基于并口的虚拟数字存储示波器设计

论文摘要

以通用计算机作为平台的虚拟仪器的出现,改变了传统电子测量仪器的概念、模式和结构,用户完全可以自定义仪器的功能和参数,即“软件即是仪器”。虚拟仪器技术综合运用了计算机技术、数字信号技术、标准总线技术和软件技术,采用该技术构建的测试仪器,具开发效率高、可维护性强,测试精度、稳定性和可靠性能够得到充分保证的优点,而且有很高的性价比,节省投资,便于设备的更新和功能的转换或补充。从某种意义上来说,虚拟仪器技术代表了测量仪器与自动测试系统的未来发展方向。虚拟示波器作为虚拟仪器技术的一种具体应用,它将有限的软硬件资源紧密的结合起来,实现了比传统示波器更强大的功能,并且具有体积小巧、使用方便、性价比高等很多突出的优点。鉴于此,设计一台结构简单、容易操作、价格低廉的虚拟示波器非常具有现实意义。本课题研究的虚拟数字存储示波器主要由数据采集系统、通信接口和虚拟面板应用程序三部分组成。其工作原理是:被测的模拟信号经过数据采集系统进行数据采集后通过并口上传到计算机,然后根据用户的实际要求由虚拟面板应用程序对数据进行相应的分析、处理,并在屏幕上显示出处理结果。本论文主要描述了一台低成本的虚拟数字存储示波器的硬件设计和软件开发的过程。其中,基于Multisim 10开发环境下的数据采集系统和通信接口逻辑电路的原理设计及仿真实验是硬件设计的主要内容。数据采集系统主要由信号调理电路、模/数转换与数据存储电路组成,其最高采样速率为60MHz,模数转换分辨率为8bits,存储深度为32kByte,最大输入模拟电压为±40V;通信接口电路由EPP模式下的并口和一些具有特定功能的逻辑器件组成,主要承担传输采样数据和用户对数据采集系统发出的控制指令的任务。虚拟面板应用程序利用VB开发环境设计,是由多个功能程序模块共同组成的软件系统,具有电压参数自动测量、波形存储与回放、通道切换、增益倍数智能调节、软件触发、可更改显示属性等诸多突出优点。它与硬件电路结合起来,实现了对采样数据的读取、计算和显示,用户并可以通过运行该软件来实现对DSO的控制。它使示波器的测量功能增强的同时也扩展了其应用范围。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究的背景及意义
• 1.1.1 课题研究的背景
• 1.1.2 课题研究的意义
• 1.2 虚拟示波器
• 1.2.1 虚拟仪器技术概述
• 1.2.2 虚拟示波器的特点
• 1.3 课题研究的内容
• 1.4 本章小结
• 第2章 虚拟数字存储示波器的设计方案
• 2.1 虚拟数字存储示波器的功能
• 2.2 虚拟数字存储示波器的组成
• 2.2.1 数据采集系统
• 2.2.2 虚拟面板应用程序
• 2.2.3 通信接口
• 2.3 虚拟数字存储示波器的工作原理
• 2.4 虚拟数字存储示波器的性能指标
• 2.5 本章小结
• 第3章 数据采集系统的设计
• 3.1 概述
• 3.1.1 功能
• 3.1.2 系统组成
• 3.2 硬件开发环境
• 3.2.1 EDA 开发概述
• 3.2.2 EWB 技术简介
• 3.3 模拟电路的设计
• 3.3.1 输入电路
• 3.3.2 高阻衰减网络
• 3.3.3 信号放大和增益量程控制电路
• 3.3.4 电平转移电路
• 3.4 集成运放AD8056 简介
• 3.5 数字电路的设计
• 3.5.2 数据存储电路
• 3.5.3 FIFO 存储器介绍
• 3.5.4 时基控制电路
• 3.6 本章小结
• 第4章 通信接口电路的设计
• 4.1 引言
• 4.2 EPP 接口电路
• 4.2.1 EPP 模式简介
• 4.2.2 EPP 的寄存器接口
• 4.2.3 EPP 模式读写周期与时序
• 4.3 EPP 接口电路的逻辑设计
• 4.4 本章小结
• 第5章 虚拟面板应用程序开发
• 5.1 概述
• 5.2 虚拟面板应用程序的界面及功能设计
• 5.2.1 虚拟面板应用程序的界面
• 5.2.2 虚拟面板应用程序的主要功能
• 5.3 虚拟面板应用程序的结构及关键算法
• 5.3.1 软件结构
• 5.3.2 关键算法
• 5.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间所发表的论文
• 致谢
• 个人简历