隔离四通道数字存储示波器的设计与研究

论文摘要

相对于传统的模拟示波器,数字存储示波器具有单次信号捕获、数据存储分析、自我测试等优点,在工程实践中得到越来越多的应用。在实际工程中,往往需要同时测量几路不允许共地的信号,使用普通的示波器有可能导致实验失败甚至损坏实验装置,隔离多通道示波器将各信道进行了隔离设计从而解决了这一问题。本文研究了数据采集算法,采用ARM+CPLD系统结构,设计了具有隔离功能的四通道数字存储示波器。本文介绍了数字存储示波器的采样方式,对实时采样中所用的插值算法作了研究。应用隔离运放隔离信道,高速A/D采集数据,设计了信号前置电路、触发电路、数据采集控制、LCD显示驱动。采用ARM作为主控芯片对系统整体控制并对采集数据做各种运算及算法实现。采用CPLD管理外围电路以及驱动显示。在硬件方面,衰减网络通过继电器选择不同的分压阻值对信号进行衰减。CIM1100为MHz级宽带隔离放大器,四通道各用一片实现了通道间的隔离。ADC选用的是高速芯片MAX1448。本文采用LCD作为屏幕显示,设计了显示驱动,产生LCD需要各种时序,并制定了相应控制命令码。在软件方面,采用模块化设计,将采集与显示模块细分化,各模块相对独立,方便程序调试及升级。研究了实时采样中所用到的线性插值及正弦插值算法,结合本系统的具体设计方案,在实时采样中软件实现了这两种算法,并使其模块化。经测试表明,本设计可以成功显示被测波形,并起到隔离效果,能满足实际应用的要求。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 数字存储示波器概述
• 1.2 国内外数字存储示波器的发展状况
• 1.3 本课题的研究内容
• 2 总体设计方案
• 2.1 数字存储示波器的硬件结构
• 2.2 数字存储示波器的软件结构
• 2.3 本章小结
• 3 数字存储示波器采集控制原理及算法设计
• 3.1 数字存储示波器的采样方式
• 3.2 采集控制
• 3.3 触发控制
• 3.4 本章小结
• 4 数据采集系统硬件设计
• 4.1 前置电路设计
• 4.2 隔离通道电路设计
• 4.3 模数转换
• 4.4 触发电路设计
• 4.5 CPLD控制数据采集
• 4.6 本章小结
• 5 LCD显示系统设计
• 5.1 液晶显示器选型
• 5.2 液晶显示控制原理及设计
• 5.3 本章小结
• 6 数字存储示波器软件设计
• 6.1 数据采集软件设计
• 6.2 波形显示软件设计
• 6.3 本章小结
• 7 结论与展望
• 7.1 结论
• 7.2 课题展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读学位期间主要成果