数字存储示波器的研究与设计

论文摘要

本文介绍了数字存储示波器的发展和现状,阐述了数字存储示波器的基本工作原理,探讨了以FPGA和MCU双嵌入式控制器实现数字存储示波器的构想,最终以实际研发过程说明了此种构想的实现。本文通过对数字示波器工作理论的研究,以及相关内容的试验、实验结论的分析,提出了一套低成本、较实用的设计方案,即采用FPGA、MCU双嵌入式控制器,结合程控衰减电路、USB接口控制等辅助模块,完成数字存储示波器的研发。本文在第二章就数字示波器的原理及设计模型、设计框架做了扼要阐述,在第三、四章就硬件电路的理论、实践加以叙述,在第五章就数字存储示波器的软件实现加以说明,在第六章将主要部分的运行结果一一列出,从而揭示出采用FPGA、MCU双嵌入式控制器实现数字存储示波器的主体构想。

论文目录

• 提要
• 第1章 绪论
• 1.1 示波器概述
• 1.2 数字示波器的发展趋势
• 1.3 论文的研究方向和意义
• 第2章 数字存储示波器系统设计
• 2.1 系统模型
• 2.1.1 建模的目的
• 2.1.2 采用UML 建模的原理
• 2.1.3 数字存储示波器模型
• 2.2 系统构架
• 2.2.1 波形的采集
• 2.2.2 系统框架
• 第3章 FPGA 协控制的数据采集系统
• 3.1 程控数据采集系统构架
• 3.2 FPGA 的内嵌型PLL 和FIFO
• 3.2.1 FPGA 的内嵌PLL 电路
• 3.2.2 FPGA 的内嵌FIFO 电路
• 3.2.3 基于EDA 技术的设计实现
• 3.3 高速波形采集
• 3.3.1 程控波形采集电路
• 3.3.2 AD9054 与FPGA 的接口电路
• 3.4 程控波形发生
• 3.4.1 程控波形发生电路
• 3.4.2 AD5424 与FPGA 的接口电路
• 3.5 程控数据采集系统
• 3.5.1 双极性程控衰减电路工作原理
• 3.5.2 高速数据采集及其数据暂存
• 3.5.3 电子电路板的设计
• 3.5.4 程控数据采集系统板
• 第4章 MCU 控制系统设计
• 4.1 MCU 主控系统构架
• 4.2 AT89C51 单片机
• 4.2.1 CPU 的运行
• 4.2.2 CPU 对外部数据的控制
• 4.2.3 MCU 主控电路板
• 4.3 LCM 显示
• 4.3.1 LCM 的控制
• 4.3.2 LCM 显示接口电路
• 4.4 USB 接口
• 4.4.1 USB 接口的控制
• 4.4.2 USB 接口电路
• 4.5 其它部件
• 4.5.1 静态数据存储器（SRAM）HM62256
• 4.5.2 地址锁存器74HC373
• 4.5.3 地址译码器74HC138
• 4.6 小结
• 第5章 数字存储示波器软件实现
• 5.1 程控数据采集电路的控制软件
• 5.1.1 程控衰减控制软件
• 5.1.2 程控数字分频控制软件
• 5.1.3 采样控制软件
• 5.1.4 采样数据暂存控制软件
• 5.1.5 通讯控制软件
• 5.1.6 程控数据采集主控制软件
• 5.1.7 程控数据采集控制软件
• 5.2 MCU 主控电路的控制软件
• 5.2.1 按键中断处理软件
• 5.2.2 数据存储控制软件
• 5.2.3 数据处理软件
• 5.2.4 LCM 显示控制软件
• 5.2.5 并行通讯控制软件
• 5.2.6 USB 接口控制软件
• 5.2.7 MCU 主控软件
• 5.2.8 MCU 主控电路控制软件
• 第6章 系统调试
• 6.1 程控数据采集电路的调试
• 6.1.1 程控衰减电路
• 6.1.2 PLL 倍频部分
• 6.1.3 程控分频部分
• 6.1.4 FIFO 数据读写
• 6.1.5 并行通讯接口
• 6.2 显示调试
• 6.2.1 上电后不能准确复位
• 6.2.2 显示波形的修正
• 结束语
• 参考文献
• 摘要
• ABSTRACT
• 致谢