基于DSP的隔离数字存储示波器的设计

论文摘要

随着科学技术的发展,作为常用的检测工具,示波器的面貌也焕然一新。由于数字技术的应用,示波器成为集测量、运算、分析、显示、记录等各种功能于一体的智能化测量仪器。和模拟示波器相比,数字示波器具有很多优点,例如捕捉非周期信号、存储分析回放信号波形及自我检测等。因此数字示波器在电子信息等领域得到广泛的应用和推广。在电力电子行业信号测量中,需要示波器同时检测多路不能共地的信号,如果使用普通示波器很可能造成数据测量不准确甚至损害示波器。为了解决这个问题,本课题设计了各个采集通道电气相互隔离的数字示波器。本课题研究了数字存储器的采样方式,并对实时采样中的数据采集算法进行了研究。使用DSP+CPLD硬件结构,设计了四个相互隔离的采集通道以及信号调理电路、触发电路、模数转换电路和液晶显示电路。选用TI公司型号为TMS320F2812的DSP作为主控芯片对系统进行控制,实现采集数据的算法。CPLD配合DSP管理外围电路和液晶显示的驱动。衰减网络利用继电器选择不同阻值的电阻组合对检测信号进行衰减,四个检测通道利用四片宽带隔离放大器CIM1l00芯片实现了彼此之间的隔离。本设计的模数转换器选择的是MAX1180芯片。采用液晶显示器显示信号波形,设计了显示驱动,液晶显示所需的时序,制定了对应的控制命令字。软件设计采用并行、模块化设计,将数据采集和液晶显示软件模块化,每个模块之间相互独立,不仅编写清晰,后续程序的调试与升级也方便。学习了线性插值和正弦插值的原理并应用到实时采样中。结合课题设计,在软件中实现了插值算法,并将两种算法模块化。测试结果显示,课题所设计的示波器能够准确清晰地显示信号波形,有良好的隔离效果,能够达到实际应用的性能要求。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 示波器概述
• 1.2 示波器发展现状
• 1.3 课题主要研究内容
• 2 数字存储示波器原理与特点
• 2.1 数字示波器原理与特点
• 2.2 示波器主要技术指标
• 2.3 示波器采样方式
• 2.4 信号通道的隔离
• 3 示波器总体方案
• 3.1 示波器硬件结构
• 3.2 示波器软件结构
• 4 示波器硬件电路设计
• 4.1 信号调理电路
• 4.2 模数转换电路
• 4.3 差分电路
• 4.4 触发电路
• 4.5 CPLD电路
• 4.6 显示电路
• 5 示波器软件设计
• 5.1 数据算法
• 5.2 数据采集程序
• 5.3 波形显示程序
• 6 结论与展望
• 6.1 课题结论
• 6.2 课题展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读学位期间主要成果