接口电路 19

4 软件设计 20

5 测试与结果 23

结 论 25

参 考 文 献 26

致 谢 27

附 录 28

1 前言

1.1 数字存储示波器的现状

自从20世纪70年代世界上第一台数字存储示波器问世以来，已经经历了三个发展阶段。目前，数字存储示波器与模拟示波器并存发展。模拟示波器自身不断发展变化，增加各项功能。但是，随着科技发展对现在测量要求的不断提高，原有的模拟示波器已不能满足需求，而数字存储示波器正好能很好的处理这些问题，数字存储示波器具备存储、触发和数据处理等测量功能。数字存储示波器还能走很远。

2 数字存储示波器

2.1 数字存储示波器的基本原理

数字存储示波器区别于其他一般的模拟示波器，它通过微机处理从而将采集到的模拟信号进行处理、存储、显示等各个操作。

数字存储示波器同时具有实时观察、波形存储能力、信号处理能力和电路分析功能，测试精确度高，操作简单方便，可以通过计算机程序进行自动测量的一种高智能示波器。

数字存储示波器工作过程分为存储和显示两个阶段。在存储时候，首先对需要测试的模拟信号进行采集样本，经模数转换器转换成数字信号后，依次存入存储器中。当需要显示观察数据的时候，只要以正确的频率把这些信息从存储器中依照原顺序取出，经数模转换后送至示波器就可以观察到还原后的波形。

2.2 系统的方案设计

我利用存储器的存储功能和一般的模拟示波器结合起来，来实现数字存储示波器的存储功能。使用转换器对测试模拟信号进行一次性的采集取样，并把数据存储到存储器中，这样我们可以从存储器中随时读取数据在分析数据，也可以把数据通过数摸转换器转换成原来的模拟信号，输送到普通模拟示波器中进行显示，而存储器中的数据依然保存，而不会消失。

我们使用数摸和模数转换器，和单片机、存储器组成的系统实现对任意波形进行存储和显示。模拟信号的数据被采集到存储器中存储，再进行反复的在存储器中读取数据并送到示波器进行显示处理，这样就使随机的非周期信号、瞬间信号，一次性信号，能够在普通模拟示波器中显示稳定的波形图。

我们目前使用模数转换器将输入信号进行分析处理后，在液晶显示器上进行显示保存，当需要再次使用波形时，通过单片机控制只需将存储器中的数据再次取出来，然后再送到液晶显示器上进行显示。

由于待测信号为模拟信号，存储过程为数字方式，故应将模拟信号进行量化处理，然后存储到存储器中，当需要显示的时候，从存储器读出数据，并送往液晶显示器进行显示。因此，设计的重点是模拟信号的处理与采样、数字信号的存储、液晶显示器的显示控制和系统的控制4个方面。

3 系统硬件电路的设计

3.1 单片机及其外围电路

单片机系统的主要完成系统的人机接口和对整个系统的控制功能。单片机采用的AT89S52单片机，AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS 8位微控制器，具有8K 系统可编程Flash 存储器。使用Atmel 公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51 产品指令和引脚完全兼容。片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU 和在系统可编程Flash，使得AT89S52在众多嵌入式控制应用系统中得到广泛应用。另外，AT89S52可降至0Hz静态逻辑操作，支持2个软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU停止工作，允许RAM、定时计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机停止一切工作，直到下一个中断或硬件复位为止。

由于单片机受到管脚的限制，没有对外专用的地址总线和数据总线，在进行对外扩展存储器或I/O接口时，需要首先扩展对外总线（局部系统总线）。为了完成外部数据存储器（62256），A/D转换器和键盘的扩展,在单片机最小系统的外边加上了74HC573锁存器和74LS138译码器。

在ALE无效期间P0口传送数据，构成数据总线DB。P2口输出地址高8位A15-A8，而地址低8位则在ALE有效时刻，将P0口分时输出的低8位地址值锁存到外部的573锁存器输出，两者结合起来就构成了地址总线AB。如图3.1所示。

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